道勘设计说明书

一、设计内容及概况
二、平面设计
（1）方案说明
（2）平面设计原则与方法，平曲线的计算方法及计算书（3）路线平面图表达的内容及表示方法与绘制
三、纵断面设计
（1）方案说明
（2）纵断面设计的原则与方法
（3）纵断面设计计算书
（4）纵断面图的绘制与表达
四、横断面设计
（1）标准横断面各部分的尺寸确定方法
（2）典型横断面图的作用和意义
（3）逐桩横断面图的绘制方法
（4）超高与加宽的计算方法及计算书
（5）土石方计算与调配原则与方法
奓山至大集公路改建设计
（K0+000～K0+1200）
一．设计内容及概况
㈠设计内容
1.1.1 平面线形设计
设计计算及绘制“路线平面图”、填写“直线、曲线及转角表”
1.1.2 纵断面设计
计算并绘制“纵断面图”
1.1.3 横断面设计
绘制“标准横断面图”、“典型横断面图”及“逐桩横断面图”，计算并填写“路基表”、“土石方表”
1.2 概况
1.2.1课程设计简述及目的
本次课程设计，主要考察学生对各种计算、填写各种表格以及绘制道路的平、纵、横断面图的能力，据此来了解道路勘测设计的依据、程序、阶段及设计文件的组成和内容；掌握技术标准中有关线形设计部分的标准规定，并能根据具体情况应用技术标准；掌握路线设计的基本原理和方法，并能独立进行路线设计。

本次课程设计主要由学生独立完成自己的任务，部分数据源于实习时道路测量的原始数据。

便于考察学生的独立性，每个学生的数据各不相同，所设计的方案均不同。

本次课程设计的时间为期一周半，主要分平面、纵断面和横断面三大块。

1.2.2 课程设计道路概况
本次课程设计道路为多福农庄专用公路路线，这条路线位于多福农庄前，是一条多年未经改造的旧路，属平原微丘区，两边多为树林和果园，少量野生灌木，还有部分农用土地。

此路起伏虽不大，但起伏次数多，弯道也多，对于改建此路
有着一定的技术上的难度。

本次课程设计主要对这条多福农庄专用公路进行全面的改建设计，根据老师所建议的部分有关道路规范的书籍，按照一定的程序进行本次课程设计，如交通部颁《公路工程技术标准》。

本次课程设计的道路全长1036.919m，道路等级为三级，设计车速40km/h。

2 平面设计
2.1 方案说明
本次课程设计所设计的道路全长1036.919m，共设计了4个交点，分别是：k0+169.53、 k0+315.73、k0+538.128、k0+823.194。

本次设计的方案，采取直线、S形曲线和基本型曲线相结合的理念，尽可能多的使用旧路，本着使新路看起来平滑美观的外形为原则。

2.2 平面设计原则与方法
2.2.1 平面设计所采取的原则主要有以下几条：
（1）平面线形应直捷、流畅，与地形、地物相适应，与周围环境相协调（2）保持平面线形的均衡和连续
（3）注意与纵断面设计相协调
（4）平曲线应有足够的长度
2.2.2 以下几点在设计时应充分注意：
（1）长直线尽头接小半径平曲线
（2）短直线接大半径的平曲线
（3）平曲线与平曲线的组合
（4）高、低标准之间要有过渡
平面设计采取的方法：按照平面要素组合类型，本次课程设计中，平曲线线形设计采用基本型曲线和S形曲线两种。

2.3 平曲线设计的主要技术指标
三级公路，设计速度为40km/h
2.3.1 直线的设计标准
（1）直线的长度不宜过长——最大长度800m
（2）两圆曲线间直线长度不宜过短——最小长度
（3）同向曲线间——V≤40km/h，最小长度为100m 一般值为240m
（4）反向曲线间——V≤40km/h，最小长度为80m
（5）两相邻回头曲线间——应有较长的距离(V=40、30、20km/h分别为200、150、100m)
2.3.2 曲线段的设计标准
圆曲线半径一般值为100m，最小值为60m
2.4 填写“直线、曲线及转角表”
2.4.1 路线转角的定义与计算
转角是指交点处后视线的延长线与前视线的夹角，以α表示。

