道路勘测设计 四川大学建环学院 主讲教师：向安田本章主要内容：本章主要内容：一、公路与城市道路横断面组成一、公路与城市道路横断面组成二、行车道宽度的确定二、行车道宽度的确定三、横断面加宽及其过渡三、横断面加宽及其过渡四、路肩、分隔带与路缘石四、路肩、分隔带与路缘石五、路拱、五、路拱、超高及超高渐变率的计算超高及超高渐变率的计算六、六、道路建筑界限与道路用地道路建筑界限与道路用地七、七、横断面设计方法及成果横断面设计方法及成果八、八、路基土石方数量计算及调配路基土石方数量计算及调配第五章第五章 横断面设计横断面设计设计任务：1.横断面尺寸，2.横断面布置，3.边坡处理设计成果：1.标准横断面图 ，2.施工横断面图，3.路基设计表，4.土石方数量计算表一、公路与城市道路横断面组成一、公路与城市道路横断面组成1、公路横断面单幅双车道公路： 指的是整体式的供双向行车的双车道公路。 在我国公路总里程中占的比重最大。二级、三级和一部分四级路均属这一类。 在交通量不大时，车速一般都不会受到影响。双幅多车道公路： 四车道、六车道以及更多车道的公路，中间一般都设置分隔带或做成分离式路基而构成“双幅路”。 有些分离式路基为了利用地形或处于风景区等原因甚至做成两条独立的单向行车的道路。 设计车速高、通行能力大，每条车道能负担的交通量比一条双车道公路的还多，而且行车顺适、事故率低。 高速公路和一级公路占地多、造价高，只有在路网中具有非常重要的政治、经济意义，远景交通量很大时才修建。假如近期交通量不大或不够大，则应采取分期修建的办法，先建一幅供双向行车使用，当条件具备时再建另一幅。或先建双向4车道，再拓宽成双向6车道甚至8车道。2、城市道路横断面（1）单幅路。 俗称“一块板”断面，各种车辆在车道上混合行驶，在交通组织上可以有以两种方式：划出快、慢车行驶分车线，快车和机动车车辆在中间行驶，慢车和非机动车靠两侧行驶；不划分车线。车道的使用可以在不影响安全的条件下予以调整，如只允许机动车辆沿同一方向行驶的“单行道”；限制载重汽车和非机动车行驶，只允许小客车和公共汽车通行的街道；限制各种机动车辆、只允许行人通行的“步行道”等。上述措施，可以是相对不变的，也可以按规定的周期变换。2、城市道路横断面（1）单幅路。特点：单幅路占地少，投资省，但各种车辆混合行驶，于交通安全不利，适用于：机动车交通量不大非机动车较少的次干路、支路以及用地不足拆迁困难的旧城改建的城市道路。（2）双幅路在车道中心用分隔带或分隔墩将车行道分为两半，上、下行车辆分向行驶。 各幅路根据需要决定是否划分快、慢车道。将对向行驶的车辆分开，减少了行车干扰，提高了车速，分隔带上还可以绿化、布置照明和敷设管线等。 主要用于各向两条机动车道以上，非机动车较少的道路、地形地物特殊，或有平行道路可供非机动车通行的快速路和郊区道路。（3）三幅路 中间为双向行驶的机动车车道，两侧为靠右侧行驶的非机动车车道。 三幅路将机动车与非机动车分开，对交通安全有利；在分隔带上布置绿带，有利于夏天遮阴防晒、减少噪音和布置照明等。 对于机动车交通量大、非机动车多的城市道义上宜优先考虑采用。但三幅式断面占地较多，只有当红线宽度等于或大于40m时才能满足车道布置的要求。（4）四幅路 在三幅路的基础上，再将中间机动车车道分隔开，分向行驶。 四幅路不但将机动车和非机动车分开，还将对向行驶的机动车分开，于安全和车速较三幅路更为有利。 适用于机动车辆车速较高，各向两条机动车道以上，非机动车多的快速路与主干路。二、行车道宽度二、行车道宽度1、一般双车道公路行车宽度2、有中央分隔带公路行车宽度3、城市道路的行车道宽度一侧靠边，另一侧为反向行驶的车道，其车道宽度为一侧靠边，另一侧为同向行驶的车道宽度为靠路中心车道宽度为两侧同向行驶的中间车道宽度为城市道路车道宽度4、非机动车道宽度(1)通行能力.有分隔带 N1=1000（1米长度，1个小时内，该段道路的车辆通过数）.