路線橫斷面設(shè)計(jì)實(shí)例及土石方調(diào)配

路線橫斷面設(shè)計(jì)實(shí)例及土石方調(diào)配路線橫斷面設(shè)計(jì)路基設(shè)計(jì)1.1路基寬度的確定路基寬度是指公路路幅頂面的寬度，即兩路肩外緣之間的寬度，公路路基寬度為行車到與路肩寬度之和。根據(jù)規(guī)范，二級(jí)公路采用單幅路形式，行車道寬 2×3.5m，硬路肩寬度：2×0.25m，土路肩寬度：2×0.5m。路基寬：7+1.5=8.5m。布置如下圖 5-1所示： 路基寬度（8.5）路肩（0.75）行車道（3.50）行車道（3.50）土路肩0.5硬路肩0.25硬路肩0.25土路肩0.5圖5-1路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖1.2路拱坡度路拱是為了利于路面橫向排水，將路面做成由中央向兩側(cè)傾斜的拱形。路拱坡度需要考慮路面類型和當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件。查《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)，瀝青路面橫坡宜取 1.0～2.0%。高速公路、一級(jí)公路路基采用雙向路拱，中等強(qiáng)度降雨地區(qū)采用 2％坡度，降雨強(qiáng)度較大地區(qū)可適當(dāng)加大；二、三、四級(jí)公路路基采用雙向路拱，采用不小于 1.5％坡度；硬路肩的橫坡應(yīng)與行車道橫坡一致?？紤]到該地區(qū)降雨量，路面排水狀況和施工行車安全舒適，本設(shè)計(jì)擬采用2.0%的路拱橫坡。公路的硬路肩，采用與行車道相同的橫坡。 土路肩的橫坡采用 3%，路拱形式擬采用直線形式。1.3邊坡坡度路堤的邊坡坡度，應(yīng)根據(jù)填料的物理力學(xué)性質(zhì)、氣候條件、邊坡高度以及基底的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件進(jìn)行合理的選定。擬建公路地處地勢(shì)崎嶇的山嶺地區(qū)，根據(jù)沿線的工程地質(zhì)及水文狀況，本設(shè)計(jì)采用的路堤邊坡為：邊坡高度小于8m采用1:1.5；邊坡高度大于8m的，距地面8m以上采用1:1.5，距地面8m以下采用1:1.75并在該處修建1m的碎落臺(tái)。路塹邊坡的穩(wěn)定性主要與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、水文條件和排水條件有關(guān)。為了防止邊坡不穩(wěn)定而發(fā)生塌方等病害，在設(shè)計(jì)之前，首先用對(duì)山坡的自然穩(wěn)定性做正確的判斷。本設(shè)計(jì)采用的路塹邊坡為： 1:0.5，當(dāng)路塹高度小于10m時(shí)，在該處修建1m的碎落臺(tái)，從而增加邊坡的穩(wěn)定性減少坡面沖刷，起到一定的攔擋上邊坡剝落下墜的小石（土）塊，平臺(tái)表面也作漿砌片石防護(hù)。1.4邊溝坡度邊溝是路基兩側(cè)布置的縱向排水溝。設(shè)置于挖方和低填路段，路面和邊坡水匯集到邊溝后，通過(guò)跌水井或急流槽引到橋涵進(jìn)出口處或通過(guò)排水溝引到路堤坡腳以外，排出路基。設(shè)計(jì)路線的邊溝的斷面形式依據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTGD20—2006）采用梯形。邊溝底寬與深度設(shè)置為 0.6m，內(nèi)側(cè)邊坡設(shè)計(jì)為 1：1。超高設(shè)計(jì)為迅速排除路面水，一般把公路路面修筑成具有一定橫向坡度的路拱形式，將外側(cè)車道升高，構(gòu)成與內(nèi)側(cè)車道傾斜方向相同具有一定橫向坡度的單坡橫斷面，這樣的設(shè)置稱為超高，其單坡橫斷面的橫方向坡度叫做超高橫坡度，簡(jiǎn)稱超高度 ih。2.1超高橫坡度v2?? （5-1）超高度的計(jì)算公式： ih=127R式中：ih—超高橫坡度； ?—橫向力系數(shù)； v—行車速度（km/h）； R—圓曲線半徑（

