第四章路基路面施工放样测量4-1 路基放样的基本原理一、路基路面设计的基本参数在公路的中心施工控制桩恢复完成后，即可进行路基的土石方施工。路基施工前，应首先在地面上把路基的轮廓表示出来，即把路堤坡脚点和路堑坡顶点找出来，钉上边桩，同时还应把边坡的坡度表示出来，为路堤填筑和路堑的开挖提供施工依据。在进行路基路面施工放样以前应首先了解路基路面设计的基本参数，以便在进行放样测量时计算放样数据。路基路面的设计是在横断面测量的基础上进行的，其中的设计参数主要包括路基宽度B、路面宽度b、排水沟宽度s（梯形排水沟的边坡坡度）、填挖高度h、路基路堑的边坡坡度m、路基超高和加宽等基本参数。1、 路基宽度公路路基宽度是指行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、应急停车带时，还包括这些设施的宽度。如图4-1所示。2、边坡率公路的路基路面设计涉及填挖成型的路基边坡坡度，如图4-2所示，AD是地面线，BC是设计路基顶面，h是设计的填方高度，AB，CD是路基的边坡。路基边坡的坡度通常用1：m的形式表示，即： （4-1） （4-2）式中m称为边坡率，或称为陡度。由式（4-2）可见，取h=1m，则d=m，即高差h是1m时，边坡水平长度d在数量上等于边坡率。如图4-3所示，AB的边坡率为1：0.5，h=1m，则d=0.5m。边坡率越小，水平长度越短，边坡越陡。3、超高在图4-2a）中，O点是公路中心线在地面上的位置，O是中心线在设计路面上的位置，B、C是公路中心线两侧的路基边界点。根据路基路面的设计要求，在公路直线段边缘点B、C处于同一高度，路面横断面由路中心向两侧略向下倾斜形成双向横坡面，如图4-4a)所示的阴影部分。但是汽车在曲线路段行驶，由于曲线运行的离心力存在，汽车在这种路面上运行的稳定性将受到影响。为了保证汽车在曲线段行驶的安全，在公路曲线半径小于表4-1规定的情况下，路基路面设计曲线段的路面边缘点B、C连线在曲线半径方向上形成倾角为的横坡面。如图4-4所示，这时B、C两点之间的高差为： （4-3）式中：2为超高值，为超高角，i为路面超高横坡度，b为路面BC的设计宽度。由于超高的存在，设计上B、C不在同一个高程面上，一般B点的超高值为-，则C点的超高值为+。圆曲线段路面的设计超高值是常数，路面倾斜形成单向横坡，如图4-4b)所示。缓和曲线段的路面超高值随着在缓和曲线上的长度的不同而变化，路面横坡倾斜由双向横坡面向单向横坡面逐步过渡。4、加宽汽车在平曲线上行驶时，需要比直线部分更大的行车宽度，当圆曲线半径小于或等于250m时，在圆曲线段应按规定设置加宽，同时在曲线两端设置加宽缓和段。曲线上的加宽值可从设计文件查取。若圆曲线的加宽值为B j，加宽缓和段内任一中桩的加宽值可按下式计算：当加宽缓和段为直线过渡时：当加宽缓和段为高次抛物线过渡时：式中：Bjx：加宽缓和段内任一中桩的加宽值；x：对应于Bjx的中桩到加宽缓和段起点的长度；LC：加宽缓和段（或者缓和曲线段）的长度。二、路基路面施工放样有关待求参数的计算、公路用地面积的计算1、 公路用地面积的构成 图4-5所示是一段公路全景透视图，从图中可以看出，公路实际用地面积包括：路基宽度及由边坡率所决定的填方路基（图4-5中的AB段）扩张面积，公路排水沟面积，由边坡率决定的挖方路堑（图4-5中的BC段）开挖面积以及路线转弯处的内侧加宽面积（如图4-4b）等。图4-6a)是路基路面设计的平面图，公路用地面积包括在平面图中的1、28及1、28所围成的区域内，这是根据公路设计确定的基本用地面积。