高速公路毕业设计方案.doc

摘 要本设计为桂林至柳城高速公路K0+000至K1+686.75段初步设计。关键内容包含：平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、挡土墙设计、公路排水及防护工程、路面结构设计。在设计过程中参阅了相关文件资料，并严格根据规范标准设计。线形设计部分，充足考虑了地形地质、安全、环境保护、土地利用、施工条件及经济等原因；纵断面设计依据道路等级、沿线自然条件和结构物控制标高等确定路线适宜标高、各坡段纵坡度和坡长，并设计竖曲线；在横断面设计部分综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，确保路基稳定和排水，来作出正确设计。在路基设计部分选择合理路堤填料和压实标准；在挡土墙设计部分，采取了重力式挡土墙，倾斜基底，充足考虑了挡土墙经济性和安全性；在公路排水及防护工程部分充足考虑到当地地质情况，和美化环境、改善景观和舒缓驾驶人员视觉疲惫等原因，对该路段部分边坡采取草皮护坡和窗式护面墙等进行防护；在路面结构设计部分，依据设计要求和实地情况选择了沥青混凝土路面。关键词：平纵横设计；路基设计；挡土墙设计；路面设计ABSTRACTThis design studies the highway from Guilin to Liucheng which covers K0 + 000 K1 + 686.75, including: graphic design, alignment design, cross-sectional design, roadbed design, retaining wall design, road drainage as well as protective engineering and pavement structure design. The design is in strict accordance with the code standard and consults related references. The factors of topography, geology, safety, environmental protection, land use, construction condition and economics were taken into consideration in linear desin; in the lignment design, according to the road grade, natural conditions and control elevation of structure, the design determines the appropriate elevation, the longitudinal slope and slope length of each slope section, and designs vertical curve; in the part of cross-sectional design, the design considers highway grade, driving requirements, natural geological condition, the construction method, and local farmland construction in order to guarantee the stability of roadbed and drainage. In the roadbed design part we should select reasonable embankment packing and compacted standards; in the part of retaining wall design, the designer uses a gravity retaining wall and sloping base and the economy and safety of retaining wall are taken in account; in the design of highway drainage and protective engineering, in view of the factors of local geology condition, landscaping, landscape improvement and relieving