《公路勘测设计》课程设计指导书 - 图文

《道路勘测设计》

课程设计指导书

一、

目的

通过本设计使学员学会运用国家行业、部门有关技术标准和设计规范进行道路勘测设计工作的

基本方法；使学员得到应用本门课、专业基础课和其它专业课的基本知识进行道路勘测设计工作的初步训练；培养、提高学员综合运用知识、解决问题的能力。

二、

设计依据和基本资料

（一）设计依据

1、《公路工程技术标准》（中华人民共和国交通部标准）JTG B01—2003 2、《公路路线设计规范》（中华人民共和国行业标准）JTG D20—2006 3、《公路路基设计规范》（中华人民共和国行业标准）JTG D30—2004

4、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（中华人民共和国交通部）2008年开始执行。 （二）参考资料及本设计基本资料 1、参考资料

《公路勘测设计》（孙家驷 编 人民交通出版社 2005年5月版）（以下简称教材） 2、路线设计资料

（1）比例尺为1：2000的地形图一张，该图位于南宁—宾阳公路某段。图内等高线间距为2m。 （2）地图中，A为道路路线起点，B为路线终点，A、B点地面高程为设计高程。

（3）该地区属山岭重丘区。为简化设计，假定全线土壤地质为：地表2m以内为一般性粘性土，2m以下为中薄层砂、砾岩。全线无不良地质地段，无地下泉水露头。

（4）假设A点座标（36754.00，43287.00），A点到其右上方山头的△--三点角（以D代替）的方位角是A=16″10′19.77″。AD=410米。

（5）设计道路等级：三级公路，设计速度30km/h。 三、设计方法及要求 （一）平面设计

1、纸上定线（见教材第258、259页，2、放坡定线）

纸上选线的方法和步骤按教材方法逐步进行。完成修正导向线后，因在山坡横坡较陡，坡形变化较大的坡面上，导向线是一条以短直线为主的折线。如下图1。

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c，d，??，如以这条折线的转折点为路线交点（JD）进行路线平面设计，路线的直线及曲线都不能满足技术标准或规范的要求，为满足要求及改善线形，必须在这些坡度点之间进行穿线。穿出的直线尽量通过多数坡度点。图中1-2及2-3为穿出的两条直线，这两相邻直线交点为2，即是交点（JD）。

2、全线穿线完毕，各个JD点都已确定，便可测量交点的路线转折角α。测量方法是用测量专用的大半圆测角器进行。为提高测量精度，建议用正切法测量。测定α角应分清道路左转或右转，不能弄错。

转角α测定完毕，即根据地形、地物等实地情况选择平曲线半径及缓和曲线长度，试算平曲线元素，试布置平曲线，检查路线是否满足平面布线要求（如曲线长度、夹直线长度等），若符合要求，可进行一上个交点的计算，否则重新调整路线，直到符合要求为止。

3、中线丈量及设置路线里程桩 路线起点A，里程为K0+000。丈量的路线如为直线段，地形没有变化时，每隔20米设一中桩（称整桩），每个整桩里程都是20米的倍数，曲线主点桩按计算设置，曲线上其余桩参照教材第444页表10-5要求设置。里程桩记数取至小数后3位。

本设计要求把所设置的每个里程桩都写在路线平面设计图上，里程标注要垂直于道路中线。

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在交点处（JD），不论转角α大小，均须设置平曲线，平曲线具体测设方法见教材第十章。 4、计算各个中桩坐标，为日后施工放样提供依据。里程桩，逐桩坐标表形式如下表1 表1 桩号

5、路线平面设计图

路线平面设计图是路线平面设计最主要的设计成果之一。图内要提供或标注的资料见教材第89--90页。其中直线、曲线及转角表可直接画在该图下方予留的空白框内。表的内容如下表面2：

表2：直线、曲线及转角表 交点编里号 程 x y al aR R 交点 坐标 转角 曲线元素 曲线位置 直线长及方向 直交计线点算Ts Ls E D ZH HY QZ YH HZ 长间方度 距 位角

（二）中桩高程测量

中桩设置完成，即进行中桩地面高程测量。实地测量时该项工作是用水准仪分基平组和中平组分别进行。中平组测量以基平组设置的水准点为测量为基准。每组测量都有严格的精度要求。