无分隔带N1=800(2)宽度 间距：自行车与自行车 ；三轮与自行车 ；非机动车与路缘 推荐每条车道宽度：自行车 1m；三轮 ；兽力车 ；板车 非机动车道最小宽度一般为三、平面线加宽及其过渡三、平面线加宽及其过渡 汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，其中后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保行车的顺适与安全。普通情况半挂车情况1、加宽值计算单车道：N车道：普通情况：半挂车2、加宽的有关规定R=250M时，在曲线内侧加宽（不设超高曲线半径一般都6000-5500m，仅四级20km的小于250、不设缓和曲线半径都在260m以上）3、加宽的过渡(1)比例加宽过渡本方式适用于二、三、四公路为了便路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。(2)高次抛物线加宽过渡用这种方法处理后的路面，内侧边缘圆滑、美观，适用各级公路，高速、一级应该采用该加宽过渡方法。(3)回旋线加宽过渡 在缓和曲线上插入回旋线，不但中线上有回旋线，而且加宽吼的路面边线也是回旋线，与行车轨迹相符，保证了行车的顺适与线性的美观。可用于下列路段： (1)位于大城市近郊的路段。 (2)桥梁、高架桥、挡土墙、隧道等构造物处。 (3)设置各种安全防护设施的地段。4、加宽缓和过渡段长度(1)有缓和曲线时，加宽缓和过渡段采用缓和曲线。但是当缓和曲线长度因受地形等条件限制，小于缓和加宽长度时，如互通立交中，则考虑将加宽缓和段的一端插入到相邻的圆曲线范围内。 (2)没有缓和曲线但有超高缓和段（从直线路段的横向坡渐变到圆曲线路段有超高单向坡的过渡段 ），取超高缓和段，不够则可以插入相邻曲线。(3)没有缓和曲线也没有超高缓和段，用直线做加宽缓和段。按1：15计算，最小不小于20米。以上最小不小于20米，渐变率不大于1：15四、路肩、分车带、路侧带与路缘石四、路肩、分车带、路侧带与路缘石1、路肩是位于车行道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状部分(包括硬路肩与土路肩)，为保持车行道的功能和临时停车使用，并作为路面的横向支承。各级公路都要设置路肩。路肩的作用是：（1）由于路肩紧靠在路面的两侧设置，具有保护及支撑路面结构的作用。（2）供发生故障的车辆临时停放之用，有利于防止交通事故和避免交通紊乱。（3）作为侧向余宽的一部分，能增进驾驶的安全和舒适感，这对保证设计车速是必要的，尤其在挖方路段，还可以增加弯道视距，减小行车事故。（4）提供道路养护作业、埋设地下管线的场地。对未设人行道的道路，可供行人及非机动车等使用。（5）精心养护的路肩，能增加公路的美观。路肩从构造上又可分为硬路肩、土路肩。硬路肩是指进行了铺装的路肩，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。在填方路段，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。硬路肩土路肩分隔带行车道2、分隔带沿道路纵向设置的分隔车行道用的带状设施 (1)中间分隔带 由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其作用是： 将上、下行车流分开，既可防止因快车驶入对向行车带造成车祸，又能减少公路中心线附近的交通干扰，从而提高通行能力。 可作设置公路标志牌及其它交通管理设施的场地，也可作为行人的安全岛使用。 设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。 四条和四条以上车道的公路应设置中间带。设于分隔带两侧的路缘带，由于有一定宽度且颜色醒目，既引导驾驶员视线，又增加行车所必须的侧向余宽，从而提高行车的安全性和舒适性。