项目四路基横断面.docx
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项目四路基横断面
课程名称
公路勘测技术
专业名称
道路桥梁工程技术
授课教师/职称
王建林/副教授
授课方式（合、小班）
大班
授课题目（章、节）
项目四路基横断面
教材及参考书目
教材：
公路设计
参考书：
《公路工程》、《公路线形设计规范》；《公路工程技术标准》JTGB01-2004
教学目的与要求：
◆熟悉路基标准横断面的组成；
◆熟悉路基典型横断面的组成；
◆了解公路建筑界限与用地范围；
◆知道不同地质条件下路堤、路堑边坡的选定。
◆知道戴帽子的过程及方法。
◆知道积距法计算路基横断面面积；
◆能运用平均面积法计算土石方数量；
◆了解土石方调配的原则；
◆知道土石方调配的方法。
◆能绘制路基标准横断面图；
◆能绘制路基横断面设计图；
◆能编制路基土石方数量表。
内容和时间安排、教学方法：
1．内容：
典型横断面及组成、横断面设计方法、土石方计算与调配、习题及复习。
2．时间安排：
10学时
3．教学方法：
采用上课和习题的方法，并布置习题
教学重点和难点：
重点：
横断面设计方法、路基土石方计算与调配
难点：
横断面中对于结构物如何应用于横面布置并对于挖方边坡的确定、是否需要碎落台、边沟的形式是难点部分。
复习思考题、作业题：
1、什么是标准横断面；什么是典型横断面？
2、如何进行横断面设计？
3、路基土石方计算中要注意哪些问题？
4、完成一张路基土石方计算表。
实施情况及分析：
本章的重点是如何进行一般横断面图设计，土石方计算的程序。
学生初步能理解，但要深入，则只通过课程设计及上课过程中的大量工程实例才能深刻掌握。
本章在上课过程中，通过一些典型的工程案例。
学生的掌握程度较好。
项目四路基横断面勘测设计
工作任务1路基横断面组成分析（2学时）
一、横断面的组成及布置
公路横断面：
是沿公路中线的法线方向作一剖面图。
横断面设计线与横断面地面线所包围的图形。
高速公路、一级公路的路基横断面分为整体式和分离式两类。
其组成包括行车道、路缘带、中间带、硬路肩、土路肩、紧急停车带、爬坡车道、加（减）速车道等；
二级与二级以下公路的路基横断面组成包括行车道、路肩和错车道等。
公路横断面设计是确定公路在该桩位处的横断面设计的形状、尺寸和具体位置。
目的:
1、为路基施工提供横断面依据。
2、为路基土石方计算（包括土石方调配）提供断面数据。
横断面设计的主要内容:
1、横断面设计的形式：
断面填挖值（T或W）,路基宽（B）,路拱坡度、路肩坡度曲线加宽值（Bj）,超高横坡度（ib）。
2、路基边沟形式、尺寸，路基边坡设计。
3、路基土石方计算与调配。
二、横断面几何尺寸
路基标准横断面根据设计交通量、交通组成、设计速度、通行能力、公路等级、断面类型规定公路横断面各组成部分的横向尺寸。
路基横断面组成：
高速公路与一级公路分为整体式、分离式；二、三、四级公路采用整体式断面，不设置中间带。
1、车道数与车道宽度
车道数：
高速公路与一级公路：
V=120Km/h（8、6、4车道）、V=100Km/h（8、6、4车道）、
V=80Km/h（6、4车道）、V=60Km/h（4车道）。
二、三、四级公路：
2车道。
车道宽度是指一个车道边缘之间的水平距离。
车道宽度：
V=120―80Km/h（3.75m）、V=60―40Km/h（3.50m）、
V=30Km/h（3.25m）、V=20Km/h（3.00m或3.50m）
2、路面宽度
路面宽度=车道数*车道宽度
3、路肩宽度包括硬路肩与土路肩。
路肩作用：
是保护行车道，供行人、自行车通行和临时停放车辆。
各级公路路肩宽度应符合规定。
各级公路路肩宽度中“一般值”为正常情况下采用值，“最小值”为条件受到限制时可采用的值。
设计速度为120Km/h的四车道高速公路，采用3.50m的右侧硬路肩；六车道、八车道高速公路，采用3.00m的右侧硬路肩。
高速公路、一级公路应在右侧硬路肩宽度内设置路缘带，其宽度为0.50m。
高速公路、一级公路采用分离式断面时，应设置左侧硬路肩与左侧土路肩，左侧硬路肩宽度一般为：
设计速度120km／h时采用1.25m；设计速度100km／h时采用1.00m；设计速度80km／h和60km／h时采用0.75m。
