第一篇第四章斷面設(shè)計(jì)

1、第一篇第四章斷面設(shè)計(jì)第一頁，共49頁。教學(xué)要求 通過本章學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能達(dá)到： 1知道公路橫斷面的組成及各組成部分的功能和尺寸； 2描述橫斷面設(shè)計(jì)的原則、方法與步驟； 3會(huì)進(jìn)行路基土石方數(shù)量的計(jì)算與調(diào)配、相關(guān)表格的填寫，完成橫斷面設(shè)計(jì)成果。第二頁，共49頁。第一節(jié) 公路橫斷面的組成 公路中線的法線方向剖面圖稱為公路橫斷面圖,它是由橫斷面設(shè)計(jì)線與橫斷面地面線所圍成的圖形。在橫斷面上的內(nèi)容包括:行車道、中間帶、路肩、邊坡、邊溝、截水溝、護(hù)坡道以及專門設(shè)計(jì)的取土坑、棄土堆、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施,各部分的位置、名稱如圖1-0-4-1所示。 橫斷面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是確定橫斷面的形式，各組成部分的位置和尺寸以及路基土

2、石方的計(jì)算和調(diào)配。第三頁，共49頁。一、路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面 高速公路和一級(jí)公路的路基橫斷面分為整體式和分離式兩類。二、三、四級(jí)公路采用整體式斷面，不設(shè)中間帶，它的組成包括行車道、路肩、錯(cuò)車道等。如圖1-0-4-2所示。 第四頁，共49頁。 1車道數(shù)及車道寬度 在公路上提供每一縱列車輛安全行駛的路面，稱為一個(gè)車道。公路的車道數(shù)主要根據(jù)設(shè)計(jì)通行能力來確定。 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度將車道數(shù)分為單車道、雙車道、四車道、六車道和八車道。 各級(jí)公路的車道寬度見表1-0-4-1。車道寬度表 1-0-4-1第五頁，共49頁。 2.路面寬度 路面寬度應(yīng)是在保證設(shè)計(jì)速度及道路通行能力的情況下，安全行車所必需的寬度

3、。 路面寬度取決于設(shè)計(jì)車輛的橫向幾何尺寸、行駛速度以及車輛間或車輛與路肩之間的安全距離。單車道的路面最小寬度為3.5m，最大寬度為3.75m；一條雙車道的最小寬度為6.0m，最大寬度為7.5m。 一般來說，路面寬度=車道數(shù)車道寬度。第六頁，共49頁。4.路肩寬度路肩設(shè)于行車道外緣至路基邊緣之間，是具有一定寬度的帶狀結(jié)構(gòu)物，其功能為供行人通行，臨時(shí)停放故障車輛，并作為路面的橫向支承及側(cè)向余寬的組成部分。按路肩上鋪筑的材料性質(zhì)可分為硬路肩和土路肩。 路肩寬度 表1-0-4-2第七頁，共49頁。 5.中間帶 高速公路及一級(jí)公路用于分隔對(duì)向車輛的路幅組成部分，通常設(shè)于車道中間。中間帶設(shè)在兩個(gè)不同行駛方

4、向車道之間，由兩條左側(cè)路緣帶及中央分隔帶組成。如表1-0-4-4及下圖所示。第八頁，共49頁。 6.路基寬度 路面寬度(b) =一條車道寬度 車道數(shù) (n) 路基寬度(B)=路面寬度(b)+2路肩寬度(a)。 當(dāng)設(shè)有中間帶、緊急停車帶、爬坡車道、變速車道、錯(cuò)車道時(shí)，應(yīng)包括在路基寬度內(nèi)。如表1-0-4-5所示。 當(dāng)四級(jí)公路路基寬度采用4.5m時(shí)，路面只能設(shè)一個(gè)車道，此時(shí)應(yīng)在可通視的一定距離內(nèi)，供車輛交錯(cuò)避讓用的一段加寬車道，即：錯(cuò)車道。 圖1-0-4-3 錯(cuò)車道第九頁，共49頁。 7.加減速車道 在高速公路、一級(jí)公路的互通式立體交叉、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、公共汽車?？空尽⒐芾砼c養(yǎng)護(hù)設(shè)施等與主線相銜接處