本课程设计为纸上选线。中桩水平测量是在图上进行。根据中桩在地形图上等高线的位置，进

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坐标（m） x y 行判读。判读精度应达到小数后一位。

（三）横断面测量

横断面测量也是在地形图上进行。每个中桩横断面测量方向必须是中线的法线方向。测量具体方法如下：

1．画出需测量中桩的法线；

2．依次读出法线与等高线相交各点与中桩的水平距离、高差；

3．记录水平距离、高差数据，分左右（路线前进方向左侧为左）记录。记录表格如下：

横断面测量记录表

左 侧 2(高差)。。。。。。。。。。。。。；6(? 水平距离)桩 号 K10+234 右 侧 2(高差)3(水平距离)；。。。。。。

（四）路线纵断面图绘制及道路纵断面设计 1、纵断面图绘制

路线纵断面图形式如教材第110页，图4—8；详细图参照课程复印世纪工程设计图材料。国内各设计单位所用图各栏的排列顺序不尽一样，但内容基本相同。实际纵断面按3号图纸规格绘。也可以每一公里路线在一张图上画完，图纸长度允许超过450mm，按实际需要加长。本设计总里程稍超过一公里，为节约纸张，也便于绘制，允许全路线长的纵断面设计图全画在一张纸上。

纵断面图中，纵向表示高程、横向表示里程。高程和里程两个方向采用比例尺不同。高程比例用1：200，里程比例用1：2000。

纵断面图各栏名称及每栏尺寸见图2。尺寸单位为毫米。

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2、填写各栏资料、数据 （1）“里程及桩号”栏

里程由平面设计图中抄来（实地工作是由外业平曲线测设记录手簿中抄来），每个桩必须严格对准其所在位置，小数点刚好落在其位置上。因为一张图绘一公里，所以每个里程桩号Kn+×××.××前面的“Kn+”都相同，不必抄入。如是曲线桩，在核桩号之前加注曲线主点符号。本课程设计采用桔红色毫米方格计算纸绘制。

（2）绘平曲线栏

本栏表示路线平面状况，表示路线是直线还是曲线，表示它们的长度，曲线半径的大小，曲线的起止点和路线的转向关系。本栏为道路纵断面及纵向组合设计提供资料。如图3。当路线为直线时，在栏中绘水平直线，当路线到达曲线路段，直线随即转向。曲线段完毕，又转回到水平直线段。曲线段的曲线开口方向表示路线的转变方向，路线右转开口向下、左转开口向上，每个转变的起止都和平曲线的起止里程一一对应。在弯曲部分的外侧标注交点号，在内侧标注曲线基本资料，如平曲线半径R，转角α，外距E等，各单位标注资料多少，不尽相同，只有半径是必不可少的。具体画法见下图3。

（3）地面高程栏

从中线水准测量记录表中抄来各里程桩的地面高程，每个桩的高程位置必须对准该里程位置。 （4）土壤地质栏

从野外土壤地质调查资料记录中抄来。本次设计按所给资料填写。

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3、点绘地面线 （1）绘水准标尺

在路线起点，土壤地质栏上方绘制水准标尺，一般水准尺画双竖直平行线，且每隔10mm绘黑白间距。每黑白格表示高程2米。

水准标尺的高程标记，以能容纳本图高差为准。为达到这个目的，标注前，应仔细分析地面高程栏内各中桩高程，找出最高点及最低点的高差，把此高差与水准尺所能容纳高差相比。如果水准尺容纳高差大于地面高差，表示此图的地面线可在纵断面图的绘图栏内一次绘完，这时水准尺的最下方（距土壤地质栏顶20mm处），标注该公里最低点高程（标整米数）。继而按此比例向上标注，直到尺顶。如果地面高差大于水准尺容纳高差，表示绘图栏内不能连续绘完本公里高程，必须分段绘制。每段的绘法与上相同。

（2）点绘地面线

根据每个中桩所在里程位置及高程位置，可在绘图栏中找到该点的位置，并把这点绘在图上。用直线把相邻两个点连接起来，便得一条上下起伏的折线，这条折线称地面线（也称黑线）。

4、纵断面设计

纵断面设计一般也称拉坡。在地面线及横断面地面线画出后进行。纵断面设计影响因素众多，各项技术要求较严格。所以，必须应用综合知识，反复比较，才能设计出比较满意的纵向坡度来。见教材第四章第三节相关内容。

5、竖曲线设计

见教材第四章第三节相关内容。 6、纵断面与横断面的线形组合设计

这是关系到公路线同地形、地物、景观、视觉等的协调关系，是较深层次的问题。好的线形组合可以保证行车安全，舒适与经济等。具体要求及处理方法见：《路线设计规范》第9章及教材第四章第五节相关内容。