of visual fatigue of drivers, the design uses grass sod as well as facingwall of window-type to protect part of the side slope; in the part of pavement structure design, according to the design requirements and local conditions, the design selects bituminous concrete pavement.Keywords: flat freely design; subgrade design; retaining wall design; pavement design目录第一章 序言- 1 -第二章 路线设计- 2 -2.1 线形设计通常标准- 2 -2.2 平面线形要素及组合类型- 2 -2.3 平面设计方法- 3 -2.4 平曲线设计- 4 -2.4.1平曲线要素计算- 5 -2.4.2 逐桩坐标计算- 6 -2.5 纵断面设计- 6 -2.5.1 纵坡- 6 -2.5.2 纵坡设计通常要求- 7 -2.5.3 纵坡设计步骤- 7 -2.5.4 竖曲线- 8 -2.5.5 平、纵线形组合设计- 9 -2.6 横断面设计- 9 -2.6.1 横断面组成- 9 -2.6.2 行车道宽度- 10 -2.6.3 路肩- 10 -2.6.4 路拱- 10 -2.6.5 边沟- 11 -2.6.6 边坡- 11 -2.6.7 超高- 11 -2.6.8 行车视距验算- 13 -2.6.9 填挖方计算- 15 -第三章 路基路面设计- 20 -3.1 概述- 20 -3.1.1 路基路面工程特点- 20 -3.1.2 路基路面应含有性能- 20 -3.2 通常路基设计- 21 -3.2.1 路基类型和结构- 21 -3.2.2 设计依据- 21 -3.2.3 路基填土和压实- 22 -3.3 路基稳定性分析- 22 -3.3.1 路堑边坡稳定性验算- 23 -3.3.2 路堤边坡稳定性验算- 23 -3.4 路基防护和加固- 24 -3.4.1 路基防护工程- 24 -3.4.2 路基加固工程- 25 -3.4.3 挡土墙设计计算- 27 -3.4.4 挡土墙隶属设施设计- 34 -第四章 排水设计- 35 -4.1 概述- 35 -4.1.1 公路排水设计内容- 35 -4.1.2 设计依据- 35 -4.1.3 公路排水设计通常标准- 35 -4.2 路基排水- 36 -4.2.1 地表排水设备- 36 -4.2.2 边沟设计- 36 -4.2.3 截水沟设计- 37 -4.2.4 排水沟结构设计- 38 -第五章 涵洞设计- 40 -5.1 概述- 40 -5.1.1 涵洞分类- 40 -5.1.2 涵洞选择标准- 40 -5.2 涵洞确定和设计- 40 -5.2.1 圆管涵设计- 40 -第六章 路面设计- 45 -6.1 计算累计标准轴次- 45 -6.2 确定路面结构组合方案- 48 -6.3 路面结构层各个材料理论值- 49 -6.4 路面结构层厚度确定- 50 -第七章 结论- 52 -参 考 文 献- 53 -致谢- 54 -附录A- 55 -附录B- 62 -第一章 序言毕业设计是学生对大学四年所学专业知识及相关学科知识经行综合利用，是对学生动手能力和操作能力关键检验手段。它能将专业基础知识、办公软件和相关学科综合起来以实践化，同时增强自己对电脑动手能力及对专业转件熟悉和学习等。本设计为广西省桂林至柳城高速公路K0+000K1+686.75段初步设计，要求在近三个月时间里完成毕业论文，包含设计说明书和路线平面图、路线纵断面图、路线横断面图、路面结构图、路堤挡土墙设计图、坡面防护通常设计图、涵洞结构图和路基设计表、路基土石计算表、直线、曲线及转角表、纵坡、竖曲线表等图纸、表格及相关内容。在本设计过程中部分设计资料不足，本人参考了交通部相关设计技术规范、相关专业书籍、不停向老师和同学请教和讨论，争取做到规范、合理。其论文共分八章进行叙述，并配有相关插图和表格。因为理论知识和实践经验有限，尽管在设计中借助了部分文件及参考资料，在设计中仍存有很多不足地方，敬请各位老师和同学们多多指正，本人将很感谢！第二章 路线设计2.1 线形设计通常标准(1)平面线形应和地形、地物相适应，和周围环境相协调在地势平坦平原微丘区，路线以方向为主导，平面线形三要素中以直线为主；在地势起伏很大山岭重丘区，路线以高程为主导，为适应地形，曲线所占百分比较大。