路線橫斷面設計實例及土石方調配

路線橫斷面設計實例及土石方調配路線橫斷面設計路基設計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。根據規(guī)范，二級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路基設計標準橫斷面圖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傾斜的拱形。路拱坡度需要考慮路面類型和當地的自然條件。查《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)，瀝青路面橫坡宜取 1.0～2.0%。高速公路、一級公路路基采用雙向路拱，中等強度降雨地區(qū)采用 2％坡度，降雨強度較大地區(qū)可適當加大；二、三、四級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，本設計擬采用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，應根據填料的物理力學性質、氣候條件、邊坡高度以及基底的工程地質與水文地質條件進行合理的選定。擬建公路地處地勢崎嶇的山嶺地區(qū)，根據沿線的工程地質及水文狀況，本設計采用的路堤邊坡為：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。路塹邊坡的穩(wěn)定性主要與當地的地質地貌、水文條件和排水條件有關。為了防止邊坡不穩(wěn)定而發(fā)生塌方等病害，在設計之前，首先用對山坡的自然穩(wěn)定性做正確的判斷。本設計采用的路塹邊坡為： 1:0.5，當路塹高度小于10m時，在該處修建1m的碎落臺，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，平臺表面也作漿砌片石防護。1.4邊溝坡度邊溝是路基兩側布置的縱向排水溝。設置于挖方和低填路段，路面和邊坡水匯集到邊溝后，通過跌水井或急流槽引到橋涵進出口處或通過排水溝引到路堤坡腳以外，排出路基。設計路線的邊溝的斷面形式依據《公路路線設計規(guī)范》（ JTGD20—2006）采用梯形。邊溝底寬與深度設置為 0.6m，內側邊坡設計為 1：1。超高設計為迅速排除路面水，一般把公路路面修筑成具有一定橫向坡度的路拱形式，將外側車道升高，構成與內側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，簡稱超高度 ih。2.1超高橫坡度v2?? （5-1）超高度的計算公式： ih=127R式中：ih—超高橫坡度； ?—橫向力系數； v—行車速度（km/h）； R—圓曲線半徑（

m）。設計速度為

60km/h

時，?與

R

的關系式為：?=2395.10497.8030??0.039142RR

（5-2）速度

v是根據路況和環(huán)境變化實際采用的行駛速度。

計算

ih

時，速度應采用實際行駛速度，約為設計速度的 70%~90%，高速路取低值，低速路取高值。將由式（5-2）計算出的μ值代入式（5-1）中計算，當計算出的超高度小于路拱橫坡 iG時，取ih?iG；當計算出的超高值大于 ihmax時，取ih?ihmax《公路路線設計規(guī)范》（ JTGD20-2006）規(guī)定：超高橫坡度按計算行車速度、半徑大小，結合路面類型、自然條件和車廂組成情況確定。高速公路、一級公路的最大超高為 8%～10%，其他各級公路不超過 8%。當設計時速60Km/h，路線設計中平曲線的半徑 R<1500m時，必須設置超高段。設計中 JD1、JD2、JD3處半徑均小于 1500m，所以均要設置超高。本設計為山嶺區(qū)二級公路，查《規(guī)范》知，對于 JD1、JD2，圓曲線半徑530?R?780，超高橫坡度 ih=3%；對于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，由一個逐漸變化的過渡路段，這一逐漸變化的過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）超高過渡方式繞內邊緣旋轉過度方式因行車道內側不降低，利于路基縱向排水，一般新建公路多用此法。因此本設計的超高橫坡的過渡方式采用繞內邊緣旋轉，先將外側車道繞路中線旋轉，當達到與內側車道同樣的單向橫坡度后，整個斷面繞未加寬前的內側車道邊緣旋轉，直至超高橫坡度。如圖 5-2：圖5-2繞內邊線旋轉的超高過度方式（2）超高過渡段長度為了行車的舒適性和排水的需求，對超高過渡段必須加以控制，雙車道公路最小超高過渡段長度按下式進行計算：LC?LcB??ip （5-3）式中：—最小超高過渡長度（m）；B'—旋轉軸至行車道（設路緣帶為路緣帶）外側邊緣的寬度（m），'當繞內邊線旋轉時， B?B，B為行車道寬度；??i ?i—超高坡度與路拱坡度代數差（ %），當繞內邊線旋轉時，ih；ih為超高值；p—超高漸變率，即旋轉軸與行車道（設路緣帶時為路緣帶）外側邊緣線之間相對坡度，其最大值查表可得所示，取 1/125。確定緩和段長度 Lc時應考慮一下幾點：①一般情況下，取 Lc=Ls(緩和曲線長度），即超高過渡段在緩和曲線全長范圍內進行。②若Ls＞Lc，但只要橫坡從路拱坡度過渡到超高橫坡時， 超高漸變率P≥1/330,仍取Lc=Ls。本設計的超高緩和段均與緩和曲線長度相等， 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超高值的計算繞內邊緣旋轉的超高值計算公式表如下：表5-1繞內邊線旋轉超高值計算公式圖5-3繞內邊線旋轉超高過渡方式圖在表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—超高過渡段長度（或緩和曲線長度）；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至超高緩和段起點的距離； x—超高緩和段中任一點至起點的距離； 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距離處路基內緣降低值； hcxb—圓曲線加寬值； bx—x距離處路基加寬值。以上長度單位均為 m?，F將超高值計算指標匯總如下：計算全超高段（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內緣hc''=bJiJ?(bJ?b)ih=0.75?0.03?超高過渡段（ZH—HY及YH—HZ）內各樁點左、中、右超高值計算對JD1：x0?iG0.02Lc=?70=46.67mih0.031）計算ZH點K0+247.303和HZ點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JD2：Lc=90m因前后的緩和曲線長度不相等，在此僅對前緩和曲線中的樁做計算。x0?iG0.02Lc=?90=60mih0.031）計算ZH點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JD3：Lc=70m因前后的緩和曲線長度不相等，在此僅對前緩和曲線中的樁做計算。x0?iG0.02Lc=?70=46.67mih0.031）計算ZH點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)各樁詳細超高值見表 5-3：續(xù)表5-3續(xù)表5-3土石方計算與調配3.1土石方計算首先是根據橫斷面圖計算橫斷面面積然后計算體積，即獲得土石方數量，填入土石方計算表。當地面不規(guī)則時，常采用的方法有積距法和幾何圖形法。本設計采用積距法。如圖4-5將斷面按單位橫寬劃分為若干個梯形和三角形，每個小條塊的面積近似按每個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積距法示意圖本設計對填方面積和挖方面積進行了分開計算。且填方面積中填石、加固邊坡、填土等的計算也予以分開。如基底是淤泥需換土時，先算出挖出淤泥的面積，再計算換土填方面積，即統(tǒng)一面積計算兩次。同理，挖方臺階的面積也應計算兩次。路基土石方計算工作量較大，加之路基填挖變化的不規(guī)則性，要精確計算土石方體積是十分困難的。在工程上通常采用近似計算。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土石方調配土石方調配方法，目前生產上采用土石方計算表調配法，直接在土石方表上進行