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1、授课时间2009年4月15日3，4节授课方式课堂授课授课学时No. 192学时授课题目第19讲：路基横断面设计成果；路基土石方数量计算及调配目的与要求：1. 了解横断面设计内容、成果2掌握横断面面积计算方法；3掌握土石方数量计算及调配方法。重点与难点：重 点：1横断面面积计算方法； 2. 土石方数量计算及调配方法。 难 点：1. 土石方数量计算及调配方法。授课内容摘要：第5章 横断面设计 5.6 路基横断面设计及成果 横断面设计步骤；横断面设计成果 5.7 路基土石方数量计算及调配 横断面计算方法；土石方数量计算；路基土石方调配。参考文献：1公路工程技术标准JTG B01-20032公路路线设
2、计规范JTG D20-2006 3道路勘测设计. 张雨化主编，人民交通出版社出版教 具课 件PPT课件习 题作 业作业： 绘图计算题1课后小结：第19讲：2学时5.6 路基横断面设计及成果5.6.1 横断面设计步骤1. 公路横断面设计内容 （1）确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）； （2）确定路基高度：纵断面设计完成； （3）路基横断面形状设计：直线式边坡 折线式边坡 台阶形边坡； （4）边坡坡度确定；路堤及路堑边坡 土质与岩石边坡 （5）绘制横断面图； （6）横断面面积计算及土石方数量计算与调配。2横断面图绘制步骤（1）点绘横断面地面线。地面线是现场测绘的，若是纸上定线，则从大比例尺的地形图
3、上内插获得。在计算机辅助设计中，可向计算机输入横断面各变化点相对于中桩的坐标，由计算机自动绘制。（2）根据路线和路基资料，填写路基设计表，根据路基设计表的成果，将横断面的填挖值及有关资料(如路基宽度、曲线要素等)抄于相应桩号的断面上。（3）根据现场调查的土壤地质资料，示出土石界线，确定边坡坡度以及边沟的形状与尺寸。（4）绘横断面的设计线，俗称“戴帽子”。设计线应包括路基、边沟、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等。在弯道上的断面还应示出超高、加宽。一般直线段的断面可不示出路拱坡度。（5）计算横断面的填挖面积，完成全图。5.6.2 横断面设计成果路基横断面设计的主要成果是“两图两表”
4、，即路基横断面设计图，路基标准横断面图，路基设计表与路基土石方计算表。（1）路基横断面设计图路基横断面设计图见图5.6.1，是路基每一个中桩的法向剖面图，它反映每个桩位处横断面的尺寸及结构，是路基施工及横断面面积计算的依据，图中应给出地面线与设计线，并标注桩号、施工高度与断面面积。相同的边坡坡度可只在一个断面上标注，挡墙等均工构造物可只绘出形状不标注尺寸，边沟也只需绘出形状。横断面设计图应按从下到上，从左到右的方式进行布置，一般采用1:200的比例。（2）路基标准横断面图路基标准横断面图见图 5.6.2，是路基横断面设计图中所出现的所有路基形式的汇总。它示出了所有设计线(包括边坡、边沟、挡墙、
5、护肩等)的形状、比例及尺寸，用以指导施工。这样路基横断面设计图就不必对每一个断面都进行详细的标注(其中很多断面的比例、尺寸都是相同的)，避免了工作的重复与繁琐，也使横断面设计图比较简洁。（3）路基设计表路基设计表严格地说不能只作为横断面设计的成果，它是路线设计成果的一个汇总，其前半部分是平面与纵面设计的成果。横断面设计完成后，再将“边坡”、“边沟”等栏填上。（4）路基土石方计算表路基土石方是公路工程的一项主要工程量，所以在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一，也是编制公路施工组织计划和工程概预算的主要依据。其表格形式参见表5.6.4 。（5）其
6、他成果对于特殊情况下的路基(如高填深挖路基、侵河路基、不良地质地段路基等)应单独设计，并绘制特殊路基设计图。图中应示出地质、各种防护工程设施及构造物布置大样图对于高等级公路还应绘制超高方式图，详细示出超高方式、布置及主要尺寸。设有中间带的公路还应绘出中间带设计图，图中应示出缘石大样，中央分隔带开口设计图等。5.7 路基土石方数量计算及调配路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线比较中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路施工组织计划和公路概预算时，还需要确定分段和全线的路基土石方数量。5.7.1 横断面面积的计算图5.7.1 横断面面积的计算（
7、积距法）路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。下面介绍几种常用的面积计算方法。1积距法将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为 ，则横断面面积为 (5.7.1)当b=lm时，则A在数值上就等于各小条块平均高度之和。图 5.7.2 横断面面积的计算（坐标法）可以用卡规逐一量取各条块高度的累计值。当面积较大卡规不够用时，也可用厘米方格纸折成窄条代替卡规量取积距。2坐标法已知断面图上各折点坐标()，则断面面积为 （5.7.2）XYxiyiysiAi图5.7.3 块分法计算横断面面积xjx0坐标法
8、的精度较高，适宜于计算机计算。3块分法所谓块分法就是通过路基横断面地面线及设计线上的所有转折点用竖线把路基横断面划分成宽度不等的多个准确的梯形或三角形，然后分别计算每一个梯形或三角形的面积再累加起来即为路基横断面面积。填挖方交界处也应划分出来，分别计算填挖面积。本方法一般是通过解析法进行计算，用计算机来完成，特点是计算精度高。5.7.2 土石方数量计算1平均断面面积法图5.7.4 体积计算若相邻两断面均为填方或挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体(见图 5.7.4)其体积的计算公式为 式中：体积，即土石方数量，m3； 相邻两断面的面积，m2； 相邻两断面之间的距离，m。2棱台体积法
