理论教育 道路勘测设计:放坡定线、坡度控制原则

道路勘测设计:放坡定线、坡度控制原则

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:3)安排纵坡掌握“阳坡陡、阴坡缓;岭下陡、岭上缓;控制回头曲线地点纵坡不大于4%”,在其前后均应放缓坡的原则。4)按平均坡度放坡,即根据(标准)规定二、三、四级道路越岭线平均坡度的坡度值,一般用5.0%~5.5%放坡。当以5.0%~5.5%平均纵坡不合适时,可以该级道路最大纵坡的2/3作为平均坡度。

道路勘测设计:放坡定线、坡度控制原则

在山岭、重丘区路线受纵坡限制,定线以纵断面为主安排路线,其直接定线的指导原则与纸上定线相同,但定线条件不同,工作步骤有所变化。山岭、重丘区直接定线是采用带角手水准(见图9-11)进行的。带角手水准坡度测量使用方法为:先用手水准瞄准前方目标,然后旋转游标使气泡居中,此时游标所指的度数即为视线倾角,该倾角可换算为纵坡度,1°≈1.75%,此法用于量测已知两点间的坡度。手水准的另一种用法是已知一点和坡度,寻找满足该坡度上的另一点目标,即放坡测量。下面以山区越岭线为例说明直接定线的工作步骤。

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图9-11 带角手水准示意图

1.分段安排路线

在直接定线主要在现场进行定线,由于视野或视力及其他障碍物等因素的限制,一般把路线按选线布局阶段选定的大控制点分段考虑,逐段解决路线位置。在主要控制点之间,沿拟定方向用试坡方法粗定出沿线应穿或避的一系列中间控制点,拟定路线轮廓方案。

2.放坡定导向线

放坡就是利用手水准在现场定出坡度点的作业过程,相当于现场大致设计出纵坡。其目的是要解决控制点间纵坡的合理安排问题。如图9-12所示,AB为必须经过的控制点,放坡的任务就是在AB中寻找D点,使其地面坡度正好等于设计坡度(或平均纵坡iP),这样既可使路线坡度平缓,又可使填挖数量最小。

在纵坡设计时应考虑以下几点要求:

1)纵坡线形要满足《标准》要求,如坡长限制、设置缓坡、合成坡度等要求,并力求两控制点间坡度均匀,避免出现反坡而导致纵断面线形质量差,不平顺的问题。

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图9-12 放坡原理示意图

2)应结合地形选用坡度。尽可能不用最大纵坡,但坡度也不宜太缓,以接近两控制点间匀坡线(平均坡度)为宜,在地形整齐地段可稍大些,曲折多变处宜稍缓些。

3)安排纵坡掌握“阳坡陡、阴坡缓;岭下陡、岭上缓;控制回头曲线地点纵坡不大于4%”,在其前后均应放缓坡的原则。

4)按平均坡度放坡,即根据(标准)规定二、三、四级道路越岭线平均坡度的坡度值,一般用5.0%~5.5%放坡。当以5.0%~5.5%平均纵坡不合适时,可以该级道路最大纵坡的2/3作为平均坡度。

放坡由受限较严的控制点开始,按手水准的第二种用法,即已知平均纵坡,找目标点。一人持手水准,把手水准倾斜角调到选用已知的角度,在控制点处指挥另一持花杆的人在山嘴或山坳等地形变化处、计划变坡处以及顺直山坡每隔一定距离处上下横向移动,找到二人距地面同高点后定点,插上坡度旗或在地面做标记,以该点为固定点继续向前放坡。如果一边放坡一边进行后续工作,应先放完一定长度(一般不应小于4~5条导线边长)的坡度点后,利用返程进行下一步操作。通过放坡定出的这些坡度点的连线(图9-13中的A0A1A2,…)相当于纸上定线的修正导向线,起到指引路线方向的作用,称其为导向线。

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图9-13 放坡定线示意图

放坡时前面找点的人应能估计平曲线的大概位置和半径,对计划要跨过的山沟和要穿越的山嘴或山脊,放坡时应“跳”过去;计划绕行时,坡度要放缓,距离要折减。

3.修正导向线

放坡后的坡度点就是概略的路基设计高程,由于各点的地面横向坡度陡缓不一,平面线位横向移动对路基的稳定和填挖工程量影响很大,故应根据路基设计要求,考虑横向经济点,可活动点,在各坡度点的横断方向上选定最佳中线位置,插上标记。如图9-13所示,B0B1B2,…的连线称为修正导向线,相当于纸上定线的二次修正导向线。

4.穿线交点

修正导向线是具有合理纵坡、横断面上位置最佳的一条折线。穿线工作就是根据修正导向线确定平面线形直线的位置和长度、定出路线导线并考虑平纵组合问题。所穿直线应尽可能多地靠近或穿过修正导向线上的坡度点,特别要满足控制较严的点,适当裁弯取直,使平、纵、横三面合理组合,试穿出与地形相适应的若干直线,延长这些直线交汇出交点,即为路线导线,图9-13中JD1,JD2,JD3,…的穿线工作需要定线人员反复试穿和修改才能定出合理的路线。

