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分享公路定線及紙上定線的方法與步驟
公路定線是指在選線布局中確定的“路線帶”范圍內(nèi),根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合地形、地質(zhì)等條件,綜合考慮平、縱、橫三方面的合理安排,最終確定公路中線的確切位置。
公路定線是公路測(cè)設(shè)中的關(guān)鍵,它不僅要解決工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題,還要解決公路與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。以及工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家政策等因素的影響。因此,要求定線人員在把握定線技巧的基礎(chǔ)上,充分了解公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和要求,吃透路線所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)情況,通過(guò)幾個(gè)設(shè)計(jì)方案的比選、反復(fù)試線才能在眾多相互制約的因素中,定出一條最佳的路線設(shè)計(jì)方案。
公路定線根據(jù)公路等級(jí)、要求和條件,一般有紙上定線、實(shí)地定線和航測(cè)定線三種方法;對(duì)技術(shù)等級(jí)高的、地形、地物復(fù)雜的路線,必須先紙上定線.然后把紙上所定的路線敷設(shè)到實(shí)地上;實(shí)地定線就是省略了紙上定線這一步,直接在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地定線,一般適用于公路等級(jí)較低和地形等條件簡(jiǎn)單的路線;航測(cè)定線是利用骯攝像片、影像地圖等骯測(cè)資料,借助干航測(cè)儀器建立與實(shí)地完全相似的立體光學(xué)模型,在模型上直接定線。
3.1紙上定線
紙上定線是指在大比例尺(一般1:1000和1:2000)地形圖上確定公路中線的位置。
公路定線按不同的地形條件,所要解決的重點(diǎn)不同。如平原微丘區(qū)的地形比較平緩,路線的縱坡一般不受高程限制,定線的重點(diǎn)是如何正確地繞越平面上的障礙,使控制點(diǎn)間的路線順直短捷;山嶺重丘地形復(fù)雜,高差大,橫坡陡,定線的重點(diǎn)是如何利用有利地形,安排好縱坡,避免工程艱巨和不良地質(zhì)地段。現(xiàn)以路線平、縱、橫面受限制較嚴(yán)的越嶺線為例,對(duì)紙上定線的方法與步驟闡述如下:
1)擬定線路走向
在大比例尺地形圖上,根據(jù)路線的起、終點(diǎn)和中間控制點(diǎn),仔細(xì)分析控制點(diǎn)間的地形、地質(zhì)及地物情況,選擇地勢(shì)平緩、山坡順直、河谷開闊及有利于回頭展線的地點(diǎn)等,擬定路線各種可能的走向,完成路線的總體布局。
2)放坡試線
設(shè)等高線間距為h,選用的平均坡度為i均=5.0%~5.5%(視相對(duì)高差而定),則等高線平距a=h/i均。如圖1-6-1所示,從埡口A點(diǎn)開始,使兩腳規(guī)的開度等于a(比例與地形圖相同)。
自上而下依次在等高線上截取a,b,c,…,等點(diǎn),直至D點(diǎn)附近。如果放到D點(diǎn)時(shí)其位置和標(biāo)高均接近D點(diǎn),說(shuō)明放坡試線方案成立,否則應(yīng)調(diào)整或修改走向重新放坡試線,直至方案成立,將己定A,a,b,c…,D各點(diǎn)連成折線,稱為均坡線。
3)定導(dǎo)向線
根據(jù)已得到的均坡線,分析路線所行經(jīng)地帶的地形、地物及工程艱巨情況,選擇出退讓或繞越的中間控制點(diǎn)。如圖1-6-1中均坡線在B處陡崖中間穿過(guò),而且有利于設(shè)置回頭曲線的C點(diǎn)也沒(méi)有利用,為此必須將B和C兩處定為中間控制點(diǎn),調(diào)整B、C兩處前后路線的縱坡,仿照上法在等高線上截取a′,b′,c′…各點(diǎn),將A,a′,b′,c′…D各點(diǎn)連成折線,稱為導(dǎo)向線。
4)修正導(dǎo)向線