直线、圆曲线、缓解曲线选择和合理组合取决于地形地物等具体条件，不要片面强调路线以直线为主或曲线为主。(2)保持平面线形均衡和连贯长直线尽头不能接以小半径曲线。长直线和大半径曲线会造成较高车速，若忽然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。高、低标准之间要有过渡。同一等级道路因为地形改变在指标采取上会有改变，同一条道路按不一样设计速度各设计路段之间也会形成技术标准改变。(3)平曲线应有足够长度汽车在曲线路段上行驶，假如曲线过短，司机就必需很快转动方向盘，这么在高速行驶情况下是很危险。同时，如不设置足够长度缓解曲线，使离心加速度改变率小于一定数值，从乘客心理和生理感受来看也是不好。当道路转角很小时，曲线长度就显得比实际短，轻易引发曲线很小错觉。所以，平曲线含有一定长度是必需。为了处理上述问题，最小平曲线长度通常应考率下述条件确定：汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难通常按6 s经过时间来设置最小平曲线长度，当设计车速为60km/h时，平曲线通常值取200m，最小值取125m。小偏角平曲线长度当路线转角7时称为小偏角。设计计算时，当转角等于7时，平曲线按6 s行程考虑；当转角小于7时，曲线长度和成反比增加；当转角小于2时，按2计。2.2 平面线形要素及组合类型平面线形几何要素为直线、圆曲线和缓解曲线，这三种基础线形要素能够组合得到很多个平面线形形式。就公路平面线形设计而言，关键有基础型、S型、卵型、凸型、C型和复合型六种。直线以最短距离连接两目标地，含有路线短捷、缩短里程和行车方向明确特点。视距良好，易于排水。但从行车安全和线形美观来看，过长直线，线形呆板，行车单调，轻易使驾驶员产生疲惫感，也轻易发生超车和超速行驶。采取直线线形时应该尤其注意直线同地形关系，在利用直线线形并决定其长度时，必需采取严谨态度，不宜采取过长直线。在中国，依据经验，直线最大长度，在城镇及其周围或其它景色有改变地点大于20V是能够接收。不过直线距离也不能过短，尤其是同向曲线和反向曲线之间不能设置过短直线。同向曲线是指两个转向相同圆曲线之间用直线或缓解曲线或径相连接而成平面线形。其中间直线长度就是指前一曲线终点至后一曲线起点之间长度。当此直线长度很短时候，在视觉上轻易形成直线和两端曲线组成反弯错觉，使整个线形缺乏连续性，形成所谓“断背曲线”。公路路线设计规范（JTG D20）要求，当计算行车速度60km/h时，同向曲线间直线最短长度以大于设计行车速度6倍（以m计）为宜； 反向曲线是指两个转向相反圆曲线之间用直线或缓解曲线或径相连接而成平面线形。公路路线设计规范（JTG D20）要求，当计算行车速度60km/h时，反向曲线间直线最短长度以大于设计行车速度（以m计）2倍为宜；当曲线两端设有缓解曲线时，也能够直接相连，组成S形曲线。圆曲线半径是圆曲线关键技术指标。汽车在圆曲线上行驶时，半径越小离心力越大，驾驶员操作困难，对行车不利。所以在选择圆曲线半径时应尽可能选择较大值。圆曲线半径有最大半径和最小半径要求公路路线设计规范（JTG D20），要求最大半径不超出10000m。最小半径只有在地形困难时才采取，依据行车速度不一样而不一样。此次毕业设计道路为高速公路某段，设计速度100km/h, 公路路线设计规范（JTG D20）要求要求其极限最小半径为400m，通常最小半径为700m。2.3 平面设计方法(1)平面设计关键公路平面设计关键是选线和定线，在满足技术标准前提下，路线距离短，挖方量少，土石方平衡时公路平面关键内容。(2)平面设计具体步骤和要求资料搜集 现场踏勘 选线和定线 校核和审核2.4 平曲线设计表2.1 本路段关键技术指标表序号指 标 名 称规 范 值序号指 标 名 称规 范 值1公路等级六车道高速公路8停车视距(m)1602路基宽度(m)33.59凸形竖曲线通常最小半径(m)100003设计行车速度(km/h)10010凹形竖曲线通常最小半径(m)45004平曲线极限最小半径(m)40011最短坡长(m)2505平曲线通常最小半径(m)70012设计洪水频率1/100;6不设超高最小平曲线半径(m)400013汽车荷载等级公路I级7最大纵坡()4依据指导老师给地形图，因为本身地形图存在限制，最大化选线，总长1686.75m。总共有2个交点。图2-1 平面线形图 2.4.1平曲线要素计算内移值： (2.1)切线增加值： (2.2)缓解曲线角： (2.3)切线长： (2.4)平曲线长： (2.5)外距： (2.6)切曲差： (2.7)式中： 转角(度) 缓解曲线长(m) 圆曲线半径(m) 图2-2 基础型曲线计算图示2.4.2 逐桩坐标计算图2-3 中桩坐标计算示意图放线时通常是依据导线点坐标用全站仪或CPS测量路线交点坐标，计算交点转角和方位角，交点间距；再依据计算结果、选定圆曲线半径和缓解曲线长度，计算中线上各桩坐标。