中间带的宽度一般情况下应保持等宽，若需要变宽时，在宽度变化的地点，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，其长度应与回旋线长度相等。宽度的中间带过渡段以设在半径较大的平曲线路段为宜。中央分隔带的表面形式有凹形和凸形两种，前者用于宽度的中间带，后者用于宽度的中间带。宽度的，一般植草皮、栽灌木，宽度的可铺面封闭。为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反向车道，中央分隔带应按一定距离设置开口部。开口部一般情况下以每2km的间距设置为宜，太密将会造成交通的紊乱。城市道路可根据横向交通（车辆和行人）的需要设置。中央分隔带的开口应设置在通视良好的路段，若在曲线上开口，其曲线半径宜大于600m。在互通式立体交叉、隧道、特大桥、服务区等设施的前后必须设置开口。开口端部的形状，常用的有两种：半圆形和弹头形。对于窄的分隔带（）可用半圆形，宽的（）可用弹头形。(2)两侧带布置在横断面两侧的分车带叫两侧带，其作用与中间带相同，只是设置的位置不同而已。两侧带常用于城市道路的横断面设计中，它可以分隔快车道与慢车道、机动车道与非机动车道、车行道与人行道等。两侧带的最小宽度规定为至。在北方寒冷积雪地区，在满足最小宽度的前提下，还应考虑能否满足临时堆放积雪的要求。降雪初期容许将路面积雪临时堆放在分隔带上，所以分隔带的宽度应大于或等于堆雪宽度。两侧分隔带的宽度可按临时堆放机动车道路面宽度之半的积雪量计算，其余允许堆放到路侧带上。3、路侧带位于城市道路行车道两侧的人行道、绿化带、公用设施带等统称为路侧带。(1)人行道定义：能满足行人通行的安全和通畅，并可设置绿化、照明、地下管线等的通道。横坡：为单向坡，一般为2.0%，向路缘石一侧倾斜，高出车行道米。最小人行道宽度： 大城市 中小各级道路 3m 2m商业中心 5 m 3 m火车站、码头 5 m 4 m长途汽车站 4 m 4 m(2)种植带人行道上靠行车道一侧种植行道树。行道树的株距一般为4m6m，树池采用的正方形或的矩形。也有种植草皮与花丛的。(3)设施带设施带宽度包括设置行人护栏、照明灯柱、标志牌、信号灯等的宽度。红线宽度较窄及条件困难时，设施带可与种植带合并，但应避免各种设施与树木间的干扰。常用宽度为：护栏，杆柱。 人行道宽，绿化带宽与设施带宽之和即路侧带宽（尚须考虑人行道下埋设管线所需宽度）。为了使街道各部分宽度相互协调，单边路侧带宽度与整个街道宽度之比在5：16：1的范围内是比较合理的。4、路缘石路缘带：指的是位于车行道两侧与车道相衔接的用标线或不同的路面颜色划分的带状部分。其作用是保障行车安全。是硬路肩或中间带的组成部分。其主要作用是诱导驾驶员视线和分担侧向余宽功能，以利于行车安全。路缘石：指的是设在路面边缘的界石，简称缘石。它是作为设置在路面边缘与其它构造带分界的标石在分隔带与路面之间，人行道与路面之间一般都需要设置路缘石。路缘石的形状有立式、斜式和曲线式等几种。高速公路和一级公路中央分隔带上的路缘石起导向、连接和便于排水的作用，高度不宜太高，因为高的路缘石（高度20cm）会使高速行驶的汽车一旦驶入将产生飞跃甚至翻车的副作用。高速公路的分隔带因排水必须设置路缘石时，应使用低矮光滑的斜式或曲线式的，高度宜小于12cm。城市道路的人行道及人行横道宽度范围内缘石宜做成为低矮的，而且坡面是较为平缓的斜式，便于儿童车、轮椅及残疾人通行。在分隔带端头或交叉口的小半径处，缘石宜做成曲线式。缘石宜高出路面10cm20cm，隧道内线形弯曲线段或陡峻路段等处，可高出25cm40cm，并应有足够的埋置深度，以保证稳定。缘石宽度宜为10cm15cm。四、路拱、超高及超高渐变率的计算四、路拱、超高及超高渐变率的计算定义：为了迅速排除路面的雨水，路面表面做成中间高两边低的拱型，称之为路拱。1、路拱不同路面的路拱横坡应用根据路面类型、当地自然条件、有利于路面排水和行车的安全平稳规定选用。u路拱横坡：干旱、积雪地区采用低值，多雨地区采用高值；纵坡较大、路面较宽、车速较高、交通量和车载较大或常有拖挂车行驶时，应采用低值，反之取高值。