第四部分横断面设计方案教学-资料

第四章横断面设计【本章学习要点】本章主要学习横断面的组成及类型，公路建筑限界，路基边坡的确定，横断面设计方法，路基土石方数量计算及调配。公路中线的法线方向剖面图称为公路横断面图。公路横断面设计是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。设计的目的是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。第一节路基横断面一、标准横断面右侧带中央分隔带左侧带路基宽中间带行车道路肩车道右侧带硬路肩i0i1路肩行车道i1i0车道左侧带车道车道硬路肩土路肩土路肩高速公路和一级公路的路基横断面二、三、四级公路横断面行车道路基宽度路肩路肩i0i1i1i0一、标准横断面各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计速度（km/h）1201008060车道数864864644路基宽度（m）一般值4534284433.5263224.523最小值42---2641---24---21.520公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速度（km/h）8060403020车道数22222或1路基宽度（m）一般值12108.57.56．5（双车道）4．5（单车道）最小值108.5--各级公路路基宽度二、典型横断面一般路堤路基填土高度小于20m大于0.5m的路堤称为一般路堤；路基填土高度小于0.5m的路堤称为矮路堤，矮路堤必须在边坡坡脚处设计边沟。当地面横坡度不陡于1∶5时，可以直接填筑路基，地基可不予处理；当地面横坡度陡于1∶5时，地基必须挖成台阶，台阶宽度不小于1m,台阶的底面应向内倾斜2%～4%，台阶的高度，填土时视分层填筑的高度而定，一般每层不大于0.5m；当地面横坡度陡于1∶2时，除地基应挖成台阶外，还应设置支挡工程。B一般路堑当路基挖方深度小于20m，一般地质条件下的路堑称为一般路堑。路堑路段均应设置边沟，边沟断面可根据土质情况采用梯形、矩形或三角形，内侧边坡可采用1:0（矩形）、1:0-1:1.5（梯形）、1:2-1:3（三角形），外侧边坡与路堑边坡相同。为拦截上侧地面迳流以保证边坡的稳定，应在坡顶外至少5m处设置截水沟，截水沟为底宽不小于0.5m的梯形断面，路堑段的废方，应作成规则形状的弃土堆，一般置于下侧坡顶外至少3m处。土石B≥5m(三)半填半挖路基在山坡路段常采用半填半挖断面，以降低工程造价；该断面是路堤和路堑的结合形式，填方部分应按路堤的要求填筑，挖方部分应按路堑的要求设计。陡坡路基：护肩路基：当地面横坡较陡，填土高度不大但坡脚太远不宜填筑时，可采用护肩路基，护肩高度不大于2m，内外坡面可以直立，基底为1∶5的向内倾斜坡面；墙高≤1m时，顶宽为0.8m，墙高≤2m时，顶宽为1m。护肩砌石路基或挡土墙路基：当地面横坡太陡，或填土高度较大坡脚难以填筑，可采用砌石路基或挡土墙路基，砌石路基可用干砌片石或浆砌片石支挡构造物，能支挡填方稳定路基，它与挡土墙不同的是，砌体与路基几乎成为一个整体，而挡土墙不依靠路基也能独立稳定。挡土墙、护墙的断面尺寸要进行稳定性验算确定。护脚路基：当陡坡路基填方坡脚伸的较远且不稳定，或坡脚占用耕地时，可采用护脚路基，护脚的尺寸要根据土压力的大小来确定。护脚矮墙路基:当挖方边坡土质松散易产生碎落时，可采用矮墙路基，矮墙路基与护肩路基相似，但外墙的墙面坡度可采用1:0.3-1:0.5。当挖方边坡地质不良可能发生滑塌时，可采用挡土墙等支挡工程。常水位≥0.25m沿河路基:为桥头引道、河滩路堤常采用的形式，路基的高度要考虑设计洪水位；路堤的浸水部分的边坡，可采用1∶2，并视水流情况采取加固措施，如植草、铺草皮、干砌或浆砌片石等。常水位设计水位(五)取土坑路堤的填方根据来源可分为调方和借方，调方是把挖方的土调去作填方，当调方运距太远不经济时，需设取土坑采取借方.取土坑分路侧取土和路外集中取土两种：1.路侧取土：1）取土坑的位置：当地面横坡不大于1:10的平坦的地区，可在路基两侧设置取土坑；当地面横坡大于1:10的平坦的地区，取土坑最好设置在地势较高的一侧，这样取土坑可兼作截水沟。