转角有左右之分，位于延长线右侧的，为右转角αy；位于延长线左侧的，为左转角αz。

在路线测量中，转角通常是通过观测路线右角β计算得到的。

当右角β<180º时，为右转角。

此时
αy=180º-β
当右角β>180º时，为左转角。

此时
αz=β-180º
例如：JD1中，β=127°2'22"，判断为右转角，则：
αy=180º-βº=180º-127º2'22"º=52°57′28″
2.4.2 曲线要素的计算
首先已知转角α、曲线的半径R、缓和曲线参数A、缓和曲线长度L，可计算出切线长T、曲线长度L、外距E、校正值J。

例如：
JD1中，转角为52°57′28″，R=130m，A=80.6226，缓和曲线长度为50m。

可计算：
β=Ls×180°/（2R×π）（°）=50×180°/(2×130×π)=11°1′6″
P= Ls2/(24×R)=502/(24×130)=0.801(m)
q= Ls /2- Ls3/(240×R2)= 50/2- 503/(240×1302)=24.969(m)
切线长
T=（R+p）tan(α/2)+q=（130+0.801）tan(52°57′28″/2)+24.969=90.124(m)
曲线长
LH=R（α-2β0）π/180°+2×Ls= 130×（52°57′28″-2×11°1′6″）π/180°+ 2×50=170.1574(m)
圆曲线长
LY= R（α-2β0）π/180°=130×（52°57′28″-2×11°1′6″）π/180°=70.1574(m)
外距
E=（R+p）sec(α/2)-R=（130+0.801）sec(52°57′28″/2)-130=16.129(m) 校正值
J=2T- LH=2×90.124-170.1574=10.0906（m）
2.4.3曲线主点桩号的计算（以JD1为例）
直缓点 ZH=JD1-T= K0+169.53-90.124= K0+79.406
缓圆点 HY=ZH+Ls= K0+79.406+50= k0+129.406
圆缓点 YH=HY+LY=K0+129.406+70.1574=K0+199.5634
缓直点 HZ=YH+Ls=K0+199.5634+50=k0+249.5634
曲中点 QZ=HZ- LH/2= k0+249.5634-170.1574/2= k0+164.4847
交点 JD=QZ+J/2= k0+164.4847+10.0906/2= K0+169.53(校核正确)
2.4.4 交点间距的计算
后一个交点-前一个交点+切曲差=交点间距
例如JD1与JD2之间的距离：
K0+315.73-K0+169.53+10.0906 =156.2906（m）
2.5 绘制“路线平面设计图”
本次平面设计主要是把野外敷设的中线资料点绘在图纸上，重点是曲线的绘制，注意道路平面设计图的内容及绘制要求。

步骤如下：
（1）选定路线平面图的比例尺，本次推荐选用1：2000绘制。

（2）采用极坐标法绘制道路中线平面图：根据给定的起始点的坐标、起始边的方位角，以及附件一（“直线、曲线及转角表”）中的交点间距和转角，计算设计路段的各交点坐标及各导线边的计算方位角。

采用距离、角度的极坐标法绘制路线导线。

（3）绘制平曲线：根据已有数据，计算所设计路段的各曲线要素及各中桩敷设的基础数据。

用切线支距法点绘各中桩位置。

（4）进行有关标注：标注导线、水准点、道路中线、交点、路线起讫点、百米桩、公里桩、曲线主点桩，曲线要素表等。

绘制道路用地范围线：根据横断面设计资料确定，找出各中桩的横断面方向，点绘出左右两侧的用地宽度，用折线连接各断面用地界。

（此项在横断面设计完成后进行）
3 纵断面设计
3.1 方案说明
纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。