2.5 纵断面设计2.5.1 纵坡(1)最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路许可使用最大坡度值。各级公路最大纵坡见下表2.2。表2.2 各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789(2)理想最大纵坡：是指设计车型在油门全开情况下，连续以期望速度等速行驶所能克服坡度。(3)不限长度最大纵坡：是指设计车型在油门全开情况下，连续以许可速度等速行驶所能克服坡度。许可速度通常为设计速度1/22/3（高速路取低限，低速路取高限）。(4)最小纵坡：各级公路在特殊情况下许可使用最小坡度值。最小纵坡值：0.3%，通常情况下0.5%为宜。(5)最小坡长限制：最小坡长要求汽车以设计速度915S行程为宜。60km/h公路，最小坡长通常值为200m，最小坡长最小值为150m。(6)最大坡长限制：指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低许可速度时所行驶距离。各纵坡坡长限制见下表2.3。表2.3 设计速度100km/h时纵坡长度限制表纵坡坡度（%）坡长（m）31000480056002.5.2 纵坡设计通常要求(1)纵坡设计必需满足公路工程技术标准（JTG B01）各项要求。(2)为确保车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应含有一定平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽可能避免采取极限纵坡值。合理安排缓解坡段，不宜连续采取极限长度陡坡夹最短长度缓坡。(3)纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以确保道路稳定和通畅。 (4)通常情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡，尽可能使挖方运作就近路段填方，以降低借方和废方，降低造价和节省用地。(5)对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后纵坡应平缓部分。(6)在实地调查基础上，充足考虑通道、农田水利等方面要求。2.5.3 纵坡设计步骤(1)准备工作：在坐标纸上，按百分比标注里程桩号和标高，点绘地面线。假如给定地形图，则不用。(2)标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，关键桥涵，地质不良地段最小填土高度，最大挖深，沿溪线洪水位，平面交叉和立体交叉点，城镇计划控制标高和受其它原因限制路线必需经过标高控制点等。(3)试坡：在已标出“控制点”纵断面图上，依据技术指标、选线意图，结合地面起伏改变， 以控制点为依据，穿插和取直，试定出若干直坡线。反复比较多种可能方案，最终定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点初步位置。(4)调整：对照技术标准检验设计最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足要求，平、纵组合是否合适等，若有问题应进行调整。(5)查对：选择有控制意义关键横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检验是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。(6)定坡：经调整查对无误后，逐段把直坡线坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点通常要调整到10m整桩号上。(7)公路工程技术标准（JTG B01）要求，连续上坡(或下坡)时，应在小于要求纵坡长度范围内设置缓解坡段。缓解坡段纵坡应小于3，其长度应符合纵坡长度要求。若地形限制不严，当设计速度60km/h时缓解路段宜小于2%，其长度为设置竖曲线后直线段长度。2.5.4 竖曲线图2-4 竖曲线要素示意图竖曲线是设在纵断面上两个坡段转折处，为了便于行车，起缓解作用一段曲线。竖曲线形式可采取抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差异。