2）取土坑的深度和宽度：应根据所取土的数量、施工方法和排水的要求而定，为保证路基的稳定，取土坑的深度建议不大于1m，但农田地区，为少占耕地，宜深挖窄挖，其深度可根据地质和水文情况而定。3）取土坑的边坡坡度：一般内侧边坡可采用1:1.5，外侧边坡不陡于1:1。4）取土坑的纵坡：为保证排水，取土坑的底面纵坡应不小于0.3%，同时取土坑的出水口处的坑底标高应不低于所流入的桥涵进口的标高。2.路外集中取土：应尽量设在荒山、荒地和地势较高的山地上，取土坑的宽度和深度，应与当地联系，统筹规划、布置。(五)取土坑(六)弃土堆路基挖方尽量考虑移挖作填，或利用废方造田，以便减少废方。为防止废方堆置不当而影响路堑边坡，或因弃土不当造成水土流失，所以弃土堆的设置一般应满足以下要求：1.位置的选择：弃土堆通常选择路堑下方荒地或低洼处；当地面横坡小于1∶5时，可在路堑两侧设置，此时，若路堑上方需设截水沟，截水沟应设在弃土堆外；弃土堆的内侧坡脚与路堑边坡坡顶的距离：当土质干燥坚硬时，应不小于3m，当土质潮湿软弱时应不小于路堑深度H加5m。2.外形：弃土堆的形状应规则整齐，顶宽视弃土数量而定，顶面有2%的向外横坡，高度一般不超过3m，边坡不陡于1∶1.5。第二节公路建筑限界与公路用地公路建筑限界又称净空，是为保证车辆、行人的通行安全，对公路和桥面上以及隧道中规定的一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界限。它由净高和净宽两部分组成。建筑限界的上缘边界线为水平线（超高路段与超高横坡平行），两侧边界线与水平线垂直（超高路段与路面垂直）。在横断面设计时，应充分研究各路幅组成要素与公路公共设施之间的关系，在有限的空间内合理安排、正确设计，公路标志、标牌、护栏、照明灯柱、电杆、行道树、桥墩、桥台等设施的任何部件不能侵入建筑限界之内。E0.25S1C4H高速公路、一级公路(整体式）EEEWWS2CS1M2M1S2L2L2C—当设计速度等于或大于100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m；L1—左侧硬路肩宽度；L2—右侧硬路肩宽度；S1—左侧路缘带宽度；S2—右侧路缘带宽度；M1—中间带宽度；M2—中央分隔带宽度；J—隧道内检修道宽度；E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L1m，E=1m；H—净高，一条公路应采用一个净高，高速公路、一级公路、二级公路为5.00m，三级、四级公路为4.50m；L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2），其他各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m。高速公路、一级公路（分离式）HEEL2L1—左侧硬路肩宽度；L2—右侧硬路肩宽度；S1—左侧路缘带宽度；S2—右侧路缘带宽度；J—隧道内检修道宽度；R—隧道内人行道宽度；E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L1m，E=1m；H—净高，一条公路应采用一个净高，高速公路、一级公路、二级公路为5.00m，三级、四级公路为4.50m；L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2），其他各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m。WS2S1L1WLC4J或RL左EEEEHHCdLJ或RL右WC—当设计速度等于或大于100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m；L1—左侧硬路肩宽度；L2—右侧硬路肩宽度；S1—左侧路缘带宽度；S2—右侧路缘带宽度；M1—中间带宽度；M2—中央分隔带宽度；J—隧道内检修道宽度；R—隧道内人行道宽度；d—隧道内检修道或人行道高度；E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L1m，E=1m；H—净高，一条公路应采用一个净高，三级、四级公路为4.50m；L—侧向宽度，其他各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m。