公路勘测设计讲义第四章横断面设计

第四章横断面设计

即：公路中线的法线方向剖面图。它是由横断面设计线和横断面地面线所围成的图形。公路横断面设计线一般包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道、取土坑、弃土堆和环境保护等设施。一、公路横断面设计概述1、公路横断面图2、公路横断面设计

根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、气候、水文等自然因素，确定横断面的形式、各组成部分的位置和尺寸以及路基土石方的计算与调配。3、公路横断面设计的目的

保证足够的断面尺寸、强度和稳定性，使之经济合理，同时为路基土石方工程数量计算、公路的施工和养护提供依据。一、公路横断面设计概述

交通部根据设计交通量、交通组成、设计车速、通行能力和满足交通安全的要求，按公路等级、断面的类型、路线所处地形规定的路基横断面各组成部分横向尺寸的行业标准。二、路基横断面组成

1、标准横断面（1）路基标准横断面的含义

高速公路和一级公路的路基横断面上下行用中央分隔带分开，其横断面由行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、变速车道等组成。二、路基横断面组成

（2）高速公路和一级公路的路基标准横断面

由行车道、路肩以及错车道组成。

二、路基横断面组成

（3）二、三、四级公路的路基标准横断面二、路基横断面组成二、路基横断面组成二、路基横断面组成二、路基横断面组成二、路基横断断面组成二、路基横断断面组成典型横断面是是指在公路设计中中经常被采用用的路堤、路路堑、半填半半挖等基本断断面形式及其其派生的一系系列类似的断断面形式。具具体如下：（1）路堤：高于于原地面的填填方路基。（2）路堑：低于于原地面的挖挖方路基。（3）半填半挖：：在一个断面面内，一部分分要填、另一一部分要挖的的路基。二、路基横断断面组成2、典型横断面面主要有两种形式：：一般路堤：路基填填土高度小于于20m大于0.5m（1m）的路堤；矮路堤：路基填填土高度小于于0.5m（1m）的路堤，矮矮路堤必须在在边坡坡脚处处设计边沟。。二、路基横断断面组成(1)一般路堤形式：路基挖方深深度小于20m一般地质条件件下路堑。路堑路段均应设置置边沟，边沟沟断面可根据据土质情况采采用梯形、矩矩形或三角形形等。为拦截上侧地面面迳流以保证证边坡的稳定定，应在坡顶顶外至少5m处设置截水沟沟。二、路基横断断面组成(2)一般路堑该断面是路堤和和路堑的结合合形式，填方方部分应按路路堤的要求填填筑，挖方部部分应按路堑堑的要求设计计。二、路基横断断面组成(3)半填半挖路基基在山区地面横坡坡较陡时，通通常采用的形形式。◆护肩路基；；◆◆砌石路基或或挡土墙路基基；◆护脚路基；；◆◆矮墙路基；；◆沿河路基；；◆◆利用挖渠土土填筑路堤。。二、路基横断断面组成(4)陡坡路基挡土墙路基砌石路基二、路基横断断面组成护肩路基护脚路基二、路基横断断面组成矮墙路堤吹（填）砂（（粉煤灰）路路基二、路基横断断面组成取土坑分路外集中取取土和路侧取土两种。①路外集中取取土应尽量设在荒荒山、荒地和和地势较高的的山地上。二、路基横断断面组成3、附属设施(1)取土坑②路侧取土◆取土坑的位位置：当地面横坡不不大于1∶10的平坦的地区区，可在路基基两侧设置取取土坑；当地地面横坡大于于1∶10的平坦的地区区，取土坑最最好设置在地地势较高的一一侧。◆取土坑的深深度和宽度：：应根据所取土土的数量、施施工方法和排排水的要求而而定。◆取土坑的边边坡坡度：一般内侧边坡坡可采用1∶1.5，外侧边坡不不陡于1∶1。◆取土坑的纵纵坡：取土坑的底面面纵坡应不小小于0.3%以利排水，同同时取土坑的的出水口处的的坑底标高应应不低于所流流入的桥涵进进口的标高。。