本次课程设计主要采取纸上试坡的方法，在原有的中平测量的数据上，通过自己进行试坡获得一条平缓的竖曲
线，其中最重要的技术指标便是平包竖。

3.2 纵断面设计的原则与方法
3.2.1 纵断面设计的一般原则如下：
（1）应满足标准的各项规定。

（2）纵坡应尽量平顺。

起伏不宜过大和过于频繁。

尽量避免采用极限纵坡值；合理安排缓和坡段，避免“门槛坡”；连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段；越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。

（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件综合考虑。

如沿河线路线标高应在路基设计洪水频率洪水位以上，桥涵标高应在桥涵设计洪水频率洪水位以上。

平原微丘区应满足路基最小填土高度要求，保证路基稳定。

（4）纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调
（5）合理做到填挖平衡，降低造价，节省用地。

（6）依路线性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。

应综合考虑沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等因素。

（7）城市道路的纵坡及设计标高的确定，还应考虑沿线两侧街坊地坪标高及保证地下管线最小覆土厚度的要求。

3.2.2 纵断面设计的方法与步骤：
（1）拉坡前的准备工作：熟悉设计标准，点绘地面线，绘出平曲线示意图、写出地面标高、土壤地质情况等。

（2）标注控制点位置：控制性控制点、经济性控制点。

（3）试坡：前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点。

（4）调坡：将初定的坡度线与选线意图相比，若存在较大差异，则全面分析，找出原因；对照《标准》和《规范》检查是否存在超标以及平纵配合不适宜的情况，发现问题，进行调整。

（5）核对：根据调整后的坡度线，选择有控制意义的重点断面进行核对，检查是否有填挖过大、坡脚落空、挡土墙工程过大等情况。

若有，则应及时调整纵坡。

（6）定坡（定变坡点的位置和坡度，计算坡长和变坡点的高程）: 方法：（1）变坡点的位置：一般要调整在整10m桩上；
（2）坡长：根据相邻两变坡点的桩号计算得到；
（3）坡度：拉坡时确定；
（4）变坡点高程：根据路线起点设计高程、坡度、坡长依次计算确定。

3.3 纵断面设计的主要技术指标
三级公路，设计速度为40km/h。

公路最大纵坡规定：最大纵坡为7% 另外设计速度为40、30、20km/h的公路，改建工程利用原有公路的路段，经技术经济论证，可增加1%；
公路最小坡长规定：最小值120m，一般取160m
公路最大坡长规定：坡度为4% 对应最大坡长为1100m
坡度为5% 对应最大坡长为900m
坡度为6% 对应最大坡长为700m
坡长为7% 对应最大坡长为500m
坡长为8% 对应最大坡长为300m
《标准》规定：缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不小于最小坡长。

3.4 纵断面设计
3.4.1 各变坡点高程计算：
例如已知1号变坡点K0+310的高程为20m，2号变坡点K0+540的坡度i1=2.3696%。

则可计算2号变坡点的高程
变坡点1高程=20m+230×2.3696%=25.45m
3.4.2 竖曲线要素的计算：
例如1号竖曲线：已知变坡点桩号为K0+310.00，高程为20，i1=0
i2=2.3696%,竖曲线半径R=5000m。

则可计算：
ω= i2- i1=2.3696%-0=2.3696%，为凹形。

曲线长 L=Rω=5000×2.3696%=118.48m
切线长 T=L/2=118.48/2=59.24m
外距 E=T2/(2R)= 59.242/(2×5000)=0.3509m
3.4.3 计算设计高程：
3.4.3.1 直线段
第一段直线的设计高程计算：
已知起点桩号为K0+000，高程为20m，坡度i=0。

则计算桩号为K0+020处的设
计高程为：
横距X=(K0+020)-(K0+000)=20m
设计高程=20+20×0=20m
K0+250.76处的设计高程：
横距X=（K0+250.76）-（K0+000）=250.761m
设计高程=20+250.76×0=20m
3.4.3.2凹形竖曲线
1号凸形竖曲线设计高程的计算：
已知变坡点桩号为K0+310，高程为20m，ω=2.3696%,竖曲线半径R=5000m。