土路肩的横向坡度较路面横坡大1.5%2.0%。u路拱选型：低级公路大多采用直线形；城市道路、等级高以及路面宽的公路宜采用抛物线形或双曲线形；城市道路的非机动车道，以及地形适合、宽度不大的车行道上，可采用单向横坡。次要道路或地形适宜、路面两侧标高不等时，可采用不对称路拱，但测设、施工比较烦。2、路拱形式.直线路拱：特点：中间有屋脊形； 横坡一致适用：路拱横坡小的水泥路面； 有中央分隔带的路面； 宽度较小的低等级公路.直线加曲线（抛物线）特点：两侧较平缓、中间改善。适用：20m柔性路面.折线形路拱：特点：坡度从中到边逐步增大利于排水，横坡变化缓、对行车有利。适用：多车道水泥混凝土路面。.抛物线路拱二次抛物线方程 特点：中间平，两边陡有利于行车、排水。但当路宽大时，边缘坡度过大。适用：12m黑色路面。改进的二次抛物线方程特点：中间平，两边适中。适用：一块板20m黑色路面。3、超高当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将曲线段的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面，这样的设置称为超高。圆曲线最小半径是以汽车能安全顺适地行驶的必要条件，此时汽车行驶曲线部分时所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的附着力。.超高设置与超高值.超高率的计算当圆曲线半径很小时为保持行车的稳定，其超高将是很大的，但是，过大的超高率会使行驶的车辆产生向曲线内侧滑移的可能性，这一过大临界超高率即为最大超高率。 各级公路和城市道路圆曲线的最小超高值是该道路直线部分的路拱坡度值。当圆曲线半径很大时，可不设超高。这时的曲线路段与直线路段一样，做成双向倾斜的路拱。最大超高和最小超高.超高率的计算不横向外滑条件内正外负不横向滑移条件横向里系数，内滑取正，外滑取负最大超高与曲线半径关系取为0.超高过渡（一）无中分带（1）绕内边缘旋转 先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。一般新建工程多采用此种方式。（2）绕中线旋转 先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面一同绕路中线旋转，直至达到超高横坡值为止。一般多用于旧路改建工程。（3）绕外边缘旋转 先将外侧车道绕外侧车道边缘旋转，内侧车道随中心降低，待构成单向横坡后，整个断面一同绕外侧车道边缘，直至达到超高横坡值为止。一般多用于特殊设计，不大使用。（二）有中分带 （1）绕中间带中心线旋转 先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中心线旋转，直至达到超高横坡值为止。此时中央分隔带呈倾斜状。采用窄中间带的公路可选用此种方式。（2）绕中分带边缘旋转 将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带维持原水平状态。各种宽度中间带的公路均可选用此方式。对于城市道路、单幅路及三幅路机动车道宜绕路中线旋转；双幅路及四幅路机动车宜绕中央分隔带边缘旋转，使两侧行车道各自成为独立的超高横断面。（3）绕各行车道中线旋转 将两侧行车道分别绕各自的中线旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面。车道数大于4的公路可采用此种方式。.超高缓和段长度和超高渐变率超高缓和段长(m)旋转轴至行车道外边缘的宽度(m)超高与路拱的代数差（%）超高渐变率双车道绕内边缘绕中心旋转（5）.横断面上超高的计算平曲线上设置超高以后，道路中线和内、外侧边线与原中线设计标高之高差h，应予以计算并列于“路基设计表”中，以便于施工。绕内边缘 旋转绕中间带中心线旋转1）边沟（排水沟）(1)作用：排除路面及边坡上的地表水。(2)形式： 三角：石质、低等级公路。 梯形：土质 矩形：砌石(3)尺寸： 底宽及深度 边坡3 间隔300500m设出水口(4)街沟城市道路4、边沟、边坡边沟的主要作用：排除路面及边坡处汇集的地表水，以确保路基与边坡的稳定。一般在公路路堑及低填方地段设置边沟。一般不宜超过500m即应选择适当地点设置出水口，多雨地区不宜超过300m。三角形边沟长度一般不宜超过200m。边沟的断面形状一般情况下边沟在石质地段多做成三角形，而在排水量大的路段多采用梯形。边沟的设置宜遵循如下规定：（1）底宽与深度不小于。（2）沟底纵坡一般不应小于0.5%，特殊困难路段亦不得小于0.2%；陡坡路段沟底纵坡较大时，为防止边沟冲刷，应采取加固措施（3）边沟边坡。梯形边沟内侧一般为1：11：，外侧：路堤段边坡与内侧边坡相同，路堑段边坡与挖方边坡一致；三角形边沟内侧边坡一般为1：21：4，外侧边坡一般为1：11：2。2）边坡填方（路堤）(1)决定因素 填料的物理力学性质 边坡高度 气候水文地质(2)采用值见规范或路基设计手册。(3)护坡道挖方（路堑）(1)决定因素： 挖方处土、石种类、岩性及密实风化程度， 边坡高度 水文情况，(2)采用值,(3)碎石台路基边坡坡度，应根据当地自然条件、岩土性质、填挖类型、边坡高度、使用要求和施工方法等确定。边坡过陡，稳定性就差，雨水冲刷力也大，易出现崩坍等病害；边坡过缓，土石方数量增加，雨水渗入坡体内的可能性也变大。因此，选择边坡坡度时，要权衡利弊，力求合理。六、道路建筑界限与道路用地六、道路建筑界限与道路用地（一）道路建筑限界道路建筑限界分为净高和净宽两部分。绝对不允许有任何障碍物侵入。道路净宽包含行车道宽度和路肩宽度。高速公路、一级公路建筑限界高速公路、一级公路建筑限界汽车专用二级路、一般公路建筑限界公路隧道建筑限界（二）道路用地1、新建公路外侧排水沟或坡角外再向外不少于1米的范围，高速公路、一级公路不少于3米。一般不少于2米周围用地范围。2、高填深挖路段，可能会因取土、弃土以及在路基的开挖填筑和养护过程中占用更多的土地，加之路基可能产生的沉陷、变形等原因，所以在这种地段应根据计算确定用地范围。3、在风沙、雪害及特殊地质地带，应根据需要确定设置防护林种植固沙植物安装防沙或防雪栅栏以及设置及压护道等设施所需的用地范围。4、行道树应种植在排水沟或截水沟外侧的公路用地范围内。有条件或根据环保要求种植多行林带的路段，应根据具体情况确定公路用地范围。5、公路沿线设施及路用房屋、料场、苗圃等，应在节约用地的原则下，尽量利用荒山或荒坡地，并根据实际需要确定用地范围。6、改建公路可参考新建公路用地范围规定执行。7、城市道路用地范围是指建筑红线以内的范围。七、横断面设计方法及成果七、横断面设计方法及成果设计任务：1.横断面尺寸，2.横断面布置，3.边坡处理设计成果：1.标准横断面图 ，2.施工横断面图，3.路基设计表，4.土石方数量计算表八、路基土石方数量计算及调配八、路基土石方数量计算及调配（一）横断面面积计算1.积距法2.坐标法（二）土石方数量计算1.平均断面法2.棱台法调配原则： (1) 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，然后再作纵向调配，以减少总运量。 (2)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，应注意施工的方便与可能，尽可能减少和避免上坡运土。(3)为了使调配合理，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，分析工程用土是调运还是外借。(4）土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要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。（二）土石方调配