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江西理工大学 建筑与测绘工程学院
《道路勘测设计》课程设计
指导书
土木工程专业教研室
《道路勘测设计》课程设计
指 导 书
一、公路勘测设计程序与内容
修建一条公路首先必须进行勘测设计。勘测设计工作的依据是计划任务书。在任务书中,明确阐明该路的建设意义、技术等级、技术标准、基本走向、按几阶段进行测设、投资估算、工程可行性研究等。因此,在进行一条路线勘测设计时,首先必须了解任务书中各项规定,并按其执行。
公路勘测设计有一阶段和两阶段设计之分。
所谓一阶段设计,即首先进行踏勘,提出踏勘报告,经审批后,一次性现场实地定线,进行详细测量,收集公路设计所需全部外业资料,并进行内业设计工作,完成平、纵、横设计图及其他文件表格,经外业验收通过后,再进行深化设计,完成施工图文件、编制预算文件,最后进行内业验收,即施工图设计文件的审查。验收通过后,交付施工单位施工。目前一般路线较短、或路线走向明确、或地形较简单的公路工程的测设可采用一阶段设计。
两阶段设计:第一阶段为初步设计,第二阶段为施工图设计。纸上定线可作为初步设计进行,即在路线通过的走廊带内用航测或地区测量,绘制1:500、1:1000或1:2000的大比例地形图,或采用已有的合适比例的地形图。设计人员结合实地踏勘收集到的信息,在地形图上进行纸上定线,拟定若干条可行的路线走向,进行方案比选。经各种评估与数据分析,最后确定一条正线。在地形图上,充分发挥纸上定线的长处,确定平面线位置,即具体落实平曲线的设计参数,编制桩号,计算坐标,然后进行一系列平、纵、横断面的设计,完成初步设计文件,编制概算,报请上级审批。第二阶段,经审批后,将纸上所定路线按坐标放到实地去(如审批中有路线方案的不同意见,应考虑该意见,并按修正后的路线方案进行实地放样),并进行纵、横断面测设,桥梁涵洞以及其他外业资料的测设与调查及相关资料的收集。在外业资料的基础上完成道路设计的各种施工图表文件,编制预算,经验收及图纸审查后交付施工单位施工。一般高等级公路均作两阶段设计。
本次课程设计采用纸上定线,进行路线平面设计、纵断面设计与横断面设计,具体内容由任务书规定。一般纸上定线工作的具体内容如下:
1) 依据任务书规定,在小比例地形图上(1/10000~1/5000)作方案比选,初步确定各比较路线的长度,桥涵及其他人工构造物的工程数量,土石方数量,估计造价,并从营运里程长短,营运时间等因素上加以比较,从中选一条正线。
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2) 在大比例地形图上(1/500~1/2000)依据具体地形,做平面线形设计,即定出道路中线位置,确定各平曲线要素,敷设桩号。
3) 进行道路纵断面设计,填写路基设计表。
4) 进行道路横断面设计,并进行土石方计算与调配。
5) 进行桥梁涵洞布置,确定桥型、桥梁长度和涵洞孔径型式等。 6) 进行挡土墙及其他人工构造物设计。 7) 进行路面设计。 8) 编制概算。
在进行纸上定线,方案比选时必须首先到现场去进行踏勘,了解路线所经地段的地形、桥位、土壤地质情况,工程难易程度,听取当地群众意见。但因条件所限,我们本次设计的纸上定线在这些方面给予省略。
现就纸上定线中平面设计、横断面设计、纵断面设计等需注意的问题加以叙述。
二、平面设计
在大比例地形图上进行路线平面线形设计有着充分的自由,视野开阔,地形、地势、地物、河流、山脉等一目了然,所定路线可作多次修改,因而可以定出理想的线形来。
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具体要求
1)、定路线要流畅顺适,线形优美,利于快速安全驾驶,满足技术标准各项规定,这是起码要求,在不显著增加工程量时,线形力求高标准。
2)、定线应与地形相协调。应采用各种线形与地形相吻合,只有与地形相协调的线形才是好的线形,但也不是随弯就弯,而是该切割的切割,该填的才填,但应避免大填大挖,总之要求辨证的统一。
A)、平面设计时应充分考虑横断面,工程量是否太大,人工构造物数量情况,沿溪线是否落河,或太靠山开挖太长,挡土墙数量太大,挖方太深填方太高等问题。
B)、平面布线时应充分考虑路线纵面。纵坡是否顺适、均衡,土石方是否太大,是否平衡等。
C)、充分考虑路基稳定性。沿溪线是否易被冲刷,地质条件是否好,排水情况等。 D)、进一步考虑平、纵、横配合问题,以及与景观相协调,安全行驶等问题。 2、定线方法 1)、穿线
首先根据路线总的走向,找出路线必经的主要控制点,依据地形用直线试穿出与地势相适应的一系列直线,然后用适当的曲线把直线连接起来。曲线可运用各种形式,为单曲线、复曲线、S型、卵型、C型等,并配以恰当的缓和曲线。这种定线形式是先定直线,后定曲线。如通过复杂地物障碍处,也可先定曲线以绕避障碍物,再用直线把曲线顺滑地连接起来。有的高等级公路曲线占的比例很大,多采用先定圆曲线再用缓和曲线、直线将其连接,组成曲线形的路线。
