道路横断面设计方法、土石方计算与调配 ppt课件

第5章 横断面设计
横断面设计方法、土石方计算与调配
（第19讲）
教学内容： 横断面设计方法与步骤 横断面设计成果 横断面图绘制方法 横断面面积计算方法 路基土石方数量计算及调配
重点解决的问题：
1. 如何绘制路基横断面设计图？ 2. 计算路基横断面面积有几种常用方法？计算原理是什么？ 3. 为什么要进行土石方调配？借方、废方、计价方怎样计算？
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横断面图绘制方法
1．在计算纸上绘制横断面的地面线。 地面线是在现场测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地形图上内
插获得。 横断面图的比例尺一般是1：200。
2．绘出设计线：“戴帽子”
3. 绘出路基防护及加固设施的断面图。 4．绘出路基排水设施的断面图。 ➢ 根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、排灌渠等的位置和 断面形式。
1 n
A 2 i1 (xi yi1 xi1 yi )
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5.7.2 土石方数量计算
1. 平均断面法： 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断
面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：
V
1 2
( A1
A2 )L
A2
A1
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5.7.2 土石方数量计算
1. 平均断面法： 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断
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5.7 路基土石方数量计算及调配
5.7.1 横断面面积计算
1. 积距法：（条分法） ▪ 适用于不规则图形面积计算。 ▪ 把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再
乘以条宽即为该图形的面积。
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5.7 路基土石方数量计算及调配
4. 编制路基土石方数量计算表 5. 编制每公里路基土石方数量表
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5.7.3 路基土石方调配
▪ 土石方调配的目的：确定填方用土的来源、挖方弃土的去向；以及计价 土石方的数量和运量等。
▪ 填方土源：附近挖方利用
▪
借土
▪ 挖方去向：调往附近填方
▪
弃土
▪ 1. 土石方调配原则
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5.6.1 横断面设计步骤
2. 路基横断面设计所需要的设计资料
（1）平曲线资料：半径、缓和曲线、偏角、曲线位置（交点桩号）等； （2）每个中桩的填挖高度； （3）路基宽度，路面宽度（分别确定左右侧宽度）； （4）各中桩的超高值； （5）路基标准横断面图式（典型横断面 ）； （6）路基边坡坡度值； （7）边沟、截水沟的形式及尺寸； （8）弯道上视距的是否得到保证（视距台设计）。

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5.6.2 横断面设计成果
▪ （1）路基标准横断面图 ▪ （2）路基设计表
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5.6.2 横断面设计成果
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5.6.2 横断面设计成果
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5.6.2
▪ （1）路基标准横断面图 ▪ （2）路基设计表
（3）路基横断面设计图 （4）路基土石方计算表 （5）其他成果
面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：
1 V 2 ( A1 A2 )L
2. 棱台体积法： 若A1和A2相差甚大，则与棱台更为接近。其计算公式为：
1 V 3 ( A1 A2 A1A2 )L
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5.7.2 土石方数量计算
3. 土石方数量计算应注意的问题： （1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）； （2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）； （3）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、 挖方增加）； （4）大中桥位处所占的路基土石方应扣除。
▪ （1）就近利用，以减少运量；
▪ （2）不跨沟调运；
▪ （3）高向低调运；
▪ （4）经济合理；
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1. 土石方调配原则 ▪ （1）就近利用，以减少运量； ▪ （2）不跨沟调运； ▪ （3）高向低调运； ▪ （4）经济合理； ▪ 应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的
比较）。 ▪ 远运利用的费用：运输费用、装卸费等 ▪ 借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费 ▪ （5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基
5.7.1 横断面面积计算
1. 积距法：（条分法） ▪ 适用于不规则图形面积计算。 ▪ 把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再
乘以条宽即为该图形的面积。
▪ 每个小条块的近似面积为： Ai bhi
横断面面积：
n
A bh1 bh2 bh1 bhn b hi i 1