竖曲线要素计算：图2-4所表示，i1和i2分别为两相邻两纵坡坡度，= i2- i1，为“+”时，表示凹形竖曲线；为“-”时，表示凸形竖曲线。竖曲线长度L或竖曲线半径R： (2.8) 竖曲线切线长T： (2.9)竖曲线任意一点竖距h： (2.10)竖曲线外距E： (2.11) 以变坡点1为例计算以下：K0+347.676，高程37.221m，i1=-3.25%， i2=2.079%,= i2-i1=2.079+3.25%=5.347%，为凹形。取竖曲线半径R=3000m。曲线长:L=3000*5.347%=160.41m切线长:T=160.41/2=80.205m外距:E=80.205*（5.347%）/4=1.1m计算设计高程竖曲线起点桩号= K0+347.676-80.205=K0+267.471竖曲线起点高程=37.221+T3.25%=39.83m2.5.5 平、纵线形组合设计(1)平纵线形组合标准:应在视觉上能自然地引导驾驶员视线，并保持视觉连续性。注意保持平、纵线形技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调。选择组合适当合成坡度，以利于路面排水和行车安全。应注意线形和自然环境和景观配合和协调。(2)平纵线形组合基础要求:平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线平曲线和竖曲线大小应保持均衡(3)平纵线形设计中应避免组合：避免竖曲线顶低部插入小半径平曲线。避免将小半径平曲线起、讫点设在或靠近竖曲线顶部底部。避免使竖曲线顶部底部和反向平曲线拐点重合。避免小半径竖曲线和缓解曲线重合。避免在长直线上设置陡坡或长度短、半径小竖曲线。避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中止线形。2.6 横断面设计2.6.1 横断面组成(1)行车道：公路上供多种车辆行驶车道，有快、慢车道。(2)路肩：在行车道外缘，含有一定宽度带状结构部分。(3)中间带：高速公路及一级路中用于分隔对向车辆组成部分。2.6.2 行车道宽度行车道是道路上供多种车辆行驶部分总称，包含快车道和慢车道，在通常公路和城市道路上还有非机动车道。行车道宽度要依据车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度来确定。行车道宽度应该满足车辆行驶需要，双车道公路应满足错车、超车行驶所必需余宽，四车道公路应满足车辆并列行驶所需宽度，高速公路、一级公路有四条以上车道，通常设置中央分隔带，分隔带两侧行车只有同向行驶汽车。依据公路路线设计规范（JTG D20）6.2要求以下表：表2.4 高速公路行车道宽度 公路等级高速公路设计速度（km/h）12010080车道数86486464路基宽度（m）通常值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.50最小值40.0025.0038.5023.5021.50本道路为高速公路依据设计车道数（6）和设计速度（100km/h），行车道宽度采取34.0m。2.6.3 路肩行车道外缘至路基边缘之间带状部分成为路肩。其作用在于：保护支撑路面结构。供临时停车之用。作为侧向余宽一部分，增加驾驶安全和舒适感。这对确保设计车速是必需。尤其在挖方路段，还能够增加弯道视距，降低行车事故。提供道路养护作业、埋设地下管线场地对未设人行道道路，可供行人及非机动车使用。本公路属于高速公路硬路肩取3m、土路肩取0.75m。2.6.4 路拱为了快速排除路面上雨水，采取中间高两边低直线型路拱。其倾斜大小用百分率表示。路拱横坡形式有抛物线形、直线形、直线接抛物线形、折线形等。沥青混凝土路面及硬路肩路拱横坡为2%，土路肩路拱横坡为3%。2.6.5 边沟边沟是路基两侧部署纵向排水沟。设置于挖方和低填路段，路面和边坡水聚集到边沟后，经过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处或经过排水沟引到路堤坡脚以外，排出路基。设计路线边沟断面形式依据公路路线设计规范（JTG D20）采取矩形和梯形两种形式。边沟底宽和深度全部为0.6m。2.6.6 边坡路基边坡坡度对路基稳定十分关键，确定路基边坡坡度是路基设计关键任务。路基边坡坡度大小，取决去边坡土质、岩石性质及水文地质条件等自然原因和边坡高度。拟建公路地处地势崎岖山岭地域，边坡较为稳定，只设置一级边破，路堤边坡采取1：1.5，路堑边坡采取1：0.5.2.6.7 超高(1)为了抵消曲线路段上行驶时所产生离心力,将路面做成外侧高于内侧单向横坡超高形式。合理超高限制，可全部和部分抵消离心力，提升汽车在平曲线上行驶稳定性和舒适性。(2)当设计时速100Km/h，路线设计中平曲线半径R4000m（即不设超高最小半径）时，必需设置超高段。设计中JD1、JD2处半径均小于4000m，所以均要设置超高。超高值计算公式以下： (2.12)其中：R圆曲线半径 横向力系数 v汽车行驶速度具体超高值见超高加宽表。(3)超高过渡方法分有中间带和无中间带两种有中间带道路超高过渡：绕中间带中心线旋转、绕中央分隔带边缘旋转、绕各自车道中线旋转。无中间带超高过渡：绕车道内侧边缘旋转、绕路中线旋转、绕车道外侧边缘旋转。本道路为高速公路，设置1m中央分隔带，采取绕中间带边线旋转超高过渡方法。(4)超高缓解段由直线段双向横坡断面渐变到圆曲线段全超高单向横坡断面，其间必设超高缓解段,公路超高缓解段长度按下式计算： (2.13) 式中： Lc超高缓解段长度(m)； B旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘宽度。本设计中取7.5m； i超高坡度和路拱坡度代数差(%)； p超高渐变率，采取1/175；超高缓解段长度确定关键从两个方面来考虑：一是从行车舒适性来考虑，缓解段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓解段长度短些好。确定缓解段长度Lc时应考虑一下几点：通常情况下，取Lc=Ls(缓解曲线长度），即超高过渡段在缓解曲线全长范围内进行。若LsLc，应修改平面线性，使LsLc。当平面线性无法修改时，可将超高过渡段起点前移，超高过渡段起点能够设置在缓解曲线前直线段处。若LsLc，但只要横坡从路拱坡度过渡到超高横坡时，超高渐变率P1/330,仍取Lc=Ls。表2.5 绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧C计算结果为和设计高之差D0设计高程为中央分隔带外侧边缘D点高程内侧C0加宽值按加宽计算公式计算D-当初。为圆曲线上超高值(5)超高计算示例以正线JD1为例进行计算。R=1500m，Ls=90m, ZH= K0+103.351,路拱坡度2%，土路肩横坡3%。(D道路中线，C右侧路缘带外缘，B硬路肩外缘，A土路肩外缘） 计算超高值 确定超高缓解段长度缓解曲线Ls=90mLc=49.875m。取Lc=90m时，横坡从路拱坡度过渡到超高横坡时超高渐变率：所以超高过渡段长度取90m. 过渡段上取桩号K0+550，直缓点K0+523.148，缓圆点K0+613.148作为计算示例：过渡段加宽值：外侧：外侧抬高： 内侧：内侧抬高：2.6.8 行车视距验算行车视距定义：汽车在行驶中，当发觉障碍物后，能立即采取方法，预防发生交通事故所需要必需最小距离。高速公路采取停车视距，停车视距可分为反应距离、制动距离、安全距离三部分。时速100km/h停车视距为160米。视距计算中需确定目高和物高。目高（视线高）：是指驾驶人员眼睛距地面高度，要求以车体较低小客车为标准，采取1.2m。 物高：路面上障碍物高度，0.10m。对纵断面凸形竖曲线，在要求竖曲线最小半径时已经考虑，只要满足要求竖曲线半径，亦满足了竖曲线视距要求。下穿式立体交叉凹形竖曲线视距本公路没有包含。所以，在视距检验中，应关键检验路线平面上“暗弯”，即平曲线内侧有树林、房屋、边坡等阻碍驾驶员视线平曲线。视距曲线是指驾驶员视点轨迹线每隔一定间隔绘出一系列和视线相切外边缘线。在视距曲线和轨迹线之间空间范围，应保持通视，如有障碍物则要给予清除。在弯道各点横断面上，驾驶员视点轨迹线和视距曲线之间距离叫横净距，用h表示。本公路平曲线设计两个交点全部设置缓解曲线，JD2圆曲线长度(L)大于停车视距。JD2计算图示： 图2-5 设置缓解曲线LS 设置缓解曲线LS岩石路堑边坡坡度为1:0.5，离路面高度1.3m处（驾驶员视点离地面1.2m加上物高0.1m），边坡离坡脚水平距离为1.30.5=0.65m；坡脚离路基边缘有1.5m碎落台和0.6边沟；硬路肩宽度为3m，土路肩宽度为0.75m。所以0.65+1.5+0.6+3+0.75=6.5m4.64m,能确保视距要求，不用特意开挖视距台。JD1计算： 图2-6 设置缓解曲线时横净距计算图因为2.80m6.5m,所以满足视距要求。2.6.9 填挖方计算路基土石方是公路工程一项关键工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量多少是评价公路测设质量关键技术经济指标之一。地面形状是很复杂，填、挖方不是简单几何体，所以其计算只能是近似，计算正确度取决于中桩间距、测绘横断面时采点密度和计算公式和实际情况靠近程度等。