5.插设曲线

经过穿线交点步骤后,确定了交点位置。根据《标准》,结合地形、地物以及其他因素确定适宜的曲线半径,控制曲线线位。

直接定线相对于纸上定线而言,曲线插设要困难许多。地形复杂的山区道路,曲线在路线总长中占很大比重,在地形困难处,为争取有利地形、克服高差,导线不时变化方向,从而相应设置曲线。路线曲线可分为单交点、双交点或虚交点曲线和回头曲线。单交点、双交点或虚交点曲线的插设和调整相对简单,插设方法与纸上定线方法相同,但回头曲线在现场插设比较复杂,应按一定的步骤插设。

(1)单交点法 单交点法是实地定线最常用且简单的方法之一。它是用一个交点来确定一段平曲线的插设曲线的方法,方法简便,适用于转角不大、实地能直接定交点的情况。

如图9-14所示,半径R的大小,直接影响曲线线位,当转角较大,不同半径可能使曲线线位相差几米甚至几十米。线位的移动将直接影响线形、工程数量及工程稳定。确定半径一般结合地形和其他因素按以下控制条件来选择。

1)外距控制该方法适用于横断面方向受约束的情况。在图9-15中,曲线内侧已有建筑物,考虑到路幅宽度及道路对建筑的影响,可以得出E的最大距离,然后反推出曲线最大半径值。(www.daowen.com)

2)切线长控制该方法适用于交点间距或直线长度受约束的情况。在某些路段,由于设计的需要,要求曲线的切线长为一定值,如相邻的同向曲线间要求一定的直线长度,或者要求桥头或隧道洞口在直线上等,这时曲线半径就由控制的切线长来选定。

3)曲线长控制该方法适用于小偏角情况。当路线转角较小时,为使曲线长度满足最短曲线长度,则曲线半径最小值可由曲线长度反算确定。

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图9-14 半径对曲线线位影响

4)曲线上任意点控制如图9-16所示,有时路线由于桥涵人工构造物位置或原路改建的要求,控制曲线必须从控制点A通过时,可用试算法选择半径。其办法是:先实地量出JD至B点的距离和要求的支距(即BA),初选半径,用试算法确定。

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图9-15 外距反推曲线半径

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图9-16 曲线上任意点控制

5)按纵坡控制。当路线纵坡紧迫时,为使弯道上合成坡度不因曲线半径大小而超过规定,这时应根据已定的纵坡和合成纵坡标准值的关系式来反算出超高横坡,再按控制的超高横坡反算得最小控制半径。

(2)双交点法(即虚交点法) 当路线偏角很大及交点受地形或地物障碍限制,无法订设交点时,如图9-17所示,可在前后直线上选两个辅助交点JDA,JDB,代替交点JD,敷设曲线半径。JDA和JDB之间的连线叫基线。具体做法有两种。

1)切基线法假设道路曲线要求必须与拟定的基线相切,这样的控制曲线方法称为切基线法。如图9-17所示,GQ为公切点,量出JDA和JDB处的转角以及基线长度AB后反算半径。选择半径后还要检查是否合乎标准的要求。切基线法,方法简便,容易控制线位,计算容易,是生产中较常用的方法。

2)非切基线法当选择基线不能控制曲线线位或切基线计算的半径不能满足标准的要求时,则所设曲线不能与基线相切,只能按非切基线的方法来选择半径如图9-18所示,其方法是:先根据标准要求初选半径,测量θAθB、基线长度,计算出TATB,由计算出的TATB,量距定出曲线的起、终点ZH、HZ,并用切线支距xy,检查曲线上任一点线位,如与实际情况相符,则所定半径合理,反之则应再调整、计算。

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图9-17 切基线的双交点法

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图9-18 非切线基线法

(3)回头曲线法 凡设回头曲线的地方,地形对路线都带有强制性。如图9-19所示,主曲线和前后的辅助曲线的纵面、平面相互约束很严,稍有不慎,不是线形受影响,就是造成大量的填挖方,插线必须反复试插试算,才能得到满意的结果。回头曲线定线的方法很多,一般采用切基线的双交点法。

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图9-19 回头曲线插设示意图

不同的地形条件,主曲线平面位置可以活动的范围大小有所不同。如利用山包或山脊平台回头时,可活动的范围就比较小,插线应先根据坡度点把主曲线位置定下来,然后定前后切线线位及辅助曲线,插法视具体地形选用虚交、双交点或多交点形式均可。当利用山坳、山坡回头时,主曲线位置一般有较大活动余地,其大体位置参照导向线选定,确切线位要根据纵坡

6.设计纵断面

在现场平面位置确定之后,经过量距订桩和测得各桩地面高程,就可以进行纵坡设计,该工作一般由选线人员完成。要求设计纵坡不仅满足工程经济和技术标准的规定,还应考虑平、纵面线形配合的问题。因此必须反复试验修改,才能做出满意的结果。检查修改时应注意以下几点:

1)只需调整纵坡即能满足要求时,按需要调整纵坡线形。

2)靠调整纵坡的方法无法满足需要时,应综合考虑决定调整方案,平面线形可采用纸上移线办法解决。

3)工程经济与平、纵配合矛盾很大时,应结合路线等级、工程量大小等因素具体分析,确定调整方案。

纵断面设计完成以后,定线工作基本完成,“放坡、定线、拉坡”是三位一体的。

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