7、纵断面设计在设计坡度栏内的表示

纵断面设计时，变坡点一般设在中桩的整数桩上。在设计在坡度栏内，对准变坡点。画一坚线，在这坚线两侧表示两个不同的设计纵坡。在这竖线的右侧标注该变坡点的中桩里程，左侧标注该点的高程。纵坡为水平路段时，在栏内面一通过中间的水平线，线上标注该坡段的坡度“°”，线下标该坡长度。路段非水平时，如升坡，在该段画一上升的倾斜线，线上标纵起度（%），线下标该坡的坡长；下坡时，倾斜线相反，坡度及坡长标注方法同前。

纵坡度以百分数表示。取小数后一位。这种取小数后一位是其真正计算值，不能四舍五入。如果不符，应少量调整（升高或降低）变坡点高程，直到满足要求为止。

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纵断面的纵坡设计完成（包括竖曲线设计），即在图上用较粗的实线画定纵坡设计线，这条设计线也称红线。

8、设计高程的计算

纵坡设计完成，即进行各中桩设计高程计算。 （1）直线坡段上中桩设计高程的计算

纵向坡度在非竖曲线范围内，每个里程桩的设计高程H，按公式计算：

H=h1±L×i (m)

H---纵坡路段任一里程的设计高程 h1---垓坡段变坡点高程（m）

L---由变坡点至要计算设计高程点的距离（m） i---设计纵坡度（%）

计算时，上坡取“＋”，下坡取“－” （2）竖曲线范围内设计高程计算 按下式计算：

H=H1±Y (m) H---欲求点设计高程(m)

H1---欲求点的切线高程，即直线坡按段上式（H1=h1±L×i）求得的该点高程， 因其处于竖曲线切线内，故称切线高程。 Y---竖曲线的改正值（见竖曲线设计） 凹形竖曲线取“＋”，凸形竖曲线取“－”。 9、填挖高度计算

填挖高度也称工作高度，其值h按下式计算：

H=H－H1式(m) H---设计高程 (m) H1---地面高程 (m)

计算结果如为正值，表示该桩为填，如果为负值，表示该桩为挖。 10、竖曲线符号标注

竖曲线在绘图栏内标注方式见复印设计图，竖曲线开口向下，表示凸形竖曲线，开口向上，表示凹形竖曲线，在开口内列出竖曲线半径，切线长及外距等数值。

11、标注桥涵有关资料

在图上应根据桥涵设计有关资料，在相应位置上标注，具体标注方法及内容见复印设计图。

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12、标注水准基点资料

根据水准基点（BM点）测量资料标注，用竖直线对准基点所在中线里程桩处表示。竖线左侧注明水准基点所在中线里程桩处表示。竖线右侧提供该BM点高程。（如图4）。

13、注明本图编号

在每张图的右上角绘一小表，标明该图的编号及有关资料。 14、填图标栏有关设计单位应该填写的内容。

（五）横断面设计（路基设计） 1、横断面地面线的绘制

测量完路基横断面后，应立即绘制其地面线，横断面按3号图绘制，本课程设计用与纵断面图相同的桔红色毫米方格计算纸绘制。比例尺为1：200。每张图都从左下角开始，顺序向上排列，一列排满，又从下端开始第二列??。一张图画满又开始新的一张，一公里绘完最后一个桩，但又未满一张图纸时，要留空。新的一公里取另一一张从头开始。横断面在图内的上下、左右间距要事先考虑，以所绘地面线及路基设计图不互相交叉为宜。每个横断面图下应标注内容（见下图5）。

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（1）里程桩号。如是曲线桩，应加注主点符号。

（2）以粗线“+”表示中桩位置，地面线用细实线，路基设计线用中粗实线，路面线用粗实线表示。

（3）当路基设计完毕，每个横断面下方一般应标注下列资料：填挖高度T（W），中线至左、右侧路基边缘的宽度BL，BR，填挖面积AT、AW，中桩至左、右侧坡脚或坡口的距离及它们的高差。

每张图画完，在图右上角绘小表，注明该图的编号。 2、横断面设计（路基戴帽）的步骤 （1）直线路段上横断面设计步骤

见图6，先从纵断面图上抄来每个中桩的工作高度，从而确定设计高程是在本桩地面之上或之下，然后沿路中线向两侧各量一半路基宽度，得A、C两点，连结AC，得路基顶面线。通过A、C点作路基边坡线，与地面线相交，便构成直线段上路基横断面图。