二、三、四级公路隧道注意事项①当设有加(减)速车道、紧急停车带、爬坡车道、慢车道、错车道时,建筑限界应包括相应部分的宽度；②八车道及八车道以上的高速公路(整体式),设置左侧硬路肩时,建筑限界应包括相应部分的宽度；③桥梁、隧道设置检修道、人行道时，建筑限界应包括相应部分的宽度；④检修道、人行道与行车道分开设置时，其净高一般为2.5m。公路用地公路用地是指为修建、养护公路及其沿线设施而依照国家规定所征用的土地。公路用地的征用，必须严格遵守国家有关的土地法规，依据公路横段面设计的要求，在保证其修建、养护所必须用地的前提下，尽量节省每一寸土地。公路用地范围是指：填方地段为公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，挖方地段为路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外，不小于1m的土地范围。在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，二级公路不小于2m的土地范围桥梁、隧道、互通式立体交叉、分离式立体交叉、平面交叉、交通安全设施、服务设施、管理设施、绿化以及料场、苗圃等应根据实际需要确定用地范围。在风砂、雪害等特殊地质地带，设置防护设施时，应根据实际需要确定用地范围。第三节路基边坡路基边坡即路肩的外边缘与坡脚（路堑则为边沟外侧沟底与坡顶）所构成的坡面，是支撑路基主体的重要组成部分。路基边坡的坡度，习惯上用边坡的高度与宽度的比值来表示，如1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶1.75等。路基边坡坡度的大小，直接影响路基的稳定性和工程数量。坡度大，稳定性差，但工程数量少，坡度过大则边坡易产生滑塌等病害；坡度小，稳定性好，但工程数量大。因此，正确合理的确定边坡坡度，是公路横断面设计的主要内容之一。路基边坡坡度的大小，取决于边坡的高度和土壤的性质，且与当地的气候、水文地质等自然因素有关，选择时必须全面考虑，力求合理。一、路堤边坡路堤的边坡坡度，应根据填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。1.填土路堤边坡当地质条件良好，边坡高度不大于20m时，其边坡坡度不宜陡于规范规定值。对边坡高度大于20m的路堤，边坡形式宜采用阶梯形，边坡坡度必须进行稳定性分析计算确定，并应进行个别设计。填料类别边坡坡度上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1：1.51：1.75粗粒土1：1.51：1.75巨粒土1：1.31：1.5路堤边坡坡度表浸水路堤在设计水位以下部分边坡坡度，不宜陡于1:1.75。为了必要时便于汽车驶下公路进行疏散，在平原微丘区高度不超过1.0m的路堤，如用地条件许可，可采用不陡于1：3的边坡。2.砌石路基边坡填石路基应选用当地不易风化的片、块石砌筑，内侧填石；岩石风化严重或软质岩石路段不宜采用砌石路基。砌石顶宽不小于0.8m，基底面向内倾斜，砌石高度不宜超过15m。砌石内、外坡率不宜大于表的规定值。序号砌石高度（m）内边坡度外坡坡度1≤51:0.31:0.52≤101:0.51:0.673≤151:0.61:0.75二、路堑边坡1.土质路堑边坡土质路堑边坡形式及坡度应根据工程地质条件、边坡高度、排水措施、施工方法，并结合自然稳定和人工边坡的调查及力学分析综合确定。边坡高度不大于20m时，边坡坡度不宜大于下表的规定值。边坡高度大于20m时，应进行个别勘察设计。土的类别边坡坡度粘土、粉质粘土、塑性指数大于3粉土1:1中密以上的中砂、粗砂、砾砂1:1.5卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1:0.75中密1:1黄土、红粘土、高液限土、膨胀土等特殊土质挖方边坡形式及坡度应按有关规定确定。2.岩质路堑边坡岩质路堑边坡形式及坡度应根据工程地质与水文地质条件、边坡高度、施工方法，并结合自然稳定和人工边坡的调查综合确定。必要时可采用稳定性分析方法予以检算。边坡坡度不大于30m时，无外倾软弱结构面的边坡坡度按下表确定。边坡岩体类型风化程度边坡坡度H20m15m≤H30mⅠ类未风化、微风化1: