道路規(guī)劃和勘測設(shè)計課程設(shè)計

1、第一章：設(shè)計說明1.1設(shè)計任務(wù)和依據(jù)根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)交通土建方向道路勘測設(shè)計任務(wù)書。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書及所給定的地形圖。查閱規(guī)范：SSSSSSSMMSSSSSSS 2.1道路選線要求 道路是一條帶狀的三維空間的實體，路線，是指道路中線的空間形態(tài)，路線在水平面上的投影線形稱作路面的平面線形。而沿中線垂直剖切再沿道路里程展開的立面投影線形稱為道路的縱斷面線形。中線上任意一樁號的法向切面是道路在該樁號的橫斷面。路線設(shè)計是指合理確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作，為了設(shè)計和研究工作的方便，通常把路線的設(shè)計分解為路線平面設(shè)計、路線縱斷面設(shè)計和道路橫斷面設(shè)計，三者分別進行，但

2、相互關(guān)聯(lián)，其設(shè)計效果需要通過透視圖來檢驗。2.2 平面設(shè)計中的基本原則在路線的平面設(shè)計中所要掌握的基本原則有：(1)平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)；本設(shè)計地區(qū)部分地勢開闊，處于平原微丘區(qū)，路線直捷順適，在平面線形三要素中直線所占比例較大。在設(shè)計路線中間地段，路線多彎，曲線所占比例較大。路線與地形相適應(yīng)，既是美學(xué)問題，也是經(jīng)濟問題和生態(tài)環(huán)境保護的問題。直線、圓曲線、緩和曲線的選用與合理組合取決于地形、地物等具體條件，片面強調(diào)路線要以直線為主或以曲線為主，或人為規(guī)定三者的比例都是錯誤的。(2)行駛力學(xué)上的要求是基本的，視覺和心理上的要求對高速路應(yīng)盡量滿足；(3)

3、保持平面線形的均衡與連貫；為使一條公路上的車輛盡量以均勻的速度行駛，應(yīng)注意各線形要素保持連續(xù)性而不出現(xiàn)技術(shù)指標(biāo)的突變，在長直線盡頭不能接以小半徑曲線，高低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過渡。本設(shè)計中未曾出現(xiàn)長直線以及高低標(biāo)準(zhǔn)的過渡。(4)避免連續(xù)急彎的線形；連續(xù)急彎的線形給駕駛者造成不便，給乘客的舒適也帶來不良影響，在設(shè)計中可在曲線間插入足夠的直線或回旋線。(5)平曲線應(yīng)有足夠的長度；平曲線太短，汽車在曲線上行駛時間過短會使駕駛操縱來不及調(diào)整。緩和曲線的長度不能小于該級公路對其最小長度的規(guī)定，中間圓曲線的長度也最好有大于3s的行程。當(dāng)條件受限制時，可將緩和曲線在曲率相等處直接連接，此時圓曲線長度為0。路線轉(zhuǎn)角過

4、小，即使設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。這種傾向轉(zhuǎn)角越小越顯著，以致造成駕駛者枉作減速轉(zhuǎn)彎的操作。一般認(rèn)為，7應(yīng)屬小轉(zhuǎn)角彎道。在本設(shè)計中平曲線長度都已符合規(guī)范規(guī)定，也不存在小偏角問題。2.3路線方案確定 全面布局（路線方案選擇）：路線方案選擇主要是解決起、終點間路線基本走向問題。此工作通常是在小比例尺（1：2.51：10萬）地形圖上從大面積范圍內(nèi)找出各種可能的方案，收集各可能方案的有關(guān)資料，進行初步評選，確定數(shù)條有進一步比較價值的方案，然后進行現(xiàn)場勘察，通過多方案的比選得出一個最佳方案來。逐段安排（加密控制點）：是在路線基本方向選定的基礎(chǔ)上，按地形、地質(zhì)、水文

5、等自然條件選定出一些細部控制點，連接這些控制點，即構(gòu)成路線帶。路線布局一般應(yīng)該在1：10001：5000比例尺的地形圖上進行。具體定線：有了上述路線輪廓即可進行具體定線，根據(jù)地形平坦與復(fù)雜程度不同，可分別采取現(xiàn)場直接插點定線和放坡定點的方法，插出一系列的控制點，然后從這些控制點中穿出通過多數(shù)點（特別是那些控制較嚴(yán)的點位）的直線段，延伸相鄰直線的交點，即為路線的轉(zhuǎn)角點。隨后擬定出曲線的半徑，至此定線工作基本完成。路線的方案比選道路做為一條三維空間的實體，是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施所組成的線性構(gòu)造物。選線是在道路規(guī)劃起終點之間選定一條技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，又能符合使用要求的道路中

6、心線的工作。但影響選線的因素有很多, 這些因素有的互相矛盾, 有的又相互制約, 各因素在不同的場合重要程度也不相同, 不可能一次就找出 理想方案來, 所以最有效的方法就是進行反復(fù)比選來確定最佳路線。路線方案是路線設(shè)計是最根本的問題。方案是否合理，不但直接關(guān)系到公路本身的工程投資和運輸效率。更重要的是影響到路線在公路網(wǎng)中是否起到應(yīng)有作用。方案比選如2.1表表2.1方案指標(biāo)比較表指標(biāo)單位方案1方案2路線長度m536.2540.1轉(zhuǎn)角數(shù)個22是否越河否是線形優(yōu)劣好劣高程相差情況高程相差不大高程相差很大填方數(shù)量填挖相對平衡填方量較大比較結(jié)果推薦不推薦，舍棄由表中可見方案1優(yōu)于方案2，因此最終選擇方案1

7、。2.4所選方案精確計算逐樁坐標(biāo)表樁號坐標(biāo)方位角（度）xyK1+0008.54090.8271451722K1+02024.968102.2331451722K1+04041.397113.6391451722K1+06057.825125.0451451722K1+08074.254136.4151451722K1+10090.682147.8581451722K1+120107.113159.2641451722K1+140123.539170.6701451722K1+160139.968182.0761451722K1+180156.397193.4831451722K1+200172

8、.825204.8891451722K1+220189.254216.2951451722K1+240205.682227.7011451722K1+260222.111239.1081451722K1+280238.539250.5141451722K1+300254.968261.9201451722K1+326.5276.783277.0551491543K1+340287.983284.5201503732K1+360304.848295.2671521741KI+380322.035305.4941541309K1+400339.514315.1541584220K1+415.235

9、3.746322.4711585315K1+420357.978324.6011585315K1+440375.900333.4801585315K1+460393.821342.3581585315K1+480411.742351.2361585315K1+500429.664360.1151585315K1+520447.585368.9931585315K1+536.2462.835376.1881585315 第三章 縱斷面設(shè)計3.1縱斷面設(shè)計的原則3.1.1縱斷面設(shè)計的基本要求及原則（1） 縱面線形應(yīng)與地形相適應(yīng)，線形設(shè)計應(yīng)平順圓滑，視覺連續(xù)，保證行駛安全。（2） 縱坡均勻平順，起伏

10、和緩，坡長和豎曲線長短適當(dāng)，以及填挖平衡。（3） 平縱面組合設(shè)計應(yīng)滿足要求。（4） 視覺上自然引導(dǎo)駕駛員的視線，并保證視覺的連續(xù)性。3.1.2 縱坡設(shè)計原則縱坡的設(shè)計需要滿足以下幾點要求（1） 設(shè)計必須滿足規(guī)范的要求。（2） 縱坡應(yīng)具備一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。（3） 沿線地形，地下管線，地質(zhì)水文，氣候以及排水等因素要綜合考慮。 (4)應(yīng)盡量做到填挖平衡，以減少借方和棄方，降低造價，節(jié)省用地。3.2縱斷面拉坡(1)、標(biāo)注控制點：確定路線起、終點以及越嶺埡口，地質(zhì)不良地段的最小填土高度，最大挖深等線路必須經(jīng)過的標(biāo)高控制點。 (2)、試坡：在已標(biāo)出的“控制點”縱斷面圖上，根據(jù)各技術(shù)指標(biāo)

11、和選線意圖，結(jié)合地面線的起伏變化，以控制點為依據(jù)，在其間穿插取值，同時綜合考慮縱斷面設(shè)計中的平縱組合問題，即當(dāng)豎曲線和平曲線重合時，應(yīng)設(shè)法使豎曲線的起、終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內(nèi)，其中任一點都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓弧段之內(nèi)。由此試定出若干坡線。(3)、調(diào)整并核對：對試坡時所定出的各種坡線進行比較，排除不符工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的坡線，在剩下的坡線中選取填挖方量最小又比較平衡的坡線。在選取的坡線上選擇有控制意義的重點橫斷面，從縱斷面圖上讀出其對應(yīng)樁號的填挖高度，檢查該點的橫斷面填挖是否滿足各項工程指標(biāo)。如果不滿足，則應(yīng)對所選坡線進行調(diào)整。(4)、定坡：經(jīng)上述方法調(diào)整無誤后，直接