经
计算切线长T=59.24m，E=0.3509m。

则可计算：
竖曲线起点桩号=（K0+310）-59.24=K0+250.76
竖曲线终点桩号=（K0+310）+59.24=K0+369.24
竖曲线起点高程=20-59.24×0=20m
K0+280处的设计高程：
横距X=（K0+280）-（K0+250.76）=29.24m
竖距h=X2/(2R)=29.242/(2×5000)=0.0855m
切线高程=20-29.24×0=20m
设计高程=20+0.0855=20.0855m，取20.09
3.5 填挖的计算
填挖=设计高程-地面高程（“+”为填，“-“为挖）
例如：
K0+180处：20-20.25=-0.25，为挖方
K0+220处：20-19.15=0.85，为填方
4 横断面设计
4.1 标准横断面各部分的尺寸确定方法
通过查《标准》，三级公路，设计速度为40km/h，路面宽度为7m，路肩宽度为0.75m，路拱坡度为2%，路肩坡度为3%，双车道。

横断面绘图比例采用1:100。

4.2 典型横断面图的作用和意义
典型横断面图又称为一般横断面图，应选取有代表意义的断面进行绘制，如全填断面（即路堤式）、全挖断面（即路堑式）、半填半挖（即半堤半堑）以及其他代表意义的断面。

其作用是指定路幅外的道路横向尺寸、形状如填方路段边坡度、护坡道的设置条件、挖方路段的边沟（深、宽、形状）、路堑边坡度、截水沟等等，关键在于尺寸的表示要完整，不需要绘出桩号。

4.3 逐桩横断面图的绘制方法
4.3.1 逐桩横断面图，即绘制每个中桩点位的横断面图。

绘制横断面图应注意以下几点：
（1）应特别注意横断面的绘制顺序应该从下至上、从左至右绘制；
（2）应特别注意有加宽、超高情况时的横断面图的绘制方法；
（3）应特别注意横断面面积计算的准确性。

4.3.2 进行逐桩横断面设计并绘图的绘制步骤方法：
（1）绘制横地面线；
（2）抄录有关数据；
（3）确定标准横断面；
（4）画出各横断面设计线（戴帽）；
（5）画出排水构造物以及取土坑、弃土堆、绿化等；
（6）检查、修饰描绘。

4.4 超高与加宽的计算
4.4.1 平曲线加宽设计的计算
当平曲线半径R＜250m时，设置加宽，根据平曲线的半径选择加宽值，三级公路选择三类加宽。

加宽设置在平曲线内侧，设有缓和曲线的平曲线，加宽过度段采用与缓和曲线相同的长度。

加宽过渡方式采用比例过渡。

例如：JD1半径R=130m，查得加宽值b=1.5m,加宽过渡段长度L=50m，起点桩号为K0+79.406，终点桩号为K0+249.564。

则可计算相应加宽值：
第一缓和曲线段上的点：
K0+100处：Lx=(K0+100)-(K0+79.406)=20.594m
bx=Lx*b/L=20.594×1.5/50=0.61782m，取0.618m
圆曲线上为全超高，其上各点加宽值b=1.5m.
第二缓和曲线段上的点：
K0+220处：Lx=（K0+249.564)-(K0+220)=29.564m
bx=Lx*b/L=29.564×1.5/50=0.88692m，取0.887m
4.4.2 超高设计计算
已知路拱横坡度iG=2%,路肩坡度iJ=3%,路肩宽度bJ=0.75m,路面宽度B=7m。

4.4.2.1 直线段上的点
外缘：h=0m
中线：h'=bJ*iJ+B*iG/2=0.75×3%+7×2%/2=0.0925m，取0.09m
内线：h"=0m
4.4.2.2 缓和段上的点
例如JD1处，查得iH=3%.，p=1/100.绕内边线旋转。