◆根據(jù)導(dǎo)向線初步擬定出平面試線,注明平曲線半徑,量出地形變化特征點(diǎn)樁號(hào)及地面標(biāo)高,繪制概略縱斷面團(tuán),設(shè)計(jì)縱坡,計(jì)算出各樁號(hào)概略設(shè)計(jì)標(biāo)高。
◆曲線型法:此法適用于以曲線為主的連續(xù)線形。具體定線時(shí)仍以修正導(dǎo)向線為基礎(chǔ),但定線的過(guò)程與直線型法相反。即根據(jù)導(dǎo)向線受地形、地物控制的寬嚴(yán)程度,先用不同的圓弧分別去吻合曲線地段,定出圓曲線部分.然后在相鄰曲線之間用合適的緩和曲線順滑連接。若相鄰圓曲線之間相距較遠(yuǎn),可根據(jù)需要插入直線段,形成一條以曲線為主的連續(xù)平面線形。
6)縱斷面設(shè)計(jì)
路線確定以后,量出路中心線穿過(guò)每一等高線的樁號(hào)及高程.繪制縱斷面圖,點(diǎn)繪地面線進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。
紙上定線是一個(gè)反復(fù)試定線路的過(guò)程,平面試線的修改次數(shù)越多,最后所定路線的設(shè)計(jì)質(zhì)量越高,直到認(rèn)為再修改己得不到顯著效果時(shí),紙上定線工作才算完成。
實(shí)地定線
實(shí)地定線是指設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)直接完成定線,定線的原則與紙上定線相同,但定線條件改變。實(shí)地定線時(shí),由于定線人員直接面對(duì)實(shí)際地形、地物、地質(zhì)及水文等具體情況,因此要求定線人員有一定的選線經(jīng)驗(yàn),要不怕辛苦,不怕麻煩,要多跑、多看、多問(wèn),摸清路線所經(jīng)地帶的地形、地質(zhì)等變化情況,反復(fù)試定線路,才能定出好的路線。現(xiàn)仍以山區(qū)越嶺線為例,闡述實(shí)地定線的方法和步驟。
1)分段安排路線
在路線全面布局中所擬定的主要控制點(diǎn)之間,根據(jù)地形、地質(zhì)水文等情況,自上而下用粗略試坡的方法確定中間控制點(diǎn),確定路線輪廓方案。
2)放坡
放披是解決越嶺線中的縱坡合理分配問(wèn)題,實(shí)質(zhì)上就是對(duì)路線設(shè)汁的限制因素,如最大縱
按平均坡度放坡:根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的平均坡度值5.0%—5.5%(按相對(duì)高差而定).視具體地形確定適當(dāng)?shù)目v坡度,然后實(shí)地放坡。按平均坡度放坡只起到在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)控制高差和水平距離的作用,優(yōu)點(diǎn)是放坡速度快,但沒(méi)有反映公路等級(jí)對(duì)平均縱坡的不同要求以及地形、地質(zhì)變化的情況。
按設(shè)計(jì)坡度放坡:根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的平均坡度恒5.0%—5.5%,結(jié)合地形、地質(zhì)、水文等具體情況分段,合理地?cái)M定縱坡,使放出的坡度基本上就是以后縱斷面的設(shè)計(jì)縱坡。此法放坡時(shí)工作量大,但能使實(shí)地定線的準(zhǔn)確性提高,一般的越嶺線常用此法放坡。
放坡一般從最高控制點(diǎn)(如埡口)開始,一人用帶角手水準(zhǔn),對(duì)好選用縱坡的相應(yīng)傾斜角度,立于控制點(diǎn)處,指揮前點(diǎn)人員手持花桿在山嘴、山坳等地形變化處、計(jì)劃變坡處及順直山坡上每隔一定距離定點(diǎn),插上坡度旗,并在旗上注明選用的縱坡值。按上述方法定出的這些坡度點(diǎn)的連線.與紙上定線的導(dǎo)向線作用相同,也稱導(dǎo)向線。放坡傳遞坡度時(shí),耍估計(jì)平曲線的大概位置及半徑,以便考慮縱坡折減。對(duì)擬定要跨的山溝和要穿的山嘴或山脊放要“跳”過(guò)去,否則會(huì)使放出的坡度與設(shè)計(jì)縱坡誤差太大,苦難備對(duì)山溝或山嘴進(jìn)行繞越,則坡度要放緩,距離要打一定的折扣。
3)與橫斷面進(jìn)行核對(duì)
放坡定出的坡度線(即導(dǎo)向線)主要是從縱坡安排方面考慮的,對(duì)路基穩(wěn)定特別是橫斷面
上的填挖方數(shù)量考慮較少。因此,還應(yīng)根據(jù)路基設(shè)計(jì)的要求,在坡度線上,選擇橫坡較陡或高填、深挖的特征點(diǎn)位置,定出橫斷面方向上相應(yīng)特征點(diǎn)(如經(jīng)濟(jì)點(diǎn)、控制點(diǎn)、和路中線最合適的位置點(diǎn))等,并插上標(biāo)志。