12、在圖上把各段直線坡的坡度值、坡長、變坡點的樁號、標(biāo)高確定下來。3.3 豎曲線計算確定豎曲線計算所需數(shù)據(jù) 根據(jù)平縱組合原則以及縱斷面設(shè)計有各項工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按公式確定各變坡點處所取用的豎曲線半徑，以及定坡時在CAD上算出的各直線段坡度和樁號、坡長如表3-1所示：變坡點數(shù)據(jù)表 表3-1變坡點豎曲線半徑(m)坡度(%)樁號坡長(m)變坡點124002K0+300.000350變坡點224005.75K1+390.000186.2豎曲線要素計算豎曲線要素設(shè)計公式為： W=i2-i1 (式3-1）豎曲線長度 L=Rw (式3-2）豎曲線切線長 T=L/2 (式3-3）豎曲線外距 E=T*T/2R (式3

13、-4） 根據(jù)前面確定的豎曲線半徑及坡度值，計算各變坡點處的豎曲線要素如下：(1)、變坡點1：(R=2400) w= i2-i1 = 0.0575-0.02= 0.0375 L= Rw = 2400* 0.0375 = 90 T = L/2 = 45 E = T2 / ( 2 * R ) = 0.423.4縱斷面設(shè)計成果由前面的計算即可確定出各直線段坡線上所對應(yīng)的中樁標(biāo)高，再由公式算出豎曲線內(nèi)各點的豎距，凸形豎曲線的曲線上中樁標(biāo)高即為對應(yīng)直線坡線標(biāo)高減去豎距，凹形豎曲線的曲線上中樁標(biāo)高即為對應(yīng)直線坡線標(biāo)高加上豎距。繪制路基縱斷面圖根據(jù)縱斷面設(shè)計成結(jié)表繪制縱斷面圖。縱斷面圖一般采用橫向1:2000

14、，縱向1:200的比例尺繪制，由上、下兩部分內(nèi)容組成。上部主要用來繪制地面線和縱坡設(shè)計線，并標(biāo)注豎曲線及其要素，以及沿線人工構(gòu)造物的位置結(jié)構(gòu)類型、孔數(shù)和孔徑等。下部主要用來填寫線路縱坡的有關(guān)數(shù)值。至上而下分別填寫：坡長及坡度，設(shè)計標(biāo)高，地面標(biāo)高，填挖高度，直線及平曲線。第四章 橫斷面設(shè)計4.1橫斷面設(shè)計的原則 (1)、設(shè)計時應(yīng)根據(jù)公路等級、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地形、地質(zhì)、水文、填挖等情況選用。設(shè)計前必須做好各項勘察工作，收集橫斷面資料。(2)、兼顧當(dāng)?shù)鼗窘ㄔO(shè)的需要，盡可能與之配合，合理設(shè)計邊溝斷面尺寸，并按有關(guān)規(guī)定采取必要的處理措施。(3)、路基穿過耕種地區(qū)時，為了節(jié)約用地，如果當(dāng)?shù)厥县S富，可修

15、建石砌邊坡或直立矮墻。(4)、沿河線的橫斷面設(shè)計，應(yīng)注意路基不被洪水沖毀，如廢方過多壓縮河道而引起壅水危及農(nóng)田、房舍時，一般應(yīng)變更設(shè)計，將路線適當(dāng)外移以減少廢方，否則應(yīng)將廢方運走。4.2 確定路基橫斷面寬度 設(shè)計公路為二級公路，采用整體式單幅雙車道的路基斷面形式。根據(jù)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由公路等級（二級）及設(shè)計行車速度（40km/小時），確定路基橫斷面車道數(shù)為雙車道，行車道寬為4.25m，行車道外側(cè)設(shè)置寬度為0.75m的土路肩，路基總寬度為10m。 4.3 編制路基設(shè)計表橫斷面平曲線的加寬計算和超高計算完成后,應(yīng)將結(jié)果填入路基設(shè)計表。路基設(shè)計表是公路設(shè)計文件中的主要技術(shù)文件之一，它是綜合路線平、縱、

16、橫設(shè)計資料匯編而成的，在表中填有公路平面線形、縱斷面設(shè)計資料以及路基加寬、超高等數(shù)據(jù)。它是路基橫斷面設(shè)計的基本依據(jù)，也是施工放樣、檢查校核及竣工驗收的依據(jù)。路基設(shè)計表的填寫方法為：(1)、“樁號”、“地面標(biāo)高”欄從中樁測量資料抄錄；(2)、“平曲線”欄從平面資料抄錄，供加寬、超高計算用；(3)、“變坡點高程樁號及縱坡坡度、坡長”欄從縱斷面資料抄錄，填入變坡點的樁號、高程、前后的坡度和坡長及起終點樁號；(4)、“豎曲線”欄填入豎曲線起、終點及要素。(5)、“設(shè)計標(biāo)高” 、“填挖高度”從縱斷面設(shè)計資料中抄錄；(6)、“路基寬度”欄分別為路基左右側(cè)路幅寬度值，有加寬的地方要進行加寬的計算。(7)、“

17、路邊及中樁與設(shè)計高之高差”欄為按一定超高方式進行超高計算后，與路基寬度相對應(yīng)的各點相對于設(shè)計高程位置的高差，通過超高計算獲得。(8)、“施工時中樁”欄為“填挖高度”欄與“路邊及中樁與設(shè)計高之高差”欄中路中線的高差之差。由前面的平面設(shè)計資料、縱斷面設(shè)計資料和橫斷面設(shè)計中的加寬及超高計算，把相應(yīng)數(shù)據(jù)填入路基設(shè)計表，以作為繪制橫斷面圖的依據(jù)。4.4繪制路基橫斷面圖確定路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面在繪制路基橫斷面圖之前，以確定路基橫斷面的形式及其橫面布置、構(gòu)造尺寸（主要包括路幅尺寸、橫坡度值、變坡高度、護坡道寬度、邊溝尺寸、排水溝尺寸、截水溝尺寸、挖臺階的寬度等）。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖中應(yīng)包括路基橫斷面中各種可能的形式及其

18、有關(guān)的支擋防護形式。本次設(shè)計中繪制本段的路基橫斷面圖，即K0+000.000K1+536.200這一路段。在這一路段中，主要出現(xiàn)的路基橫斷面形式有：填方路堤、全挖方路塹、半填半挖路基和路堤墻路基。按工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，路基寬度為10m，現(xiàn)擬定路面采用2%的折線形路拱橫坡度，土路肩橫坡度值為3%。填方路堤的邊坡值根據(jù)其地質(zhì)情況選用1:1.5，坡腳處設(shè)置寬度為1m、坡度為3%的護坡道，當(dāng)填方路塹地面線坡度大于1:1.5時，應(yīng)將地面挖成臺階形方可在其上填土，挖臺階的寬度應(yīng)不小于1m。挖方路塹選用1:1的邊坡值，坡底設(shè)置矩形邊溝，寬、深都為0.6m，對一挖方較高的邊坡，應(yīng)在坡頂設(shè)置梯形截水溝，底寬和、溝

19、深均為0.6m，邊坡值取1:1。截水溝距坡口不應(yīng)小于5m。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面中確定了邊溝及邊坡的尺寸結(jié)構(gòu)后，應(yīng)將相應(yīng)數(shù)據(jù)填到路基設(shè)計表中。按以上要求及設(shè)計以1:100的比例尺繪制路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖。繪制路基橫斷面圖標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖繪制完畢后，參照標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖，繪制K0+000.000K0+536.200路段內(nèi)各中樁的橫斷面圖，其步驟如下：(1)、根據(jù)橫斷面測量資料按1:100的比例繪制橫斷面地面線；(2)、根據(jù)路基設(shè)計表中的有關(guān)數(shù)據(jù)，繪制路幅的位置和寬度；(3)、參照路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖繪制路基邊坡線和地面線相交，并在需要設(shè)置支擋防護處繪制支擋結(jié)構(gòu)物的斷面圖；(4)、檢查彎道路段橫斷面內(nèi)側(cè)的視距是否滿足要求，是

20、否需要清除障礙及設(shè)置視距臺；(5)、根據(jù)綜合排水設(shè)計，繪制路基邊溝、排水溝、截水溝等在橫斷面圖上的位置。(6)、在中樁橫斷面圖繪制出來后，標(biāo)出該樁的樁號、左右路基寬、中樁填挖高和填挖面積。按以上步驟和比例在CAD上繪制各樁號的橫斷面圖，路基橫斷面的填挖面積可運用CAD軟件的“查詢”功能直接讀出，并將其轉(zhuǎn)換為實標(biāo)比例下的數(shù)值，以進行土石方調(diào)配。橫斷面圖中各斷面的排列順序是按里程從左向、從下到上排列。4.5 土石方調(diào)配4.5.1路基土石方量計算路基橫斷面設(shè)計以及路基橫斷面圖繪制完成后，應(yīng)對路基土石方進行計算和調(diào)配。首先計算橫斷面的面積，這一頂工作已經(jīng)在用CAD繪制路基橫斷面圖時完成。接下來需計算體積以獲得土石方數(shù)量，最后進行土石方周配。土石方數(shù)量和計算方法有兩種：平均斷面法和棱臺法。前者適用以相鄰兩斷面間的填方或挖方面積大小相近的情況，后者適用以相鄰兩斷面填挖面積相差較大時的情況。擬建公路為山嶺重丘區(qū)二級公路，地勢起伏多變，相鄰兩橫斷面的填挖面積相差較大，現(xiàn)用第