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1、题 目： 第四章 横断面设计教学目的与要求：了解公路横断面的组成；认识公路典型横断面、路基标准图，掌握路基边坡、横断面的设计方法；掌握土石方计算与调配。内容与时间分配：共8课时第一二课时：公路横断面的组成第三四课时：公路建筑限界与公路用地第 五 课时：横断面设计方法第六七课时：路基土石方计算与调配第 八 课时：横断面设计成果及成果展示重点与难点：重点：1横断面的组成2横断面设计方法和一般规定3路基土石方计算与调配难点：路基土石方计算与调配教具准备： 图表示例教学方式：座谈法、讲授法课后复习及预习：复习：1、公路横断面的组成2、横断面设计方法3、路基土石方计算与调配预习：1、选线的原则作业1、
2、P104 1、3第一节 公路横断面的组成公路中线的法线方向剖面图称为公路横断面图，简称横断面，它是由横断面设计线与横断面地面线所围成的图形。在横断面上的内容包括：行车道、中间带、路肩、边坡、边沟、截水沟、护坡道以及专门设计的取土坑、弃土堆、环境保护等设施，各部分的位置、名称如图1-4-1所示。横断面设计是路线设计的重要组成部分，它和纵断面设计、平面设计相互影响，所以在设计中应对平、纵、横三个方面结合起来综合考虑，反复比较和调整后，才能达到各元素之间的协调一致，做到组成合理、用地节省、工程经济和有利于环境保护。横断面设计的主要内容是：确定横断面的形式，各组成部分的位置和尺寸以及路基土石方的计算和
3、调配。路拱、路面结构和厚度、路基的强度和稳定性以及超高、加宽、平面视距等在本教材的有关章节中介绍。一、路基标准横断面路基标准横断面是交通部根据设计交通量、交通组成、设计车速、通行能力和满足交通安全的要求，按公路等级、断面的类型、路线所处地形规定的路基横断面各组成部分横向尺寸的行业标准。各级公路的路基标准横断面如图1-4-2所示。1横断面分类 。高速公路和一级公路的路基横断面分为整体式和分离式两类。上下行的公路的横断面由一个路基形成称为整体式；由两个路基分别独立形成为分离式，整体式横断面上包括行车道、中间带、路肩、紧急停车带、爬坡车道、变速车道等；分离式的断面没有个中间带，其他部分和整体式断面相
4、同。二、三、四级公路采用整体式断面，不设中间带，它的组成包括行车道、路肩、错车道等，如图1-4-l所示。2路基宽度路基宽度是指在一个横断面上两路肩外缘之间的宽度，一般是指行车道与路肩宽度之和，当没有中间带、紧急停车带、爬坡车道、变速车道、错车道时，应包括在路基宽度内，公路工程技术标准规定的各级公路的路基宽度如表1-4-1。一般情况下应采用表1-4-1中的一般值，有条件时还可适当增加硬路肩和路基宽度，以利交通组织和日后交通量增加时拓宽行车道。只有在受地形或特困和其他特殊情况限制时，在局部路段才能使用变化值，且不宜太长，以免影响全路的使用质量。四级公路一般采用3.5m的行车道和6.5m的路基；当交
5、通量较大时，可采用6.0m的行车道和7.0m的路基；当交通量很小或工程特别艰巨的路段，可采用4.5m的路基和3.5m的单车道，但必须设置错车道。3行车道（1)行车道的功能行车道为车辆行驶提供通行条件，行车道的宽度和路面状况影响车辆行驶的安全性、舒适性和公路的通行能力，行车道过窄会使不同车道之间的横向间距不足，车辆的横向干扰增加，平均速度和通行能力下降：(2)车道数公路的车道数主要根据该路的预测交通量来确定，行车道的基本数目应在一个较大的路线长度内保持不变，而且当车道数目需要增加或减少时一次应不多于一条车道，各级公路的车道数见表1-4-1。(3)行车道宽度一条车道的宽度必须能满足设计车辆在有一定