5、，供車輛駛?cè)?離)高速車流之前(后)加速(減速)用的車道。加(減)速車道寬度應(yīng)為3.50m。長(zhǎng)度可經(jīng)計(jì)算確定。 8緊急停車帶 緊急停車帶是車輛發(fā)生故障時(shí)緊急停車的區(qū)域。當(dāng)硬路肩的寬度足以停車時(shí)就無須設(shè)置緊急停車的區(qū)域。高速公路、一級(jí)公路的右側(cè)硬路肩寬度小于2.50m時(shí)，應(yīng)設(shè)緊急停車帶。緊急停車帶的間距不宜大于2 km，緊急停車帶的寬度一般為5.00m，有效長(zhǎng)度一般為50m，并設(shè)置100m和150m左右的過渡段。第十頁，共49頁。 9路拱及路肩橫坡度 常用路拱的基本形式有拋物線形、直線形和折線形三種。在設(shè)計(jì)時(shí)，路拱及路肩橫坡度應(yīng)根據(jù)車行道寬度、路面結(jié)構(gòu)類型、排水和當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件等要求按表1-4-

6、6選擇，但不應(yīng)小于1.5 %。路拱橫坡 表1-0-4-6注：路肩橫坡度一般比路拱橫坡度大1%2%。第十一頁，共49頁。二、公路建筑限界 為保證車輛、行人通行的安全，公路上一定寬度和一定高度范圍內(nèi)不允許有任何障礙物，這個(gè)空間限界稱為公路建筑限界。如圖圖1-0-4-5 建筑限界（尺寸單位：m）第十二頁，共49頁。 三、公路用地范圍 公路用地是為修建、養(yǎng)護(hù)公路及其設(shè)置沿線設(shè)施，依照國家規(guī)定所征用的地幅。它包括公路直接用地和公路輔助用地。在此范圍內(nèi)，不得修建非路用建筑物，如開挖渠道、埋設(shè)管道、電纜、電桿及其他設(shè)施；各種管線設(shè)施如與公路交叉或接近時(shí)，應(yīng)符合規(guī)范中公路與管線交叉有關(guān)條文的規(guī)定。第十三頁，共

7、49頁。 1）公路直接用地 （1） 路堤：公路用地為兩側(cè)排水溝外邊緣（無排水溝時(shí)為路堤或護(hù)道坡腳）外不小于1m的范圍。 （2） 路塹：公路用地為邊坡坡頂截水溝外邊緣（無截水溝時(shí)為坡頂）以外不小于1m的范圍。 （3）公路用地范圍的變化范圍：對(duì)于高速公路，一級(jí)公路，在有條件的情況下，上述“1m范圍”改為“不小于3m”；二級(jí)公路則改為“不小于2m”。 2）公路輔助用地 為了公路安全、養(yǎng)護(hù)、管理等需要的用地范圍，如安裝防砂或防雪柵欄，公路沿線路用房屋、料場(chǎng)、苗圃、停車場(chǎng)等，應(yīng)在節(jié)約用地的原則下，根據(jù)實(shí)際需要確定。第十四頁，共49頁。第二節(jié) 路基橫斷面設(shè)計(jì)一、橫斷面設(shè)計(jì)的基本要求 1穩(wěn)定性：在荷載、自然

8、因素的共同作用下，不傾覆、滑動(dòng)、沉陷、坍方。 2經(jīng)濟(jì)性：工程量小，節(jié)約資金。 3規(guī)范性：斷面的某些尺寸（如路基寬）必須符合公路規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 4兼顧性：要兼顧農(nóng)田基本建設(shè)的需要，在取土和棄土以及擋土墻設(shè)置等方面應(yīng)與農(nóng)田改造、水利灌溉相配合。第十五頁，共49頁。二、路基橫斷面設(shè)計(jì)方法與步驟 橫斷面設(shè)計(jì)俗稱“戴帽子”，在平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，其方法與步驟如下： 1逐樁繪制橫斷面地面線（一般在現(xiàn)場(chǎng)與外業(yè)同時(shí)進(jìn)行），各樁號(hào)在圖紙上從左到右，從下到上的順序排列，比例一般為1：200。 2逐樁標(biāo)注相應(yīng)中樁的填（T）或挖（W）高度、路基寬度（B）、超高（hc）和加寬(Bj)的數(shù)值。 3根據(jù)