左侧硬路肩宽度包含左侧路缘带宽度。
左
侧土路肩宽度一般为：
设计速度120km／h、100km／h、80km／h时采用0.75m；设计速度60km／h时采用0.50m。
八车道高速公路宜设置左侧硬路肩，其宽度为2.50m。
左侧硬路肩宽度包含左侧路缘带宽度。
设计速度20km／h的四级公路土路肩宽度，当采用单车道路面时，一般为0.50m，采用双车道路面时，一般为0.25m。
4、中间带
中间带由路线双向的两条左侧路缘带和中央分隔带组成。
中央分隔带是分隔高速公路或一级公路上对向行车道的地带。
（1）中间带的功能
①分离不同方向的交通流，减少车辆的对向干扰，以防止无序的交叉运行和转弯运行。
②在不妨碍公路限界的前提下，作为设置公路标牌的场地。
③在交叉路口为左转车辆提供避让区域。
④提供绿化带，以遮挡对向车灯的眩光。
⑤引导驾驶员的视线。
⑥埋设管线等设施。
（2）中间带的宽度凸形：
窄分隔带高出行车道表面的中央分隔带；
凹形：
宽度大于4．5m，用植草、栽灌木或铺面。
中央分隔带每隔2km设置一处开口，供紧急特殊情况使用。
5、路基宽度
各级公路的车道数与路基横断面宽度，正常情况下应采用《公路工程技术标准》（JTGB01―2003）第3.0.11条中的“一般值”，当地形条件及其他特殊情况限制时，局部地段可采用第3.0.11条中的“最小值”，但不得在很长路段甚至全线采用。
6、加（减）速车道
高速公路、一级公路的互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、管理设施等出入口处，应设置加（减）速车道，其宽度一般为3.5m。
7、错车道
1）四级公路路基宽度采用4.5m时，应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道，使驾驶人员能看到相邻两错车道间驶来的车辆。
2）错车道处的路基宽度应大于或等于6.5m，错车道的有效长度应大于或等于20m，渐变段长度应等于2x10m。
8、紧急停车带
《公路工程技术标准》（JTGB01―2003）第3.0.6条：
高速公路、一级公路的右侧硬路肩的宽度小于2.50m时，应设紧急停车带。
紧急停车带宽度为3.5m，有效长度不小于30m，间距不宜大于500m。
三、横断面其他组成的设计要求
1、路拱、路肩横坡度
路拱的形式有直线形、抛物线形、直线与弧形组合形等，路肩横坡度大小确定。
2、公路建筑限界
公路建筑限界：
为保证车辆通行安全，公路上一定宽度和一定高度范围内不允许有任何障碍物。
净宽与净高。
3、公路用地
1.路堤；公路用地为两侧排水沟外边缘以外不小于1.0米；
2.路堑：
公路用地为边坡坡顶或截水沟外侧边缘以外不小于1.0米；
3.公路用地范围的变化：
对于高速公路与一级公路：
不小于1.0米；
二、级公路：
不小于2.0米。
4.公路沿线的必须附属场地,道班房,堆料坪,苗圃等；
5.后期所需的保留用地。
工作任务2路基横断面设计（2学时）
一、概述
路基横断面形式：
路堤、路堑、半填半挖。
路基横断面设计应充分考虑当地的气象、地形、土壤、地质、水文、环境、土地利用、材料供应等自然条件和社会条件，本着节约用地的原则，选用合理的横断面形式，以满足行车舒适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求，设计出适合路基稳定和经济的横断面。
二、基本要求
1）路基稳定性2）路基经济性
3）路基规范性4）兼顾性
三、路基标准横断面图与典型横断面图
路基标准横断面图：
反映了路基各组成部分的位置和几何尺寸
路基典型横断面：
在公路设计中经常采用的横断面形式。
1、路堤
（1）当路基高度0.6-1.0米
（2）当路基高度1.0米-8.0米
2、路堑
3、半填半挖
1.边沟：
作用───排除地面水,保证路基边坡的稳定与干燥
边沟深度：
H>0.4米；边沟底宽：
b>0.4米
2.路基边坡：
通常用1:
m表示。
1）路基边坡（填方）
2）挖方边坡
1.土质边坡1:
0.5---1:
1.5
2.碎石类边坡1:
0.3---1:
1.5
3.岩石边坡直立---1:
1.25