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（2）圆曲线路段（HY至YH）上横断面设计步骤。

在每个弯道上，在圆曲线部分HY、YH桩都要标注点符号，表示在这两个桩之间所有里程桩都在圆曲线上，同时在弯道第一个中桩下方标注弯道半径，转角方向，加宽值、超高值等（可从“路基设计表”抄来），然后按下述步骤绘图（见图7）。

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①确定设计标准高度位置（图中填土高度为T），由中桩地面向上量T。 ②由设计标高线处，向弯道内侧量路基宽度的一半（B/2），得A点。

③由A点向路中线作一倾斜线，此倾斜线的倾斜坡度等于超高横坡度ic，这倾斜线与中线相交后，向弯道外侧延长到C点，使中线到C点的距离等于半路基（B/2）宽度，C点即为路基外侧边缘点。

④顺此倾斜线通过A点向弯道内侧延长到D，使AD=Bc（加宽值），D为路基内侧边缘点。连结DAC，得路基顶面线，

⑤分别过C、D点，作1：m的边坡线，交地面线，即得弯道圆曲线路段上的路基横断面图。 （3）弯道缓和段上路基横断面图的画法

画法与圆曲线路段上的画法一样，只是各个桩的超高值和加宽值都不同，从《路基设计表》抄来后，按（2）相同步骤画法。

（4）如为挖方路段，路基两侧还要根据情况设置排边沟或截水沟。本设计的路基排水边沟用矩形浆砌石边沟。边沟及截水沟断面尺寸，见《路基横断面标图》。

3、路基横断面面积计算

见教材第五章192页，一般采用积矩法计算，计算结果取小数后一位数（即0.1m2）。填、挖面积分别计算，分别记录，填方及分别填土、填石，也应分别计算分别记录。

4、路基上土石方计算

路基土石方计算一般采用表格法计算。见复印材料《路基土石方数量计算表》，具体计算步骤： （1）抄里程桩表。为方便计算，第一页抄完，第二页开始时，重抄第一页的最后一个桩号，其它页依此进行。

（2）从横断面设计图上，抄来每个桩的填挖面积填于表中相应栏内。 （3）依次计算平均断面积和距离。 （4）计算挖方分类及数量

注意自第9列之后，土石方数量不取小数，只取整数，而且，各挖方土、石成分之和必须等于挖方总量，否则后续计算错误。

挖方各类土、石数量是根据挖方横断面面积计算中各类土、石所占总面积的%来计算的，为此，计算挖方面积时，要大略估计各类土、石所点挖方总面积的%并分别填于第10、12、14、16、18、20栏中，以便计算。

（5）利用方数量及运距栏 ①本桩利、填缺、挖余栏

本桩利用（第24、25列），实际是指在本路段内的横向土石方利用调运。

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填缺和挖余是下步纵向调运的依据。 ②远运利用纵向调配

本桩有填缺，相邻近的桩有挖余，把邻桩的挖余调到本桩填筑路基的过程便为纵向调配利用。 调配数量及土、石类别，根据填方需要及邻桩剩余数量及类别而定。

调配的数量一定要满足填缺数量的需要，而填方所需土、石类另可根据具体情况确定。一般填方所需土、石类另尽可能满足，但有些情况可以互相代用。如某桩填土120m3，但邻桩挖余土方仅余40m3，挖余石方200m3。调配利用时，先利用土方40m3，尚欠填土方80m3，可用石代土进填筑路基，为此调80m3石代替土，但为了区别起见，在调配数量中，这80m3代土的石，用“（）”括起来。这样所挖石方仍然余120m3，这石方，如果不再有别的利用，便成为废方。调配时不能以土代石进行填筑。

纵向调配利用除了满足数量需要外，还要考虑调配运输距离及方向。调运距离称运距。为方便计算，运距计算以调出土石方路段的中心里程和调入路段中心里程差表示。

计算运距时，先扣除免费运距（免费运距因采用不同的运输方式而异，本设计用人工运输，免费运距为20m），然后以单位运距来计算调配距离。

一个单位运距为10m，即调运距离扣除20m后，余下的距离用10米除（除得结果只取整数，小数四舍五入），所得结果即为单位运距数。单位运距数一般都标在一个小圆内。

纵向调配利用的标注方法：调配方向用带箭头的框线表示，框线上下写调配的土石方数量。如果以石代土，需用括号把其数位括起来。在框号侧边标注调配的单位运距数量，如果调配运距在免费运距范围内，便没有单位运距数量。