9、地質(zhì)調(diào)查資料，確定各斷面邊坡坡度和邊溝形狀、尺寸。第十六頁，共49頁。 4用三角板逐樁按繪出路基橫斷面設(shè)計(jì)線。通常 用路基左右寬度繪出路面、路肩的橫坡線，然后再按邊坡坡度繪出邊坡線，與地面線相交得坡腳點(diǎn)（路堤）或坡頂點(diǎn)（路塹）。 5有超高時(shí)，應(yīng)按旋轉(zhuǎn)方式繪出有超高橫坡度的路肩邊緣連線；有加寬時(shí)，按加寬后的路基寬度繪出左右路肩邊緣的連線；兩者都存在時(shí)，按上述方法同時(shí)考慮超高、加寬繪出橫斷面設(shè)計(jì)線。 6根據(jù)需要繪制護(hù)坡道、邊溝、取土坑、截水溝、擋土墻等橫斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容。 第十七頁，共49頁。 7分別計(jì)算各樁號(hào)斷面的填方面積（AT）和挖方面積（Aw）并標(biāo)注于圖上。 在以上橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，要在橫斷面圖上按

10、比例繪出了邊溝、護(hù)腳、擋土墻等設(shè)施，但一般不標(biāo)注詳細(xì)尺寸。此外，近年來一般可應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）進(jìn)行路線設(shè)計(jì)。 第十八頁，共49頁。第三節(jié) 路基土石方計(jì)算與調(diào)配 土石方計(jì)算與調(diào)配的主要任務(wù)是計(jì)算每公里路段的土石數(shù)量和全線總土石方工程數(shù)量，設(shè)計(jì)挖方的利用和填方的來源及運(yùn)距，為編制工程預(yù)（概）算、確定合理的施工方案以及計(jì)量支付提供依據(jù)。 在公路設(shè)計(jì)中，土石方的計(jì)算通常采用近似方法，一般情況下，橫斷面的面積以m2為單位，取小數(shù)后一位；土石方的體積以m3為單位，取至整數(shù)。第十九頁，共49頁。一、橫斷面面積計(jì)算 路基填挖的斷面積是指斷面圖中地面線與路基設(shè)計(jì)線所圍成的面積，一般常用的計(jì)算方法如下。

11、 1積距法 積距法的原理是：按單位寬度b，把斷面積切割成若干梯形與三角形條塊，則每一小塊面積為其平均高度h與b的乘積，即 A=A1+ A2+ An = bh1 +bh2+bhn =b 第二十頁，共49頁。 2坐標(biāo)法 如圖，由解析幾何公式很容易推出面積計(jì)算公式如下： A= （1-0-4-2） 式中：x、y分別為設(shè)計(jì)線和地面線圍成面積的各折點(diǎn)的坐標(biāo)（m）。圖1-0-4-7 坐標(biāo)法計(jì)算示意圖第二十一頁，共49頁。 3幾何圖形法 當(dāng)橫斷面的地面線較規(guī)則且橫斷面面積較大，可將路基橫斷面分為幾個(gè)規(guī)則的幾何圖形，分別計(jì)算各圖形面積后相加得到總面積。 4混合法 在一個(gè)較大的橫斷面中，幾何圖形法和積距法共用，以