起点桩号K0+79.406。

超高过渡段长度：Lc=B'*△i/p=7×3%/1/100=21m<50,所以取Lc=50m.
临界断面距过渡段起点：x0=iG*Lc/iH=2%×50/2%=50m
当x≤x0时，
K0+100处：x=(K0+100)-(K0+79.406)=20.594m
外缘：hc=bJ*(iJ-iG)+[bJ*iG+(bJ+B)*iH]*x/Lc=0.75×(3%-2%)+[0.75×2%+(0.75+7)×2%]×20.594/50=0.07752m，取0.08m 中线：h'c=bJ*iJ+B*iG/2=0.75×3%+7×2%/2=0.0925m，取0.09m
内缘：h"c=bJ*iJ-(bJ+bx)*iG=0.75×3%-（0.75+0.618）×2%=-0.01m 因为x0=Lc，不存在x＞x0，当x=x0,超高过度完成，进入圆曲线。

4.4.2.3 圆曲线上的点
K0+140处：
外缘：hc=bJ*iJ+(bJ+B)*iH=0.75×3%+(0.75+7)×2%=0.18m
中线：h'c=bJ*iJ+B*ih/2=0.75×3%+7×2%/2=0.09m
内缘：h"c=bJ*iJ-(bJ+b)*ih=0.75×3%-（0.75+1.5）×2%=-0.02m
4.4.3 施工时中桩填挖值
设计高为挖：K0+100处：1.08-0.09=0.98m （挖）
设计高为填：K0+220处：0.85+0.09=0.95m （填）
4.5 土石方计算与调配原则与方法
4.5.1 土石方调配目的：
（1）确定填方用土来源、挖方弃土的去向，计价土石方的数量和运量等。

（2）合理地解决土石方平衡与利用问题。

（3）避免不必要的路外借土和弃土，少占耕地，降低造价，减轻环境破坏
4.5.2 土石方调配原则：
（1）先横向，后纵向。

回头曲线优先考虑上下线的土方竖向调运。

（2）一般不作跨沟调运以及上坡调运。

（3）选用适当的运输方式，确定合理的经济运距。

（4）综合经济运距、占地、青苗赔偿、农业生产等考虑移挖作填和借土。

（5）不同的土方和石方应根据需要分别进行调配。

（6）要妥善处理借土和弃土。

4.5.3 土石方调配方法：累计曲线法、调配图法、土石方计算表调配法等。

4.5.4 土石方调配步骤：
（1）土石方数量计算与复核，标注可能影响调配的桥涵位置、陡坡、大沟等。

（2）作横向调配，计算并填写表中“本桩利用”、“填缺”、“挖余”各栏。

并进行填挖闭合核算。

填方=本桩利用+填缺，挖方=本桩利用+挖余。

（3）确定合理的经济运距。

（4）拟定调配方案，并填写于表中。

（5）确定借土、弃土地点，并填表。

（6）分页进行闭合核算。

填缺=纵向调运+借方，挖余=纵向调运+废方。

（7）本公里调配完后，进行本公里合计和总闭合核算。

填缺=纵向调运+借方，挖余=纵向调运+废方，（跨公里调入方）+挖方+借方= （跨公里调出方）+填方+废方。

（8）一般在本公里内进行，必要时可跨公里调配，但应注明。

（9）每公里土石方数量计算与调配完成后，汇总列入“路基每公里土石方表”，并进行全线总计与核算。

4.6 路基土石方量表的计算
4.6.1 填挖平均面积的计算：为相邻两桩号面积之和的一半。

如：K0+000和K0+020处：
填：（0.019+0）/2=0.0095m2
挖：（1.129+3.078）/2=2.1035m2
4.6.2 距离的计算：相邻两桩号之差。

如：K0+000和K0+020处：
(K0+020)-(K0+000)=20m
4.6.3 挖方总数量计算：挖方平均面积*距离
如：K0+000和K0+020处：
2.1035×20=42.07m３
4.6.4填方总数量计算：填方平均面积*距离
如：K0+000和K0+020处：
0.0095×20=0.19m３
4.6.5 利用方数量计算：
本桩利用：若此处有挖方，又有填方，则先用挖方来填补。

例如：K0+180处：
挖方面积为1.279m2，填方面积为0.478m2，则此处的本桩利用为0.478㎡。

填缺：0.478-0.478=0㎡
挖余：1.279-0.478=0.801㎡。