二、路基横断断面组成①位置的选择：：弃土堆通常选选择路堑下方方荒地或低洼洼处；当地面面横坡小于1∶5时，可在路堑堑两侧设置。。②外形：弃土堆的形状状应规则整齐齐，顶宽视弃弃土数量而定定，顶面有2%的向外横坡，，高度一般不不超过3m，边坡不陡于于1∶1.5。二、路基横断断面组成(2)弃土堆1、建筑限界（1）公路建筑限限界（净空））：三、公路建筑筑限界与用地地建筑限界由净高和净宽两部分组成。。建筑限界的上上缘边界线为为水平线（超超高路段与超超高横坡平行行），两侧边边界线与水平平线垂直（超超高路段与路路面垂直）。。三、公路建筑筑限界与用地地（2）建筑限界的的组成（3）建筑限界的的其他规定三、公路建筑筑限界与用地地（1）公路用地是指指为修建、养护护公路及其沿沿线设施而依依照国家规定定所征用的土土地。（2）公路用地范围围是指：填方地段为为公路路堤两两侧排水沟外外边缘（无排排水沟时为路路堤或护坡道道坡脚）以外外，挖方地段段为路堑坡顶顶截水沟外边边缘（无截水水沟为坡顶））以外，不小小于1m的土地范围。。在有条件的的地段，高速速公路、一级级公路不小于于3m，二级公路不不小于2m的土地范围。。三、公路建筑筑限界与用地地2、公路用地（3）桥梁、隧道道、互通式立立体交叉、分分离式立体交交叉、平面交交叉、交通安安全设施、服服务设施、管管理设施、绿绿化以及料场场、苗圃等应应根据实际需需要确定用地地范围。（4）风砂、雪害害等特殊地质质地带，设置置防护设施时时，应根据实实际需要确定定用地范围。。三、公路建筑筑限界与用地地（一）横断面设设计定义横断面设计方方法俗称“戴戴帽子”，即即在横断面测测量所得各桩桩号的横断面面地面线上，，按纵断面设设计确定的填填挖高度和平平面设计确定定的路基宽度度、超高、加加宽值，结合合当地的地形形、地质等自自然条件，参参考典型横断断面图式，逐逐桩号绘出横横断面图；对对采用挡土墙墙、护坡等结结构物的路段段，所采用结结构物应绘于于相应的横断断面图上，并并注明其起讫讫桩号、圬工工种类和断面面的尺寸，结结构物的尺寸寸要根据土压压力的大小、、经稳定性验验算确定。四、横断面设计（二）横断面面设计步骤设计步骤绘制横断面地地面线路基高度和宽宽度数据输入入绘制路基标准准横断面图绘制防护工程程位置及端面面示意图排水工程位置置及断面示意意图计算各桩号端端面的填（挖挖）方面积并并标注图上四、横断面设计（三）公路横断面设设计内容1．确定路幅横横断面尺寸（（宽度及横坡坡度）；2．确定路基高高度：纵断面面设计完成；；3．路基横断面面形状设计：：如梯形（直直线式边坡））、折线式边边坡、台阶形形边坡；4．边坡坡度确确定；路堤及及路堑边坡，，土质与岩石石边坡5．横断面面积积计算及土石石方数量计算算与调配四、横断面设计（四）路基横横断面设计所所需要的设计计资料1．平曲线资料料：半径、缓缓和曲线、偏偏角、曲线位位置（交点桩桩号）等；2．每个中桩的的填挖高度；；3．路基宽度，，路面宽度（（分别确定左左右侧宽度））；4．各中桩的超超高值；5．路基标准横横断面图式（（典型横断面面）；6．路基边坡坡坡度值；7．边沟、截水水沟的形式及及尺寸；8．弯道上视距距的是否得到到保证（视距距台设计）。。四、横断面设计（五）横断面图绘制制方法1．在计算纸上上绘制横断面面的地面线。。地面线是在现现场测绘的，，若是纸上定定线，可从大大比例尺的地地形图上内插插获得。横断面图的比比例尺一般是是1：200。K5+300.00右：3.7,-.17,12.7,-1.07,25,-2.31左：6.4,0.82,8.7,1.3,13.58,1.79,25,2.872．绘出设计线线：“戴帽子子”K5+300.00T=2.52四、横断面设计3.绘出防护及加加固设施的断断面图。4．根据综合排排水设计，画画出路基边沟沟、截水沟、、排灌渠等的的位置和断面面形式。四、横断面设计

路

基

设

计

表桩

号设计标高

(m)地面标高

(m)

填

挖高度

（m)路

基

宽

度

(ｍ)路基外边缘点J、行车道外边缘点M、路中线C与设计高(路中线处）之差（ｍ）

左

路

幅

中右

路

幅填挖左右JMCMJK0+000.002952.062952.06

0.002.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+005.002952.042950.271.77

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+025.002951.992948.893.10

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+050.002951.912949.612.30

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+075.002951.832950.431.40

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+100.002951.762950.451.31

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+125.002951.822950.651.17

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+150.002952.212951.370.84

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+175.002952.642951.820.82

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+200.002953.062952.420.64

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+225.002953.492952.530.96

2.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07ZY+239.362953.732952.651.08

2.852.25-0.11-0.0900.070.09QZ+259.812954.082953.190.89

2.852.25-0.11-0.0900.070.09YZ+280.262954.422953.850.57

2.852.25-0.11-0.0900.070.09四、横断面设计（六）编制路基设计计表——应在绘制横断面面图之前完成+125T=1.17AW=2.6AT=15.82.252.25横断面绘制示示例（无超高加宽宽）2951.822950.65比例:1:200四、横断面设计+259.81T=0.89AW=2.6AT=12.82.852.25横断面绘制示示例（有超高加宽宽）2954.082953.19比例:1:200四、横断面设计（一）横断面面积计算1.积距法：（条分分法）适用于不规则则图形面积计计算。把横断面图划划分成若干条条等宽的小条条，累加每一一小条中心处处的高度，再再乘以条宽即即为该图形的的面积。每个小小条块块的近近似面面积为为：横断面面面积积：五、计计算2、坐标标法已知断断面图图上各各转折折点坐坐标（（xi，yi），则则断面面面积积为：：五、计计算1、平均均端面面法（二）土土石方方数量计计算假定相相邻断断面间间为一一棱柱柱体，，则其体体积为为：V=（A1+A2）L/2式中：：V——体积，，即土土石方方数量量（m3）；A1、A2——分别为为相邻邻两断断面的的面积积（m2）；L——相邻断断面之之间的的距离离（m）。A1A2L五、计计算2、精确确计算算（实实用于于计算算机计计算））式中：：m=A1/A2，其中中A1＜A2。五、计计算3.土石方方数量量计算算应注注意的的问题题：（1）填挖挖方数数量分分别计计算，，（填填挖方方面积积分别别计算算）；；（2）土石石方应应分别别计算算，（（土石石面积积分别别计算算）；；（3）路基基填、、挖方方数量量中应应考虑虑路面面所占占的体体积，，（填填方扣扣除、、挖方方增加加）；；（4）大中中桥位位处所所占的的路基基土石石方应应扣除除。五、计计算某路段段两两两相邻邻桩号号分别别为K1+250（1点）、、K1+276（2点）和和K1+300（3点），，计算算出横横断面面面积积分别别为：：AT1=38.2m2AT2=15.2m2AW2=16.1m2AW3=47.5m2计算K1+250———K1+300路段的的填方方数量量、挖挖方数数量、、利用用方数数量。。桩号挖方