12、加快計(jì)算速度。第二十二頁，共49頁。在橫斷面面積計(jì)算中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： （1）填方和挖方的面積應(yīng)分別計(jì)算。 （2）填方或挖方中的土石也應(yīng)分別計(jì)算，因?yàn)槠涔こ淘靸r(jià)不同。 （3）有些情況下橫斷面上的某一部分面積可能既是挖方面積，又要算作填方面積，例如，遇淤泥既要挖除，又要回填其他材料。 （4）橫斷面的面積以m2為單位，取小數(shù)后一位。 第二十三頁，共49頁。二、填挖方體積計(jì)算 路基土石方計(jì)算工作量較大，加之路基填挖變化的不規(guī)則性，為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般采用平均斷面法計(jì)算填挖方體積。其體積為：V= 計(jì)算土石方體積時(shí)，挖方和填方應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算；土石方的體積以m3為單位，取至整數(shù)。 圖1-0-4-8 土石方

13、數(shù)量計(jì)算示意圖第二十四頁，共49頁。三、路基土石方的調(diào)配 調(diào)配的意義：在路基的施工過程中，就某一小段的土石方而言，會(huì)發(fā)生三種情況。 一是本小段有填有挖：當(dāng)本小段利用（本樁利用）了挖方后還不夠，需要借土（填缺）；當(dāng)本樁利用了本小段的挖方后還有多余，需要調(diào)走（挖余）。 二是本小段為全挖沒有填方，需要調(diào)走（挖余）。 三是本小段為全填沒有挖方，需要借土（填缺）。第二十五頁，共49頁。 針對(duì)這些情況，“挖余”有兩種處理方法：調(diào)至其它斷面利用或棄土廢方?！疤钊薄币灿袃煞N解決辦法：從其它斷面調(diào)土或從路外借土。土方調(diào)配就是要解決這些問題。 通過土石調(diào)配，合理地解決各路段土石方平衡與利用問題，達(dá)到填方有所“取”

14、，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和棄土，盡量減少占用耕地和降低工程造價(jià)。 第二十六頁，共49頁。 調(diào)配原則 （1）先橫向后縱向，填方首先考慮本樁利用，以減少借方和調(diào)運(yùn)方數(shù)量。 （2）綜合考慮不同的施工方法、運(yùn)輸條件、地形情況等因素，采用合理的經(jīng)濟(jì)用距。 （3）保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免或防止由于取土或棄土導(dǎo)致水土流失、河道堵塞、塌方等生態(tài)環(huán)境的惡化，要把保護(hù)生態(tài)環(huán)境放在重要的位置。第二十七頁，共49頁。 （4）土和石應(yīng)分別調(diào)配。不同性質(zhì)的土石應(yīng)分別調(diào)配，以便分層填筑，分別計(jì)價(jià)。 （5）考慮到施工的因素，土石方一般不跨深溝或上坡調(diào)運(yùn)；借土、廢方要考慮借土還田，整地造田，排灌養(yǎng)殖，使公路建設(shè)和其它相

15、關(guān)方面形成良性循環(huán)。第二十八頁，共49頁。 調(diào)配計(jì)算中的幾個(gè)問題 （1）免費(fèi)運(yùn)距 根據(jù)公路工程概算定額和預(yù)算定額，土方作業(yè)包括挖、裝、運(yùn)、卸等工序，這里的“運(yùn)”是指在規(guī)定的距離范圍內(nèi)，只按土石方數(shù)計(jì)價(jià)，計(jì)價(jià)中包括了挖、裝、運(yùn)、卸的所有工作，而不再計(jì)算運(yùn)費(fèi)，這個(gè)不再計(jì)算運(yùn)費(fèi)所規(guī)定的距離就是免費(fèi)運(yùn)距。施工方法不同，免費(fèi)運(yùn)距也不同。 各種作業(yè)方法的免費(fèi)運(yùn)距可以在公路工程概算定額和公路工程預(yù)算定額中查到。第二十九頁，共49頁。 （2）經(jīng)濟(jì)運(yùn)距 填方用土來源，一是路上縱向調(diào)土，二是路外就近借土。一般情況下，調(diào)運(yùn)路塹挖方來填筑距離較近的路堤是比較經(jīng)濟(jì)的，但如果調(diào)運(yùn)距離過長(zhǎng)，以至運(yùn)價(jià)超過了在填方附近借土所需