6、横向偏移的情况下运行，并能为相邻车道上的车流提供余宽，所以汽车所需车道的宽度受车速、交通量、驾驶员的驾驶能力、会车等影响，各级公路一条车道宽度的确定方法见表1-4-2。4变速车道当车辆需要加速合流或减速分流时，应根据公路的等级、使用性质等增加一段使车辆速度过渡的车道，使变速车辆不致因速度的变化而影响其他车辆的正常行驶。在高速公路和一级公路的互通式立体交叉、服务区等与主线连接处设有变速车道，其宽度一般为3.5m，长度与速度变化范围、车辆特性等因素有关可经计算确定，一般情况下可采用公路路线设计规范规定的数值。中间带由路线双向的两条左侧路缘带和中央分隔带组成。中央分隔带是分隔高速公路或一级公路上对向
7、行车道的地带。(1)中间带的功能分离不同方向的交通流，减少车辆的对向干扰，以防止无序的交叉运行和转弯运行。在不妨碍公路限界的前提下，作为设置公路标牌的场地。在交叉路口为左转车辆提供避让区域。提供绿化带，以遮挡对向车灯的眩光。引导驾驶员的视线，同时为失控车辆提供救险区域。埋设管线等设施。(2)中间带的宽度中间带的作用明显，但投资、占地多。一般均采用窄分隔带高出行车道表面的中央分隔带，称为凸形；也有宽度大于4.5m的凹形，表面采用植草、栽灌木或铺面。中间带可不等宽，也不一定等高，应与地形、景观等配合。不等宽的中间带应逐步过渡，避免突变。中央分隔带每隔2km设置一处开口，供紧急特殊情况使用。中间带宽
8、度见表1-4-4所示，正常情况下采用一般值，当遇特殊情况时可以采用低限值。7路肩路肩位于行车道外缘至路基边缘之间，是具有一定宽度的带状结构物，高速公路和一级公路的路肩包括硬路肩和土路肩两部分；二、三、四级公路的路肩一般只设土路肩。路肩的主要作用是保护行车道，供行人、自行车通行和临时停放车辆。公路工程技术标准规定的各级公路路肩宽度如表1-4-5高速公路采用分离式断面时，行车道左侧也应设硬路肩其宽度为：计算行车速度120km/h时采用1.25m；计算行车速度100km/h时采用100m；计算行车速度小于或等于80km/h时采用0.75m。高速公路和一级公路应在路肩宽度内设右侧路线带其宽度一般为0.
9、5m。四级公路路肩宽度，当采用单车道时，一般为1.5m，其余情况下为0.5m。8路缘带路缘带既可以是硬路肩的一部分，又可以是中间带的一部分，主要取决于它的位置，如图1-4-2。在中间带范围内的路缘带是中间带的组成部分；在路肩范围内的路缘带属路肩的组成部分，它的主要功能是诱导驾驶员视线和提供部分侧向余宽。当汽车越出行车道时，能加强行车安全。9应急停车带应急停车带是车辆发生故障时紧急停车的区域。应急停车带的宽度包括硬路肩在内为3.5m，有效长度不小于30m、此外在应急停车带的两端还需设置一个斜线的缓和过渡段，长度为20m(对低等级公路可为l0m)。二、路基典型横断面在公路设计中，我们把起伏不平的地
10、形变成了可供汽车行驶的公路，因此原地面低于公路的设计线，就需要填筑不足部分；反之，就需要挖去多余部分；若上述两种情况同时出现在一个断面内，就形成既填又挖。我们把高于原地面的填方路基称为路堤，低于原地面的挖方路基称为路堑，在一个断面内，部分要填，另一部分要挖的路基称为半填半挖路基，如图1-4-4。以上介绍的路基横断面的三种基本形式，由于自然地形、地质条件的多样性，由此可派生出一系列类似的断面形式，它们在公路设计中经常被采用，故称为典型横断面。了解典型横断面的特点，对于结合地形正确地设计路基横断面是十分必要的。1 路堤常用的各种路堤形式如图1-4-5所示。(1)一般路堤：填土高度大于1m小于20m