m）。設(shè)計(jì)速度為

60km/h

時(shí)，?與

R

的關(guān)系式為：?=2395.10497.8030??0.039142RR

（5-2）速度

v是根據(jù)路況和環(huán)境變化實(shí)際采用的行駛速度。

計(jì)算

ih

時(shí)，速度應(yīng)采用實(shí)際行駛速度，約為設(shè)計(jì)速度的 70%~90%，高速路取低值，低速路取高值。將由式（5-2）計(jì)算出的μ值代入式（5-1）中計(jì)算，當(dāng)計(jì)算出的超高度小于路拱橫坡 iG時(shí)，取ih?iG；當(dāng)計(jì)算出的超高值大于 ihmax時(shí)，取ih?ihmax《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTGD20-2006）規(guī)定：超高橫坡度按計(jì)算行車速度、半徑大小，結(jié)合路面類型、自然條件和車廂組成情況確定。高速公路、一級(jí)公路的最大超高為 8%～10%，其他各級(jí)公路不超過(guò) 8%。當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)速60Km/h，路線設(shè)計(jì)中平曲線的半徑 R<1500m時(shí)，必須設(shè)置超高段。設(shè)計(jì)中 JD1、JD2、JD3處半徑均小于 1500m，所以均要設(shè)置超高。本設(shè)計(jì)為山嶺區(qū)二級(jí)公路，查《規(guī)范》知，對(duì)于 JD1、JD2，圓曲線半徑530?R?780，超高橫坡度 ih=3%；對(duì)于JD3，圓曲線半徑 390?R?530，超高橫坡度 ih=4%。2.2超高緩和段從直線上的路拱雙坡斷面到圓曲線上具有超高橫坡度的單坡斷面，由一個(gè)逐漸變化的過(guò)渡路段，這一逐漸變化的過(guò)渡路段稱為超高緩和段，一般公路的超高緩和段原則上利用緩和曲線段。（1）超高過(guò)渡方式繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)過(guò)度方式因行車道內(nèi)側(cè)不降低，利于路基縱向排水，一般新建公路多用此法。因此本設(shè)計(jì)的超高橫坡的過(guò)渡方式采用繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)，先將外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到與內(nèi)側(cè)車道同樣的單向橫坡度后，整個(gè)斷面繞未加寬前的內(nèi)側(cè)車道邊緣旋轉(zhuǎn)，直至超高橫坡度。如圖 5-2：圖5-2繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)的超高過(guò)度方式（2）超高過(guò)渡段長(zhǎng)度為了行車的舒適性和排水的需求，對(duì)超高過(guò)渡段必須加以控制，雙車道公路最小超高過(guò)渡段長(zhǎng)度按下式進(jìn)行計(jì)算：LC?LcB??ip （5-3）式中：—最小超高過(guò)渡長(zhǎng)度（m）；B'—旋轉(zhuǎn)軸至行車道（設(shè)路緣帶為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度（m），'當(dāng)繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)時(shí)， B?B，B為行車道寬度；??i ?i—超高坡度與路拱坡度代數(shù)差（ %），當(dāng)繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)時(shí)，ih；ih為超高值；p—超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸與行車道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊緣線之間相對(duì)坡度，其最大值查表可得所示，取 1/125。確定緩和段長(zhǎng)度 Lc時(shí)應(yīng)考慮一下幾點(diǎn)：①一般情況下，取 Lc=Ls(緩和曲線長(zhǎng)度），即超高過(guò)渡段在緩和曲線全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行。②若Ls＞Lc，但只要橫坡從路拱坡度過(guò)渡到超高橫坡時(shí)， 超高漸變率P≥1/330,仍取Lc=Ls。本設(shè)計(jì)的超高緩和段均與緩和曲線長(zhǎng)度相等， JD1的前后超高緩和段均為70m；JD2的前超高緩和段為 90m，后超高緩和段為 80m；JD3的前超高緩和段為 70m，后超高緩和段為 80m。2.3超高值的計(jì)算繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)的超高值計(jì)算公式表如下：表5-1繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式圖5-3繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)超高過(guò)渡方式圖在表5-1，圖5-3中:B—路面寬度；bJ—路肩寬度；iG—路拱橫坡度；iJ—路肩坡度；ih—超高橫坡度；Lc—超高過(guò)渡段長(zhǎng)度（或緩和曲線長(zhǎng)度）；l0—路肩橫坡度由 iJ變?yōu)閕G所需的距離，一般可取1.0m；xo—與路拱同坡度的單向超高點(diǎn)至超高緩和段起點(diǎn)的距離； x—超高緩和段中任一點(diǎn)至起點(diǎn)的距離； hc—路肩外緣最大抬高值； ?—路中線最大抬高值； hc??—路基內(nèi)緣最大降低值； hchcx—x距離處路基外緣抬高值； ?—x距離處路中線抬高值； hcx??—x距離處路基內(nèi)緣降低值； hcxb—圓曲線加寬值； bx—x距離處路基加寬值。以上長(zhǎng)度單位均為 m?，F(xiàn)將超高值計(jì)算指標(biāo)匯總?cè)缦拢河?jì)算全超高段（從HY—QZ—YH）的全超高值JD1處：?0.03=0.225m外緣hc=bJiJ?(bJ?B)ih=0.75?0.03+（0.75+7）中線hc'=bJiJ?B7ih=0.75?0.03+?0.03=0.1275m220.75?0）?0.03=0內(nèi)緣hc''=bJiJ?(bJ?b)ih=0.75?0.03?JD2處：?0.03=0.225m外緣hc=bJiJ?(bJ?B)ih=0.75?0.03+（0.75+7）中線hc'=bJiJ?B7ih=0.75?0.03+?0.03=0.1275m220.75?0）?0.03=0內(nèi)緣hc''=bJiJ?(bJ?b)ih=0.75?0.03?JD3處：?0.04=0.3325m外緣hc=bJiJ?(bJ?B)ih=0.75?0.03+（0.75+7）中線hc'=bJiJ?B7ih=0.75?0.03+?0.04=0.1625m220.75?0）?0.04=-0.0075m內(nèi)緣hc''=bJiJ?