9、：若和相差较大，则与棱台更为接近。其计算公式为 （5.7.4）此法的精度较高，应尽量采用，特别造用于计算机计算。3. 土石方数量计算应注意的问题：（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；（3）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；（4）大中桥位处所占的路基土石方应扣除。5.7.3 路基土石方调配填方土源：附近挖方利用借土挖方去向：调往附近填方弃土土石方调配的目的是为了确定填方用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调
10、运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。1土石方调配原则（1）就近利用，以减少运量：在半填半挖的断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后在作纵向调配，以减少总的运量。（2）不跨越调运：土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的方便与可能，尽可能减少和避免上坡运土。（3）高向低调运：位于山坡上的回头曲线路段，要优先考虑上下线的土方竖向调运。（4）经济合理：必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费
11、用的比较）。 远运利用的费用：运输费用、装卸费等 借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费综合考虑弃土和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样对整体来说也未必是不经济的。（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基的稳定和人工构造物的材料供应。（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下亦将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或者堵塞河流，损坏农田。2土石方调配方法土石方调配方法
12、有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等。目前生产上多采用土石方计算表调配，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。具体调配步骤如下：（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等标注在表旁，供调配时参考。（2）弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。（3）在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。（4）根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路
13、段的挖余调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头表明在纵向利用调配栏中，（5）经过纵向调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借方=填方+弃方3关于调配计算的几个问题（1）免费运距、平均运距和经济运距免费运距：土方作业包括挖、装、运卸等工序，在某一特定距离内，只按挖方数计价，这一特定距离称为免费运距。显然施工方法不同，其免费运距也不同，如人工作业时，人工运输的免费运距为20m，轻轨运输的免费运距为50m，机械作业时，推土机的免费运距为20m，铲运机的为100m等。平均运距：土石方调配时，从挖方体积重心到填方体积重心的距离称为平均
14、运距。为简化设计计算，通常平均运距为按挖方路段中心至填方路段中心的距离计。当平均运距小于或等于免费运距时，可不另计运费；当平均运距大于免费运距时，超出的运距称超运运距，超运运距按运输方式不同有不同的计算单位，如人工运输以每超运10m为单位，铲运机以每超运50m为单位，汽车运输以km为单位等，各种运输方式的超运运距单位，可从预算定额和概算定额中查得。经济运距：移挖作填与附近借土的费用相等时的远距。移挖作填与附近借方经济比较，调运填方的最大距离。填方用土的来源，一是从路堑挖方纵向调运，另一是就近路外借土。一般情况下，利用挖方纵向调运来填筑较近的路堤是比较经济的，但如果调运的距离较长，以至运费(上述
15、超运运距的另加运费)超过了在路堤附近借土所需的费用时，这种移挖作填就不如在附近借土经济。经济运距计算公式： （5.7.5）式中：借方单价，元/m3运费单价，元/( m3m)； 免费运距，m。（2）运量土石方运量即平均运距与所运土石方数量的乘积。土石方调配时，超运运距的运土才另加计运费，故运量应按平均超运运距计，运量的单位为m3km或m3m。（3）计价土石方数量在土石方数量中，所有的挖方量均应予以计价，但填方则按土方的来源决定是否计价，若是路外就近借土就应计价，若是移挖作填的纵向调配方则不应计价，否则就形成了双重计价(路堑挖方已计，填方再计)。因而计价土石方数量为计价土石方数量=挖方数量+借方数量。作业：按教材图3-7-1地形图与纵断面设计成果，进行K2+200K3+000段横断面设计，绘制横断面设计图，编制路基设计表，路基土石方表。