11、的路堤。(2)矮路堤：填土高度小于lm，为排水常需设置边沟。(3)沿河路堤：路堤浸水部分的路堤边坡采用1：2，并视水流冲刷情况采用措施。(4)陡坡护脚路堤：当路堤的坡脚伸出较远且不稳定或坡脚占用耕地较多时，用护脚取代坡脚的路堤。(5)利用挖渠土填筑路基：这是农田水利建设与公路建设相结合的形式，但需要考虑渠道的水流是否影响公路的正常使用，以及路基在渠道设计水位的影响下强度、稳定性是否满足要求。2 路堑常用的路堑形式如图1-4-6所示。(1)一般路堑：路堑必须设置边沟，以排除路面积水；为拦截山坡上方的地面水流向路基在坡顶外至少5m处设置截水沟。路堑挖出的废弃土石方，置于地形下侧的路堑坡顶以外至少3
12、m，形成弃土堆。详细设计参见本教材路基路面部分。(2)台口式路堑：山体的自然坡面为路堑的下边坡，适用于地质状况良好的地段。(3)半山洞：半山洞适用于整体坚硬的岩石层上，为节省工程量采用的种形式，应用时注意公路的安全和建筑限界的要求。3半填半挖路基常用的半填半挖路基如1-4-7所示。(1)一般半填半挖路基：半填半挖路基是比较经济的断面形式，注意当原地面横坡大于1：5时，将原地面挖成台阶，以保证填土的稳定。(2)护肩路基：用于填土高度不大，但坡脚太远不易填筑时的情况护肩高度一般不超过3m。(3)砌石路基：用于地面横坡太陡，坡脚落空，不能填筑时。(4)挡土墙路基：挡土墙是不依靠路基独立稳定的结构物，
13、它也能支挡填方，稳定路基。(5)矮墙路基：用于挖方边坡土质松散，易产生碎落的情况。各种典型路基横断面要结合实际地形选用，且应以路基稳定、行车安全、工程量小和经济适用为前提。三、路基的附属设施为了保证路基稳定和行车安全，根据实际需要设置取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪等路基附属设施，这些都应视为路基主体工程不可缺少的部分。1取土坑与弃土堆公路土石方数量在调配过程中或在公路养护中，不可避免地会在公路沿线附近借土或弃土。在公路沿线挖取土方填筑路基或作为养护材料所留下的整齐土坑，称为取土坑。将开挖路基所废弃的土，按一定的规则形状堆放于公路沿线一定距离内称为弃土堆。无论借土或取土，首先要选择合理的
14、地点。一般应从土质、数量、占地及运输等方面考虑选点；其次要结合农田水利，改地造田，少占或不占良田，维护自然生态平衡合理选点，从而做到“借之有利，弃之无害”。10m以外，并不得长期积水危害路基或构造物的稳定。开挖路基的废方，应妥善处理，充分利用；如用于公路、农田水利、基建等，做到变废为宝，弃而不乱，对无法加以利用的弃土，应防止乱弃而造成水土流失，危害路基及农田水利，淤塞河道。废方一般选择在沿线附近低洼荒地或路堑下坡一侧堆放。沿河路基的废石方，条件允许时可以部分占用河道，但不能造成河道上游雍水，危及路基及附近农田。如需在路堑上侧弃土，要求堆弃平整，顶面具有适当横坡，并设置平台三角土埂及排水沟渠，如
15、图1-4-9所示。积砂或积雪地段的弃土堆，为有利防砂防雪，一般设在迎风一侧。路堑深度大于1.5m时弃土堆距坡顶至少20m。浅而开阔的路堑两旁不得设弃土堆。2护坡道与碎落台当路堤较高时，为保证边坡稳定，在取土坑与坡脚之间或边坡坡面上，沿纵向保留或筑成有一定宽度的平台称为护坡道。其目的是加宽边坡横距，减缓边坡平均坡度，护坡道愈宽，愈有利于边坡稳定，但工程量随之增加，根据实际情况，宽度至少为1.0m，并随填土高度增加而增大。一般情况下，护坡道宽度d为：h3.0m，d=1.0m；h36m，d=2m；h612m，d24m。碎落台通常设置在路堑边坡坡脚与边沟外侧边缘之间，有时也设在边坡中部，如图1-4-10所示，其作用是防止零星土石碎落物落入边沟，碎落台宽度一般为1.01.5m。兼顾护坡道作用，又适当放宽。对风化严重的岩石边坡或不良土质边坡，一般为1.01.5m，其顶部宽度大于0.5m，墙高12m。3堆料坪为避免在路肩上堆放路面养护用料，在用地条件许可时，可在路肩外绿或边沟外缘设置堆料坪，般每隔50100m设置一个，其长度为58m宽度为2m左右，如图1-4-11所示。