四、路基横断面设计方法与步骤
路基横断面设计应绘制所有整数桩号、加桩号的横断面图。
在图中应显示：
路基路面宽度、超高、加宽、边坡、边坡坡度、边沟、截水沟、挡土墙、横断面桩号、填挖值、设计标高、用地范围、填挖面积等。
如下图所示：
路基横断面图的比例：
1:
200绘制在厘米格纸上。
在完成纵断面设计及路基设计表后进行绘制横断面图。
横断面设计应在路线平面设汁、纵断面设计完成后进行，其方法和步骤如下：
1）在计算纸上绘制横断面的地面线。
地面线是在野外勘测时由横断面组测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地形图上内插获得。
在计算机辅助设计中可利用相关软件（如HEFD、纬地，海地、CARD等），按其要求的格式输入地面线数据，可由计算机自功生成。
2）从“路基设计表”中抄人路基中心填挖高度数据，对于有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高、右高、左宽、右宽”等数据。
3）根据现场调查所得的土壤、地质、水文资料，参照标准横断面图，路基一般设计图，画出路幅宽度、填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡、防护工程的地方画出该工程结构的断面图。
4）根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、排水沟等的位置和形式。
必要时须注明各部分尺寸。
5）分别计算各桩号断面的填方面积（At）和挖方面积（Aw），并标注于图上。
6）对于分离式断面的公路和具有加（减）速车道、爬坡车道、紧急停车带的的断面，可参照绘制。
7）按比例绘出了边沟、排水沟、截水沟、碎落台、护肩、护脚、挡土墙、护坡等设施，但一般不标注详细尺寸，仅注明其起讫桩号。
8）横断面设计图按里程桩号从左到右、从下到上的顺序排列。
绘制横断面图根本的解决办法是使用“路线CAD”，它不但能准确绘制横断面图，而且能自动解算横断面面积。
目前由我国自行研发的“路线CAD”系统已日趋成熟和完善。
五、横断面设计成果
1、路基横断面图
2、路基土石方数量计算表
3、路基横断面图
4、路基土石方数量汇总表（路基每公里土石方数量表）
工作任务3路基土石方数量计算及调配（2学时）
土石方计算与调配的意义：
1.土石方计算：
路基土石方数量是公路工程的重要工程量之一，是路线设计方案比选的一项主要技术经济指标，直接影响修建公路的工程造价、劳动力、机具设备和施工期限。
2.土石方调配：
关系到取土或弃土地点、公路用地范围，同时对工程造价、所需劳动力和机具设备的数量以及施工期限有一定影响。
土石方计算与调配的主要任务：
计算每公里路段的土石数量和全线总土石方工程数量，挖方利用和填方来源及运距，土石方运量。
土石方计算面积取一位小数,体积取至整立方米。
一、横断面填挖面积的计算
横断面填挖面积是指横断面设计线与横断面地面线所包围的图形的面积。
1、积距法
积距法的原理是把断面面积垂直分割成宽度相等的若干条块，取每一条块的平均高度，然后乘以宽度，即可得出每一条块的面积：
A=∑Ai=bX∑hi
积距法求面积就是在实际操作中转化为量取九i的累加值，这种操作可以用分规按顺序连续量取每一条块的平均高度九i，分规最后累计高就是∑九i，将条块宽度乘以累计高度∑Ai，即为填或挖的面积。
积距法也可以用厘米格纸拆成窄条作为量尺，每量一次hi在窄条上画好标记，从开始到最后标记的累计距离就是∑hi，然后乘以条块宽度b，即为所求面积。
2、坐标法
建立坐标系，给定多边形各顶点的坐标，由解析几何可得多边形面积的计算公式。
x，y――分别为设计线和地面线围成面积的各顶点的坐标。
3、几何图形法
当横断面的地面线较规则且横断面面积较大，可将路基横断面分为几个规则的几何图形，分别计算各图形面积后相加得到总面积。
4、混合法
在一个较大的横断面中，几何图形法和积距法共用，以加快计算速度。
在横断面填挖面积计算中应注意的问题：
1）填方面积和挖方面积应分开计算。
2）填方面积和挖方面积中的土石应分开计算。
3）填方面积和挖方面积应分清楚，根据需要开挖台阶。
二、土石方数量计算
采用平均断面法（近似公式）
三、路基土石方调配