4)穿線定交點(diǎn)
根據(jù)放坡所定的導(dǎo)向線和插上標(biāo)志的特征點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地穿線。穿線的應(yīng)在滿足平面線形要求的前提下,盡可能多地靠近或穿過(guò)導(dǎo)向線和各特征點(diǎn),特別要注意穿過(guò)控制性嚴(yán)的點(diǎn),裁彎取直,使路線平、縱、橫三個(gè)面配合協(xié)調(diào),穿出與地形相適應(yīng)的若干直線,延伸相鄰兩條直線定出交點(diǎn),即為路線的導(dǎo)線。穿線交點(diǎn)這一工作很重要,定線人員必須反復(fù)試插,多次修改,才能定出理想的路線。
5)設(shè)置平曲線
路線導(dǎo)線確定以后,即可根據(jù)交點(diǎn)偏角及附近地形、地質(zhì)等情況,確定合適的平曲線半徑并敷設(shè)平曲線。
6)縱斷面設(shè)計(jì)
根據(jù)有關(guān)外業(yè)資料,繪制縱斷面圖,進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì),詳見(jiàn)第三章第五節(jié)。
實(shí)地定線的縱坡設(shè)計(jì),—般都是在平面已經(jīng)確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。雖然實(shí)地定線時(shí),已充分考慮了縱面及橫面的具體要求,但限于定線的經(jīng)驗(yàn)、視野以及對(duì)所經(jīng)地形、地質(zhì)的了解程度,定出的路線難免會(huì)顧此失彼,存在著一定的局限性。因此,實(shí)地定線的室內(nèi)縱坡設(shè)計(jì),不僅要解決工程經(jīng)濟(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題.還要實(shí)現(xiàn)平、縱面線形的配合和協(xié)調(diào),這就要求設(shè)計(jì)人員不斷調(diào)整縱坡,通過(guò)反復(fù)試坡修改,才能取得滿意的結(jié)果。
在縱斷面設(shè)計(jì)中.如果靠調(diào)整縱坡無(wú)法滿足要求時(shí),則應(yīng)考慮調(diào)整平面線形。若平面線形改動(dòng)不大,可根據(jù)已有路線導(dǎo)線和橫斷面資料,繪制帶狀平面圖,通過(guò)紙上移線的辦法解決;若因工程經(jīng)濟(jì)與平、縱面線形配合矛盾很大時(shí).平面線形必須作重大的改動(dòng),此時(shí)應(yīng)按定線的具體要求,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)改線,重新定出路線。
紙上移線
1)紙上移線的條件
在公路定線過(guò)程中,往往由于定線時(shí)考慮不周、地形條件限制或其他原因,難免產(chǎn)生因平面中線位置不當(dāng)致使工程量過(guò)大、標(biāo)準(zhǔn)或線形不夠理想等缺點(diǎn)。此時(shí)可在分析研究已定路線平、縱、橫圖紙資料的基礎(chǔ)上,考慮移動(dòng)路線,使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的要求,它對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,降低工程費(fèi)用起著一定的作用。當(dāng)路線設(shè)計(jì)出現(xiàn)以下情況時(shí),應(yīng)考慮紙上移線。
對(duì)紙上移線原因與情況,應(yīng)在紙上移線平面圖上作扼要說(shuō)明。
2)紙上移線的方法和步驟
◆繪制移線路段大比例尺(一般采用1:200—1:500)路線平面圖,注出交點(diǎn)編號(hào)、曲線起、終點(diǎn)以及各樁位置,如圖1-6-5所示。
◆根據(jù)移線目的,在縱斷面圖上試定縱坡,算出各樁的填挖值。
◆根據(jù)縱斷面圖上各樁填挖值,在橫斷面圖上找出各樁最經(jīng)濟(jì)或控制性的路基中心線位置。量出偏移原中心線的距離(即移距),分別用不同的符號(hào)標(biāo)記在平面圖上。