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2)、定交点
延长直线交会得出交点即JD点,或者作曲线的切线并延长切线定出交点,然后准确地测定交点坐标,有了交点坐标值,便可计算交点偏角及两点间的距离。
3)、拟定曲线半径,试定几种半径,用适应地形的缓和曲线在两端相连,计算曲线要素编桩号,各桩号均计算坐标,以便实地放样时采用。
4)、检查所定平面线是否符合线形设计与技术标准等要求。如平曲线长度是否符合规范的要求,曲线间夹直线是否满足长度要求等。
5)、若为紧迫导线,即纵坡起着主要控制作用时,如越岭线则必须首先进行放样,然后依据放坡线再布设平面线。
平面线形检查满足各项要求无需修改后,即可着手进行中桩布置。要求每隔20米布置一个中桩。平面中有关角度、长度的数据均应通过坐标计算来获取。 三、纵断面设计
平面定线完成以后,根据地形图上的等高线直接读取道路中桩高程,即可点绘路线纵断面地面线,据此,可进行道路纵断面的设计工作。
1、在拉坡以前,首先必须收集有关资料
1)、纵坡设计所必须的各控制点的高程,如沿溪线的洪水位、越岭线的过岭标高,桥位标高,交叉口标高,通过稻田及低洼处的最小填土高度,水电站道路的填地标高等。
2)、道路横断面地面线,在山岭区一些陡峻地段,高填挖路段,在挖坡时,必须参考横断面,据此定出合适的路基设计标高。
2、具体考虑以下几点
1)、满足技术标准要求,满足各控制点的标高要求。
2)、结合地形,坡长力求长些,坡度均衡,竖曲线半径力求大些,以满足汽车平顺、快速安全行驶的要求。
3)、力求避免大填大挖,减少土石方数量与人工构造物数量。 4)、考虑排水要求,满足路基稳定性要求。
5)、考虑平纵配合问题。竖曲线顶点最好在平曲线的圆曲线内,作到平包竖,考虑主体线形的连续性问题,驾驶员视线可诱导性,行驶安全性舒适性,以及与景观相协调等。
6)、如为旧路改造,还要考虑老路面利用问题,桥梁涵洞的利用及与周边已建建筑物的协调关系问题等。
四、横断面设计
1、 填方路基边坡,填土1:1.5,高度在8米以内,高度大于8米时设1~2米宽护坡道,然后填土边坡放缓为1:1.75;填石为1:1.3,临河路基根据水流情况可设挡土墙、护脚等防护设施,以防洪水的冲刷。
2、 挖方边坡:土质为1:1~1:0.5,石质为1:0.5~1:0.25,具体视土质情况而定。
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岩土风化严重者,边坡放缓;风化轻微者,节理走向对稳定有利的,边坡可较陡;汇水面积较大,会造成边坡冲刷严重的应在距边坡坡顶5米处设梯形截水沟,其宽、深视流量可设为60?60cm或50?50cm。
3、 填方土质边坡较高者应加铺草皮,保护边坡不受雨水冲刷,或者用片石砌筑花格网,中间植草皮防护。
4、 填方处于地面横坡大于1:5地段,应挖1~2米之台阶,以稳定路基。 5、 挖方高度超出8米,边坡风化较严重可考虑设1~2米宽的碎落台。
6、 排水沟尺寸一般为50?50cm,如雨量充沛、路基宽,或汇水面积较大的可采用60?60cm,为防止边沟冲刷美化路容,边沟可采用浆砌片石砌筑。
7、 挡土墙的设置
地面横坡较陡无法填土,或临河路基可能受洪水冲刷,或路线靠近房屋,为保护房屋者应设挡土墙。
设置挡土墙,可根据标准图选用,根据墙后填料性质(土质还是石质),内摩擦角,基底土壤允许承载能力选定挡土墙形式。挡土墙的设计包括绘立面图,横断面图及平面图,标注墙顶,墙基设计高程,并进行分段与排水孔设置。
如高度超出12米高,应自行拟定好各部分的尺寸,并根据相关公式进行稳定性验算和强度验算等,具体可参考有关教材或算例。
8、新规范中未对道路超高给出取值,要求设计人员根据各条道路的具体情况自行取值。本课程设计考虑到具体困难,允许同学在设计时,横断面设计中道路超高可按下表(60Km/h)取值:
R<1500~780 2% R<780~530 3% R<530~390 4% R<390~300 5% R<300~230 6% R<230~170 7% R<170~125 8% 五、土石方计算与调配
在横断面设计完成后便可着手进行土石方计算与调配工作,应注意以下几点: 1、 正确估计挖方土石成份比例。因为这是影响到路基开挖的造价,与施工单位有直接的经济利益关系,所以应该正确估计。
2、 考虑到开挖后天然土松动体积增大的影响,开挖方天然土经人工松动后,体积增大在计算运量时应乘以1.12之系数。
3、 调配时应考虑实际的运输里程,废方借方地点要调查好,运距要估计恰当。 4、 土石方调配结束应进行校核。
5、 计价土石方数量=挖方数量+借方数量
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