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5.6 横断面设计方法及成果
5.6.1 横断面设计步骤
1. 公路横断面设计内容
（1）确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）； （2）确定路基高度：纵断面设计完成； （3）路基横断面形状设计：直线式边坡
折线式边坡 台阶形边坡； （4）边坡坡度确定；路堤及路堑边坡 土质与岩石边坡 （5）绘制横断面图； （6）横断面面积计算及土石方数量计算与调配。
横断面设计成果
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横断面图绘制方法
1．在计算纸上绘制横断面的地面线。 地面线是在现场测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地形图上内
插获得。 横断面图的比例尺一般是1：200。
2．绘出设计线：“戴帽子”
K5+300.00 T=2.52
K5+300.00 右：3.7, -0.17, 12.7, -1.07, 25, -2.31 左：6.4, 0.82, 8.7, 1.3, 13.58,1.79, 25, 2.87
稳定和人工构造物的材料供应。 ▪ （6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。
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2. 土石方调配方法
▪ （1）土石方计算表调配法：公路设计文件推荐方法。 ▪ （2）累积曲线法 ▪ （3）调配图法
▪ 土石方调配后，应按下式进行复核检查：
▪
横向调运+纵向调运+借方=填方
▪
横向调运+纵向调运+弃方=挖方
+650，+900桩号的横断面设计图，并计算横断面面积。 （比例尺1:200）。
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2. 计算路基横断面面积有几种常用方法？计算原理是什么？
路基横断面面积的计算方法有积距法（条分法）、块分法、坐标法等，均为 不规则图形面积计算方法。 积距法：把图形分成若干个等宽的梯形，分别计算并累积中位线的高度再乘 以分条宽度即为图形面积。做法是用作图法累积中位线高度（用分规累计中位 线高度，并按比例尺计算出实际高度再乘以分条宽即为面积）。 块分法：把路基横断面图按地面线与设计线上的转折点用竖线分成若干个规 则的几何图形块，分别计算这些块的面积并累积即为图形面积。适用于计算机 程序运算。 坐标法：用不规则图形的所有节点的坐标按公式计算面积。
对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。
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结论
1. 如何绘制路基横断面设计图？
（1）在计算纸上绘制横断面的地面线，比例尺一般为1:200，坐标系为中桩 地面点为原点的直角坐标系。 （2）绘设计线（戴帽子），按填挖高度确定路基设计标高线、按左右侧路基 宽度确定路肩位置、按超高值确定路拱高度，连接路中、左右路面边缘与路肩 边缘即为路幅断面，从路肩开始按坡度绘出边坡，并根据需要绘出边沟、截水 沟、各种防护加固设施等。
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5.7.1 横断面面积计算
2. 块分法： 把横断面图上地面线及设计线的转折点划分成若干块不等宽的梯形或三 角形，分别计算为一块图形的面积并累加起来，即为该图形的面积。 适用于计算机计算，精度高。
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5.7.1 横断面面积计算
3. 坐标法 已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：
▪
挖方+借方=填方+弃方
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3. 关于调配计算的几个问题
（1）经济运距：
移挖作填与附近借方经济比较，调运挖方与借土费用相等时的运距。
L经
B T
L免
式中：B——借土单价（元／m3），包括征地、开挖、运输、弃土等费用；
T——远运运费单价（元／m3·km）；
L兔——免费运距（km）。
（2）平均运距 运距：是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。 平均运距：挖方路段中心桩号至填方路段中心桩号的距离计算。 （3）运量
挖方=本桩利用+纵向调运+废方 挖方+借方=填方+废方
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作业：
1. 《教材》P165. 5-3。（设计速度120km/h） 2. 分别绘出四车道（28m路基）高速公路及二级公路（V=80km/h）
的标准断面图及建筑限界图（要求标注实际尺寸，比例尺1:200）。 3. 利用《教材》表5.6.1数据及图3.7.1，绘制K2+200，+350，+500，
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结论
3. 为什么要进行土石方调配？借方、废方、计价方怎样计算？
土石方调配的目的是确定填方用土的来源、挖方弃土的去向；以及计价土 石方的数量和运量等。填方土源有附近公路挖方利用、借土；挖方去向有调 往附近填方利用、弃土。 借方为填方数量减去利用方后尚缺的土方数量。 废方为挖方数量减去利用方后尚余的土方数量。 计价土石方数量为挖方数量加借方数量。 土石方数量计算关系：填方=本桩利用+纵向调运+借方
土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3·km
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（4）计价土石方数量
计价土石方数量=挖方数量+借方数量 如某工程土石方数量：填方500m3 挖方200m3
借方400m3 弃方100m3 则计价土石方数量=600m3
一般工程的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土 石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项 目的土石方数量。