计算时通常应按工程要求，在确保使用精度前提下努力争取简化。(1)横断面面积计算：路基填挖断面面积，是指断面图中原地面线和路基设计线所包围面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，二者应分别计算。通常采取积距法和坐标法。1.积距法：图4-4将断面按单位横宽划分为若干个梯形和三角形，每个小条块面积近似按每个小条块中心高度和单位宽度乘积：Ai=b hi则横断面面积： A =b h1+b h2 +b h3 + +b hn =b hi当 b = 1m 时，则 A 在数值上就等于各小条块平均高度之和 hi 。 图2-7 横断面面积计算（积距法）2. 坐标法：图4-5已知断面图上各转折点坐标（xi,yi）, 则断面面积为：A = （xi yi+1-xi+1yi ) 1/2坐标法计算精度较高，适宜用计算机计算。 图2-8 横断面面积计算（坐标法）(2)土石方数量计算：路基土石方计算工作量较大，加之路基填挖改变不规则性，要正确计算土石方体积是十分困难。在工程上通常采取近似计算。即假定相邻断面间为一棱柱体，则其体积为： (2.14)式中：V 体积，即土石方数量（m3）； A1、A2 分别为相邻两断面面积（m2）； L 相邻断面之间距离（m）。 此种方法称为平均断面法，图。用平均断面法计算土石方体积简便、实用，是公路上常采取方法。但其精度较差，只有当A1、A2相差不大时才较正确。当A1、A2相差较大时，则按棱台体公式计算更为靠近，其公式以下： (2.15)式中：m = A1 / A2 ，其中A1 A2 。第二种方法精度较高，应尽可能采取，尤其适用计算机计算。图2-9 土石方计算用上述方法计算土石方体积中，是包含了路面体积。若所设计纵断面有填有挖基础平衡，则填方断面中多计算路面面积和挖方断面中少计算路面面积相互抵消，其总体积和实施体积相差不大。但若路基是以填方为主或以挖方为主，则最好是在计算断面面积时将路面部分计入。也就是填方要扣除、挖方要增加路面所占那一部分面积。尤其是路面厚度较大时更不能忽略。(3)土石方调配： 土石方调配标准：1.在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，多出土石方再作纵向调配，以降低总运量。 2.土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输影响，通常大沟不作跨越运输，同时应注意施工可能和方便，尽可能避免和降低上坡运土。 3.为使调配合理，必需依据地形情况和施工条件，选择合适运输方法，确定合理经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。 4.土方调配“移挖作填”当然要考虑经济运距问题，但这不是唯一指标，还要综合考虑弃方和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时路堑挖方纵调作路堤填方，即使运距超出部分，运输费用可能高部分，但如能少占地、少影响农业生产，这么，对整体来说未必是不经济。 5.不一样土方和石方应依据工程需要分别进行调配，以确保路基稳定和人工结构物材料供给。 6.在山坡上回头曲线路段，要优先考虑上下线土方竖向调运。 7.土方调配对于借土和弃土事先同地方商议，妥善处理。借土应结合地形、农田计划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等方法。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，预防乱弃乱堆，或堵塞河流，损害农田。 土石方调配方法 ： 土石方调配方法，现在生产上采取土石方计算表调配法，直接在土石方表上进行调配，其优点是方法简单，调配清楚，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是： 1.土石方调配是在土石方数量计算和复核完成基础上进行，调配前应将可能影响运输调配桥涵位置、陡坡大沟等注明在表旁，供调配时参考。 2.计算并填写表中“本桩利用”、“填缺”、“挖余”各栏。当以石作填土时，石方数应填入“本桩利用”“土”一栏，并以符号区分。然后按填挖方分别进行闭合核实，其核实式为： 填方= 本桩利用 + 填缺挖方= 本桩利用+ 挖余 3.在作纵向调配前，依据“填缺”、“挖余”分布情况，选择合适施工方法及可采取运输方法定出合理经济运距，供土方调配时参考。 4.依据填缺、挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济少占用农田标准，