(bJ?b)ih=0.75?0.03?超高過(guò)渡段（ZH—HY及YH—HZ）內(nèi)各樁點(diǎn)左、中、右超高值計(jì)算對(duì)JD1：x0?iG0.02Lc=?70=46.67mih0.031）計(jì)算ZH點(diǎn)K0+247.303和HZ點(diǎn)K0+745.640的超高值x?0?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc0=0.0075m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m2）計(jì)算K0+277.303和K0+715.640的超高值x?277.303-247.303=745.640-715.640=30?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc30=0.1136m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.03]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m3）計(jì)算K0+307.303和K0+685.640的超高值x?307.303?247.303?745.640?658.640=60?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc60=0.2196m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.03]?hcx'=bJiJ?Bx760?ih=0.75?0.03+??0.03=0.1125m2Lc270x60ih=0.75?0.03?（0.75?0）??0.03=0.0032mLc70hcx''=bJiJ?(bJ?bx)對(duì)JD2：Lc=90m因前后的緩和曲線長(zhǎng)度不相等，在此僅對(duì)前緩和曲線中的樁做計(jì)算。x0?iG0.02Lc=?90=60mih0.031）計(jì)算ZH點(diǎn)K1+136.240的超高值x?0?x0?60mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc0=0.0075m90=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.03]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m2）計(jì)算K1+176.240的超高值x?1176.240-1136.240=40?x0?60mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc40=0.1175m90=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.03]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m3）計(jì)算K1+216.240的超高值x?1216.240-1136.240=80?x0?60mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc80=0.2275m90=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.03]?hcx'=bJiJ?Bx780?ih=0.75?0.03+??0.03=0.1158m2Lc290x80ih=0.75?0.03?（0.75?0）??0.03=0.0025mLc90hcx''=bJiJ?(bJ?bx)對(duì)JD3：Lc=70m因前后的緩和曲線長(zhǎng)度不相等，在此僅對(duì)前緩和曲線中的樁做計(jì)算。x0?iG0.02Lc=?70=46.67mih0.031）計(jì)算ZH點(diǎn)K1+1682.334的超高值x?0?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc0=0.0075m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.04]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m2）計(jì)算K1+712.334的超高值x?1712.334-1682.334=30?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc30=0.1468m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.04]?hcx'=bJiJ?B7iG=0.75?0.03+?0.02=0.0925m22hcx''=bJiJ?(bJ?bx)iG=0.75?0.03?（0.75?0）?0.02=0.0075m3）計(jì)算K1+742.334的超高值x?1742.334-1682.334=60?x0?46.67mhcx=bJ(iJ?iG)?[bJiG?(bJ?B)ih]xLc60=0.2861m70=0.75?(0.03?0.02)+[0.75?0.02?(0.75+7）?0.04]?hcx'=bJiJ?Bx760?ih=0.75?0.03+??0.04=0.1425m2Lc270x60ih=0.75?0.03?（0.75?0）??0.04=-0.0032mLc70hcx''=bJiJ?(bJ?bx)各樁詳細(xì)超高值見(jiàn)表 5-3：續(xù)表5-3續(xù)表5-3土石方計(jì)算與調(diào)配3.1土石方計(jì)算首先是根據(jù)橫斷面圖計(jì)算橫斷面面積然后計(jì)算體積，即獲得土石方數(shù)量，填入土石方計(jì)算表。當(dāng)?shù)孛娌灰?guī)則時(shí)，常采用的方法有積距法和幾何圖形法。本設(shè)計(jì)采用積距法。如圖4-5將斷面按單位橫寬劃分為若干個(gè)梯形和三角形，每個(gè)小條塊的面積近似按每個(gè)小條塊中心高度與單位寬度的乘積： Ai?bhi則橫斷面面積： A?b?hi （5-4）圖5-4積距法示意圖本設(shè)計(jì)對(duì)填方面積和挖方面積進(jìn)行了分開(kāi)計(jì)算。且填方面積中填石、加固邊坡、填土等的計(jì)算也予以分開(kāi)。如基底是淤泥需換土?xí)r，先算出挖出淤泥的面積，再計(jì)算換土填方面積，即統(tǒng)一面積計(jì)算兩次。同理，挖方臺(tái)階的面積也應(yīng)計(jì)算兩次。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，要精確計(jì)算土石方體積是十分困難的。在工程上通常采用近似計(jì)算。即平均斷面法，如圖5-5所示，假定相鄰斷面間為一棱柱體，則其體積為：V??A1?A2?L（5-5）2式中：V——體積，即土石方數(shù)量（ m3）A1、A2——分別為相鄰兩斷面面積（㎡）L——相鄰兩斷面間距離（ m）圖5-5平均斷面示意圖3.2土石方調(diào)配土石方調(diào)配方法，目前生產(chǎn)上采用土石方計(jì)算表調(diào)配法，直接在土石方表上進(jìn)行