土石方调配的目的是:
路堑挖方合理调运于填方或废方,填方调配借方,使用地最少,运量最小,最便利。
1、调配原则
教材P100-101：
2、土石方调配方法
累计曲线法、调配图法以及土石方计算表调配法路基土石方数量计算表调配法是土石方调配常用的方法之一，它具有简捷、方便、清晰、精度符合要求的特点。
调配的方法与步骤如下：
（1）调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的。
（2）弄清各桩号间路基填方、挖方情况并先作横向平衡，明确本桩利用方，欠方及可作远运土石方等的数量。
（3）在纵向调配前，应根据施工方法及可能采用的运输方式定出合理的经济运距。
（4）逐桩、逐段地将毗邻路段的可作远运方就近纵向调运到欠方段内，加以利用，并把具体调运方向和数量（土、石分开）用箭头及数字标明在纵向利用调配栏中。
（5）经过纵向调配，如果仍有欠方或可作远运方，则应会同当地协商确定借土或弃土地点燃后将借土或弃土的数量和远运距离分别填注到借方和弃方栏内。
（6）土石方调配后，应按下面的公式进行复核检查：
横向调运方+纵向调运方+借方
横向调运方+纵向调运方+弃方
挖方+借方；填方+弃方
分析判断：
确定最大调运距离，确定调配方向和数量。
经纵向调运后如有填方不足，应考虑借方，本桩利用后又未调运的挖方按废方计。
表格填写：
在“远运利用纵向调配示意”栏内，用箭线表示调配方向，并标注调运土石方数量及超运运距的级数（一级记为①，二级记为②，以此类推），在“借方数量及运距’’和“废方数量及运距”栏内分别填人本桩路外借土数量和本桩的废方，分母填人相应的级数。
最后计算总运量。
总运量是本桩废方、借方、调运数量与级数乘积。
（4）复核：
填缺=远运利用+借方挖余=远运利用+废方
例题:
桩号
挖方体积
填方体积
纵向调运
000
020
30
040
50
060
080
35
100
35
3、调配计算中的几个问题
1）免费运距
土石方作业包括:
挖.装.运.卸四道工序,在某一特定距离时,只按土石方数量计价而不另计算运费,这一特定距离称为免费运距（人工20米、机械50或100m）。
2）经济运距
填方用土的来源一是纵向调配,二是就近路外取土,两者在经济上比较的运距长短有一个限度问题,这一限度距离即经济运距（但应注意缺少借方的地段）。
L经=B/T+L免
B───借方单价
T───超运运费单价
3）平均运距
平均运距:
挖方体积重心至填方体积重心之距称为平均运距（挖方断面间距中心至填方断面间距中心之距称为平均运距）平均运距超过免费运距均应付运费超运运距:
平均运距超过免费运距之距离。
4）运量W
W=Q*n即:
运量（W）=调配土石方数量（Q）*平均超运运距单价（n）
n=（L平-L免）/10n<5m不计>5m为一级
注意:
借方、废方、纵向调配中若运距超过免费运距均有运量,即均需付运费。
5）计价土石方数量：
V计=V挖+V借
即:
纵向调配方不应再计价,否则成双重计价。
6）天然密实方与压实方
路基横断面设计图中的填挖方土石量，一般称为“断面方”。
断面方中的填方是按压实后的体积计算，称为“压实方”。
断面方中的挖方是按天然密实体积计算，称为“天然密实方”。
公路工程定额规定当以填方体积为工程量，采用天然密实方为计量单位的定额时，所采用的定额应乘以调整系数。
对于调整系数的采用，应在路基土石方工程量的计算及填挖平衡调运过程中充分注意和考虑，不应简单地按断面方进行调配。
7）土方与石方应分别调运,其中可作建筑材料的不调运,填方不够时可以以石代土,但不能以土代石,符号（）。
8）土石方运距计算：
A、第一个20米为免费运距,包括挖、装、运、卸四道工序,不足20米按20米计。
B、当平均运距超过20米时,应计算运费,超运运费取至整10米,即小于5米不计,大于5米按10米计。
C、平均运距:
L平=挖方体积重心至填方体积重心之距离。
则n=（L平-20）/10───叫做级,或单位平均运距
9）总运量=所有（调配土石方数*（n））之和
10）总平均运距：
L总平=总运量/所有调配土石方数
工作任务4路基横断面成果编制
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