纵向调配的调配距离应通过经济运距计算确定。如果调运距离超过经济运距过多，可考虑用借方。

（6）借方、废方及总运量栏

借方是当纵向调配运距超过经济运距过多，或其它原因而在路基两侧适当地点挖土石来填筑路基，数量根据所缺部分确定。运距单位计和纵向调配计算方法相同。

废方是余方经纵向调配后余下而无作其它用的土石方，其运距视丢弃地点而定，在计算时同样要扣除20m的免费运距。其运距单位数用小圆圈括起来后标在数量的下方。

总运量是：借方数量×运距＋（单位）废方数量×运距（单位） 路基土石方数量计算表，计算完毕应进行合计并复核。

（六）路基设计表的计算填写

桩号、平曲线、竖曲线、纵坡、地面标高、设计标高、填挖高度等可从纵断面设计图抄取。

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路基宽度，直线路段为左右宽，曲线路段，根据平曲线半径R的大小查教材表5-30或通过计算宽值。加宽方向都在内侧。

路基边缘及中桩及设计标高之差栏

因设计标高是指未设超高及加宽前，路基边缘的标高。直线路段没有超高及加宽。所以，路基边缘与设计标高之差为零。中桩因设路拱的关系，所以直线路段中桩比路基边缘高出h，其值是：

h=b×ij +B/2×ig (m) 式中：h---路基中线比路基高数值

B/2---行车道宽度的一半(m) b---路肩宽度(m) ig ---路拱横坡（%） ij ---路肩横坡（%） 曲线路段

因平曲线半径（R）琐，有不同的超高及加宽值，使路基边缘、路中桩与设计标高之差各不相同。具体见教材第五章第三节有关公式计算后填表。

施工时中桩（填、挖高度）栏

施工中中桩（填、挖高度）=填挖高度（栏）－路基边缘及中桩与设计标高之差栏内的“中”安一栏的数值。

计算结果填在相应的填或挖栏内。

表内其后各栏，如“边坡”、“护坡道”、“边沟”??等各栏，可按各桩的横断面设计图资料填写。

备注栏内

开始时填本路线的路基一般资料，如： 路面宽度：b= m 路肩宽度：a= m 路拱坡度：ig= % 路肩坡度：ij= %

以下里程桩号如为平曲线，应在平曲线的范围内，注明该平曲线的圆曲线部分以下两个资料： 超高横度：ic= % 加宽度：Bj= m

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（七）路基标准横断面图 见课程复印参考资料。

有关挡土墙、砌石护坡、护肩、高填深挖路基的边坡、排水沟、截水沟等都应符合规范的要求。 本设计路基边沟采用梯形土质边沟，沟宽和沟深都取用0.4米。 路基标准横断面图用3号图纸绘制。 四、设计文件的说明及文件装订

（一）本设计的设计文件说明各人可自选决定。实际工作中应按交通部颁发的《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（简称《办法》）的规定编写。

（二）文件装订

本设计文件（实际为一个不完整的设计）的装订顺序亦应按《办法》规定顺序排列后装订。其中纵断面设计图长度超过3号图纸规格，应按3号图折好。

说明：本课程设计要求绘图计算等内容均手工完成，不得使用工程设计软件计算。目的是使得学员充分理解相关设计内容。所有图纸绘制均采用桔红色毫米方格计算纸铅笔绘制。表格用计算机打印A3空表，然后手工计算填写。

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（七）路基标准横断面图 见课程复印参考资料。

有关挡土墙、砌石护坡、护肩、高填深挖路基的边坡、排水沟、截水沟等都应符合规范的要求。 本设计路基边沟采用梯形土质边沟，沟宽和沟深都取用0.4米。 路基标准横断面图用3号图纸绘制。 四、设计文件的说明及文件装订

（一）本设计的设计文件说明各人可自选决定。实际工作中应按交通部颁发的《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（简称《办法》）的规定编写。

（二）文件装订

本设计文件（实际为一个不完整的设计）的装订顺序亦应按《办法》规定顺序排列后装订。其中纵断面设计图长度超过3号图纸规格，应按3号图折好。

说明：本课程设计要求绘图计算等内容均手工完成，不得使用工程设计软件计算。目的是使得学员充分理解相关设计内容。所有图纸绘制均采用桔红色毫米方格计算纸铅笔绘制。表格用计算机打印A3空表，然后手工计算填写。

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