如果在公路建设上顾及景观美化和绿带的需要，还应在基本用地基础上增加绿化带等用地面积。 另外，城市道路用地范围具有上述公路用地的内容，同时根据城市规划建设的需要，还应包括有行车道、人行道、绿带、停车带等部分的面积，如图4-7所示。2、用地边界位置参数的测算1）对称填高的用地边界点位置参数的计算：如图4-6a)所示，地面AD平坦，BC是以中线桩O为对称点的设计的路面，b是路面设计宽度，m是边坡率，h是路基填筑高度（简称填高）。对称填高的用地边界点位置参数，即离开中线桩的距离dd为： （4-4）2）对于挖低的路堑路段的用地边界点位置参数的计算：如图4-6b)所示，地面AD地势平坦，BC是以中线桩O为对称设计的路面，s是排水沟的宽度，h是开挖的路堑深度（简称挖低），其它符号同图4-6a)。对称挖低的用地边界点位置参数dd： （4-5）3）不规则填挖地段用地边界点位置参数的测算，如图4-8所示，中线桩O附近是不规则地面。解析法：设立一个hd坐标系。如图4-8所示，h轴（高差）在公路中心线点O的垂线上，d轴（横向距离）通过设计路面标高处O。设路面边界点P点的坐标为（h,d），并按公式求解。据推证，P点的坐标应满足下式，即 （4-5）式中：解算式（4-5）得 （4-6）式中h1、d1是路面边界点1的坐标，可从路面设计中得到的参数；h2、d2、h3、d3是地面点2、3的坐标，均是横断面测量得到的数据；h、d是设计的填方路基（或者挖方路堑）边界点P的待求坐标，其中d 的绝对值是路堤（或者路堑）的边界点到公路中心线点的距离。按上述坐标系计算时应注意：计算填方路基右边界点的坐标，或者计算挖方路堑左边界点的坐标时，边坡率m应取负值。下面为了更加详细地说明计算方法，给出计算示例。如图4-8所示，计算结果见表4-2。图解估计：从图4-8可以看出，用地边界点P左、P右的位置可利用作图的方法求得：以路面设计宽度b及边坡率m等参数为依据作边坡线，可得边坡线与地面线的交点P；在图上量取中线点到P点的图上长度；按绘图比例把图上长度换算为实际长度，得到边界点距离路中线的实际距离。3、用地面积测算测算公路用地面积（包括城市道路用地面积），可利用设计图纸的设计边界线所围成的图形，按几何法或者利用求积仪求得。为了准确测算，一般公路面积测算多用梯形法、解析法。1）梯形法：如图4-6a)所示，2、3、3、2四个边界点构成梯形，梯形的面积： （4-7）式中A梯是梯形2332的面积；dd2、dd3分别是22、33的边界宽度；S是22与33的里程差。 2）按多边形面积计算公式，计算面积。这时应计算公路左右边界点的坐标，然后用下式计算面积。 （4-8）式中：是边界点的图上坐标。、路基设计横断面面积的计算图4-6b)所表示各里程桩位路基设计的横断面示意图。从图中可以看出，横断面面积涉及路基的填挖高度（h）、路面宽度（b）、排水沟宽度（s）、边坡率（m）、路面超高（）以及地面实际地面线，情况比较复杂。横断面的计算应根据不同情况采取不同的方法。1、对称的填高横断面面积的计算如图4-2a)所示，填高横断面面积A为： （4-9） 2、对称的挖低横断面面积的计算 如图4-2b)所示，挖低横断面面积A为： （4-10）式中h是排水沟的深度，i是横坡度。3、不规则填挖横断面面积的计算根据横断面测量结果和路基路面设计参数（h、m、等），绘出不规则填挖横断面图，如图4-8所示。