16、費(fèi)用時(shí)，這種以挖作填就不如在附近借土經(jīng)濟(jì)，因此，采用“調(diào)”還是“借”，有個(gè)限度距離，這個(gè)限度距離稱為“經(jīng)濟(jì)運(yùn)距”，可按下式計(jì)算：L經(jīng)=B/T+L免 （1-0-4-5） 第三十頁，共49頁。 (3)平均運(yùn)距 調(diào)土一般是分段進(jìn)行的,從挖方段體積重心到填方段體積重心之間的距離，稱為平均運(yùn)距。判斷調(diào)土是免費(fèi)運(yùn)距還是經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，只需和平均運(yùn)距比較即可。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常用挖方段的中心到填方段的中心，來表示平均運(yùn)距。在縱向調(diào)運(yùn)中，當(dāng)其平均運(yùn)距超過免費(fèi)運(yùn)距時(shí)，應(yīng)按其超運(yùn)運(yùn)距計(jì)算土石方運(yùn)量。 第三十一頁，共49頁。 （）運(yùn)量 調(diào)配土石方的數(shù)量與調(diào)運(yùn)距離的乘積稱為運(yùn)量。在這里調(diào)運(yùn)距離是指超運(yùn)運(yùn)距，而不包括免費(fèi)運(yùn)

17、距，而且運(yùn)距在計(jì)價(jià)中是按“級(jí)”來計(jì)算的，所以運(yùn)量為： （1-0-4-6） 式中： 運(yùn)量，m3； 調(diào)配土石方數(shù)量，m3； 平均超運(yùn)距單位，m；第三十二頁，共49頁。 （5）計(jì)價(jià)土石方數(shù)量 在土石方計(jì)算與調(diào)配中，所有挖方均應(yīng)計(jì)價(jià)，但填方則應(yīng)按土的來源決定是否計(jì)價(jià)，如果是路外借土就應(yīng)計(jì)價(jià)，如果是移“挖”作“填”的縱向調(diào)配利用方，則不應(yīng)在計(jì)價(jià)，否則形成雙重計(jì)價(jià)（即路塹挖方和路堤填方兩次計(jì)價(jià)）。計(jì)價(jià)土石方數(shù)量為： V計(jì)=V挖+V借 （1-0-4-7） 式中 V計(jì)計(jì)價(jià)土石方數(shù)量，m3 ； V挖挖方數(shù)量，m3； V借借方數(shù)量，m3。第三十三頁，共49頁。 3.調(diào)配方法 路基土石方數(shù)量計(jì)算表調(diào)配法是土石方調(diào)配

18、常用的方法之一，它具有簡(jiǎn)捷、方便、清晰、精度符合要求的特點(diǎn)，如表1-0-4-6所示。調(diào)配的方法與步驟如下： （1）填表計(jì)算：在完成了路基土石方數(shù)量計(jì)算并復(fù)核無誤后，計(jì)算并填寫路基土石方計(jì)算表中的“本樁利用”、“填缺”、“挖余”各欄，其閉合式為：填方本樁利用填缺挖方本樁利用挖余第三十四頁，共49頁。 （2）分析判斷：根據(jù)“填缺”、“挖余”的分布情況，分析調(diào)土的方向和大致的數(shù)量，然后按施工方法、運(yùn)輸方式，選定經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，并以此綜合其它因素確定最大調(diào)運(yùn)距離，確定調(diào)配方向和數(shù)量。 經(jīng)縱向調(diào)運(yùn)后如有填方不足，應(yīng)考慮借方，本樁利用后又未調(diào)運(yùn)的挖方按廢方計(jì)。第三十五頁，共49頁。 （3）表格填寫：在分析的基礎(chǔ)

19、上進(jìn)行計(jì)算，并把結(jié)果填入相應(yīng)欄中。在“遠(yuǎn)運(yùn)利用縱向調(diào)配示意”欄內(nèi)，用箭線表示調(diào)配方向，并標(biāo)注調(diào)運(yùn)土石方數(shù)量及超運(yùn)運(yùn)距的級(jí)數(shù)（一級(jí)記為，二級(jí)記為，以此類推），在“借方數(shù)量及運(yùn)距”和“廢方數(shù)量及運(yùn)距”欄內(nèi)分別填入本樁路外借土的數(shù)量和本樁的廢方，分母填入相應(yīng)的級(jí)數(shù)。 最后計(jì)算總運(yùn)量?？傔\(yùn)量是本樁廢方、借方、調(diào)運(yùn)數(shù)量與級(jí)數(shù)乘積的總和。第三十六頁，共49頁。 （4）復(fù)核：調(diào)配完成后按下式分頁核算 填缺遠(yuǎn)運(yùn)利用借方 挖余遠(yuǎn)運(yùn)利用廢方 每公里核算： （跨公里調(diào)入方）挖方借方 （跨公里調(diào) 出方）填方廢方 每公里土石方數(shù)量計(jì)算與調(diào)配完成后，填寫路基每公里土石方數(shù)量表，并進(jìn)行全線總計(jì)和復(fù)核。 第三十七頁，共49頁

20、。第四節(jié) 橫斷面設(shè)計(jì)成果 橫斷面設(shè)計(jì)成果主要是路基土石方數(shù)量計(jì)算表和橫斷面圖。一、路基橫斷面設(shè)計(jì)圖 比例尺一般用1：200，每頁圖紙的右上角應(yīng)標(biāo)明橫斷面圖的總頁數(shù)和本頁圖紙的編碼數(shù)，在橫斷面圖上要標(biāo)注樁號(hào)、填（挖）高度、填（挖）面積、邊坡坡度，在有超高、加寬的斷面還要標(biāo)明其相應(yīng)數(shù)值。第三十八頁，共49頁。圖1-0-4-9 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖第三十九頁，共49頁。圖1-0-4-10 路基橫斷面設(shè)計(jì)圖第四十頁，共49頁。二、路基設(shè)計(jì)表路基設(shè)計(jì)表是公路路線設(shè)計(jì)文件中的主要技術(shù)文件之一，它是綜合路線平、縱、橫設(shè)計(jì)資料匯編而成。 在表中列有平面線形及縱斷面線形資料，如中樁樁號(hào)、平曲線情況、豎曲線情況、中樁

21、地面標(biāo)高、設(shè)計(jì)標(biāo)高、施工高度路基寬度、路拱坡度、小半徑彎道上的超高及加寬等。 路基設(shè)計(jì)表包括平、縱兩種設(shè)計(jì)圖紙，它在施工現(xiàn)場(chǎng)使用極為方便，但不如平、縱面圖直觀。某公路路基設(shè)計(jì)表如表1-0-4-7所示。第四十一頁，共49頁。第四十二頁，共49頁。三、路基土石方數(shù)量計(jì)算表 路基土石方數(shù)量計(jì)算和調(diào)配是計(jì)算工程數(shù)量的主要環(huán)節(jié)，它直接影響工程數(shù)量正確與否，因此，在填表和計(jì)算中要注意每一欄的相互關(guān)系，做到填表、計(jì)算、復(fù)核三個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一。以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。見表1-0-4-8。第四十三頁，共49頁。第四十四頁，共49頁。本 章 小 結(jié)（1）公路中線的法線方向剖面圖稱為公路橫斷面圖。它是由橫斷面設(shè)計(jì)線與橫斷面地面線所圍成的圖形。其內(nèi)容主要包括行車道、路肩、分隔帶、加（減）速車道、爬坡車道、邊溝、邊坡、截水溝、護(hù)坡道以及取土坑、棄土堆、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施。本章主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容是：確定橫斷面的形式,各組成部分的位置和尺寸以及路基土石方的填挖面積、路基土石方數(shù)量計(jì)算和調(diào)配。（2）公路用地是指為修建、養(yǎng)護(hù)公路及其沿線設(shè)施而依照國家規(guī)定所征用的地幅。公路用地的征