面积填方面积挖方平

均面积填方平

均面积距离挖方体积填方体积本桩利用+250038.2///

8.05

26.7

26

209.3694.2

209.3+27616.115.231.8

7.6

24763.2

182.4

182.4

+30047.50合计////

50972.5

876.6

391.7

五、计计算五、计计算五、计计算土石方方调配配的目目的：：确定填方用用土的的来源源、挖挖方弃弃土的的去向向；以以及计计价土土石方方的数数量和和运量量等。。填方土土源：：附近近挖方方利用用借借土挖方去去向：：调往往附近近填方方弃弃土（三）路路基土石方方调配配五、计计算土石方方调配配的几个个概念念1、平均均运距距按挖方断断面间间距中中心至至填方方断面面间距距中心心的距距离计计算，，称平平均距距离。。2、免费费运距距土、石方方作业业包括括挖、、装、、运、、卸等等工序序，在在某一一特定定距离离内，，只按按土、、石方方数量量计价价而不不计运运费的的距离离称为为免费费运距距。五、计计算3、经济济运距距式中：：B——借土单单价（（元/m3）；T——远运运运费单单价（（元/m3·km）；L——免费运运距（（km）。经济运运距是是确定定借土土或调调运的的界限限，当当调运运距离离小于于经济济运距距时，，采取取纵向向调运运是经经济的的，反反之，，则可可考虑虑就近近借土土。经济运运距：：L经=+L免五、计计算4、运量量为平均均超运运运距距单位位与土土石方方调配配数量量的乘乘积。。总运量量=调配（（土石石方））数量量×nn=（L-L免）/A式中：：n——平均超超运运运距单单位，，（四四舍五五入取取整数数）L—土石方方调配配平均均运距距（m）L免—免费运运距（（m）A—超远运运距单单位（（m）（例例如人人工运运输A=10m，铲运运机运运输A=50m；）五、计计算5、计价价土石石方数数量计价土土石方方数量量为：：V计=V挖+V借式中：：V计—计价土土石方方数量量（m3）V挖—挖方数数量（（m3）V借—借方数数量（（m3）如某工工程土土石方方数量量：填填方500m3挖方200m3借方400m3弃方100m3则计价价土石石方数数量=600m3五、计计算一般工程的的土石石方总总量，，实际际上是是指计计价土土石方方数量量。一一条公公路的的土石石方总总量，，一般般包括括路基基工程程、排排水工工程、、临时时工程程、小小桥涵涵工程程等项项目的的土石石方数数量。。对于独立大大、中中桥梁梁、长长隧道道的土土石方方工程程数量量应另另外计计算。。五、计计算（1）就近近利用用，以以减少少运量量；（2）不跨跨沟调调运；；（3）高向向低调调运；；（4）经济济合理理；应进行行远运运利用用与附附近借借土的的经济济比较较（移移挖作作填与与借土土费用用的比比较））。远运利利用的的费用用：运运输费费用、、装卸卸费等等借土费费用：：开挖挖费用用、占占地及及青苗苗补偿偿费用用、弃弃土占占地及及运费费土石方方调配配原则五、计计算（5）不同同的土土方和和石方方应根根据工工程需需要分分别进进行调调配，，以保保证路路基稳稳定和和人工工构造造物的的材料料供应应。（6）回头头曲线线路段段,优先考考虑上上下线线的竖竖向调调运。。（7）土方方调配配对于于借土土和弃弃土应应事先先同地地方商商量，，妥善善处理理。五、计计算土石方方调配配方法土石方方计算算表调调配法法：1）计计算算表表中中的的““挖挖方方””、、““填填方方””栏栏，，将将桥桥涵涵位位置置、、陡陡坡坡、、大大沟沟等等标标注注于于表表旁旁，，供供调调配配时时参参考考。。2）计计算算并并填填写写表表中中““本本桩桩利利用用””、、““填填缺缺””、、““挖挖余余””各各栏栏。。填方方=本桩桩利利用用+填缺缺挖方方=本桩桩利利用用+挖余余3）根根据据““填填缺缺””、、““挖挖余余””的的分分布布情情况况，，可可以以大大致致看看出出调调运运的的方方向向及及数数量量，，并并按按此此进进行行初初试试调调配配。。五、、计计算算4）复复核核初初试试调调配配并并符符合合上上述述要要求求后后，，在在表表中中““纵纵向向调调配配示示意意””栏栏上上，，用用箭箭头头线线表表示示调调配配方方向向，，并并标标注注调调运运土土、、石石方方数数量量及及平平均均超超运运运运距距““级级数数””。。5）调调配配完完成成后后，，应应分分页页进进行行闭闭合合核核算算。。6）本本公