显然这种不规则横断面图随着情况不同而异，以该图为例，横断面面积仍然可利用图中的边界线所围成的图形，按几何法或者利用求积仪求得，也可利用图上的各个连接点的坐标按解析法公式（4-8）计算。如图4-8所示，根据测算结果及设计参数得出横断面各点得坐标及面积得计算结果列与表4-3中。、土石方的测算公路土石方，指的是设计公路的填挖土石方。挖方段是指从天然地表挖除的土石方；填方段是指填筑压实的土石方。一般地公路土石方的计算采用断面法，即根据路基设计横断面面积及断面之间的距离求取土石方数量。如图4-6b)所示，各个填、挖横断面面积为已知，横断面之间的距离可利用两端断面所对应的中线里程桩号求得，则天然地表坡度相近的横断面之间的土石方V为： (4-11)式中A1、A2为相邻的两个填（或者挖）横断面的面积，D是相邻的两个横断面之间的距离。比较精确的计算公式可采用棱台计算公式，即： （4-12）三、路基边桩放样一般要求公路路基的边桩包括路堤的填宽边界点和路堑的开挖边界点。除此以外在路基土石方施工以前还应把公路红线界桩和公路工程界桩也要在地面上标定。路基填挖边界点是指路堤（或路堑）边坡与自然地面的交点。公路红线界桩是指为保证公路工程设施的正常使用和行车安全，根据公路勘测设计规范所确定的公路占用土地的分界用地界桩。公路用地在土地管理中属于公用地籍，界桩的设立将标明公路用地的边界范围，界桩之间连成的线称为红线。公路红线界桩确定了公路用地的范围、归属和用途，具有保护公路用地不受侵犯的法律效力。公路工程界桩是根据公路设计的要求，标明路基路面、涵洞、挡土墙等边界点位实际位置的桩位，如公路的路基界桩、绿化带界桩等。公路工程界桩有时可能在公路用地的边界上，这种公路工程界桩兼有红线界桩的性质。、公路界桩放样的基本要求1、公路路基边桩和公路界桩放样以前，一般是先测设红线界桩，然后再测设公路工程界桩。在公路规划勘测以及初测定测的过程中，公路主管部门应与当地被征用土地的有关部门协商确认公路红线界址以及红线走向所确定的公路用地范围，办理土地征用手续。测设红线界桩确认土地征用范围，此后按公路设计文件所设计的位置测设公路工程界桩。2、根据界桩的性质和用途设立标志。红线界桩属于混凝土柱型永久性界桩，要求埋设稳固，长期保存。公路工程界桩，若没有兼用红线界桩的用途，则属于实用性界桩，用于指示公路修筑的位置。3、伴随公路施工过程及时准确测设界桩。由于公路路面等级的差异，公路路面的结构层次的等级类型各不相同，公路界桩的测设往往不是一次完成的，而是通过多次测设实现的。在较高等级的公路施工中，一般有填挖土方阶段的界桩测设；在铺筑路基路面阶段有各结构层的界桩测设，有路基各结构层、绿化带等的界桩测设。这些界桩的测设为不同等级的公路施工提供准确的平面位置和标高位置，伴随公路施工的不断深入而完成。、横断面的复查在进行路基边桩放样以前，应首先核查横断面的地面线。核查方法，按施工要求的施工控制桩间距每隔一个桩距进行横断面测量，实测方法同测量学所介绍的横断面测量方法一样。复查横断面的目的是为精确确定路基边桩的实地位置提供准确的计算依据，也可作为计算实际填挖土石方数量的依据。4-2 路基边桩平面位置放样方法一、平坦地面的边桩放样如图4-9所示。H为中心填高，宽度为B。右侧设有护坡道，高为h，宽度为b。则两侧坡脚到中心桩的平距为L1、L2：从对应的中桩开始，沿横断面方向分别放样距离L1、L2，钉出边桩在实地的位置。在曲线段，可从曲线内侧的平距L上再加上一个加宽值W。沿纵向连接各边桩，得到放样边坡界线。二、倾斜地面的边桩放样对于倾斜地面上的边桩可采用极坐标法进行放样。先按第一节