◆在保證重點(diǎn)照顧一般的原則下,參照平面圖上標(biāo)記,經(jīng)反復(fù)試定修改,定出修改后的導(dǎo)線,即圖1-6-5中虛線。用正切法算出各交點(diǎn)偏角,并使移線與原線角度閉合。擬定平曲線半徑,計(jì)算平曲線要素,繪出平曲線。
◆根據(jù)移線起點(diǎn)與原線樁號(hào)里程的對(duì)應(yīng)關(guān)系,推算移線后各新樁的樁號(hào)里程,算出長(zhǎng)短鏈值,注在移線終點(diǎn)。
◆按各樁在平面圖上的移距,在相應(yīng)各橫斷面圖上繪出移線后的中樁位置,并注明新樁號(hào)。
◆根據(jù)橫斷面圖上移線的后中樁處的相對(duì)高差,在原縱斷面圖上點(diǎn)繪移線后地面線(用虛線表示).重新設(shè)計(jì)縱坡及堅(jiān)曲線,如圖l-6-6所示。
◆設(shè)計(jì)路基橫斷面,并計(jì)算土石方數(shù)量,如圖1-6-7所示。
平曲線半徑選定
無(wú)論是紙上定線還是實(shí)地定線,在路線定線后,定線人員還要根據(jù)路線交點(diǎn)實(shí)際情況,酌情選定平曲線半徑。《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線。在選用平曲線半徑時(shí)應(yīng)與計(jì)算行車速度相適應(yīng),并應(yīng)盡可能選用較大的平曲線半徑,一般情況下,宜選用大于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不設(shè)超高的平曲線半徑,只有當(dāng)受地形、地物或其他條件限制時(shí),方可采用小于一般最小半徑,不要輕易采用極限最小半徑。
平曲線半徑的選定,除要與彎道本身所在位置的地形、地物條件相適應(yīng),使曲線沿理想的位置通過(guò)外,還要考慮與彎道前后的線形標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)。如在長(zhǎng)而陡的坡道下端和長(zhǎng)直線中間不宜插設(shè)小半徑平曲線,以及在陡坡上設(shè)小半徑平曲線要考慮縱坡折減的影響等。對(duì)平曲線交點(diǎn)的選定,在本章紙上定線與實(shí)地定線中已有闡述,現(xiàn)將平曲線半徑選定的方法歸納加下:
1)根據(jù)外距控制半徑
◆在交點(diǎn)附近有地物,平曲線線位受地形、地物制約時(shí),其半徑的選定通常可以用單交點(diǎn)法或雙交點(diǎn)法解決,平曲線預(yù)期通過(guò)的理想線位,一般是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際予以首先確定.然后按平曲線要素幾何關(guān)系來(lái)推算適應(yīng)上述線位要求的相應(yīng)半徑值。對(duì)于轉(zhuǎn)角不大.線位受限制不嚴(yán)的平曲線彎道,通常多采用單交點(diǎn)法,控制點(diǎn)位取曲線中點(diǎn)(QZ),根據(jù)預(yù)期中點(diǎn)線位至交點(diǎn)的實(shí)測(cè)距離E控按下式計(jì)算。
取整 R=80m
當(dāng)R=80m,。a=46°38′時(shí),外距E=7.11m,路面加寬值查《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》為1m,能滿足要求。
如果單憑曲線中點(diǎn)(QZ)難以判斷整個(gè)曲線是否與地形、地物全部吻合時(shí),應(yīng)補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。如上例應(yīng)驗(yàn)核建筑物左上角是否阻礙路線,此時(shí)可自A點(diǎn)作切線的垂線交于A‘點(diǎn),量得A‘至曲線起點(diǎn)(ZY)的距離x,然后按已定的平曲線半徑R值,按切線支距近似公式y(tǒng)=x2/2R求得相應(yīng)y值,從而定出曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)位P點(diǎn),再根據(jù)PA間實(shí)有距離,即可判斷路線能否通過(guò),如有妨礙,則應(yīng)重新調(diào)整半徑,使之滿足要求。
◆用外距控制線位高低或工程數(shù)量
當(dāng)路線相鄰直線的等高線線位高程基本相同,此時(shí)平曲線部分的線位若能與相鄰直線大致在同一高程上最為合適,若按此求得的平曲線半徑值符合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,則即為所求。此外,當(dāng)路線繞越山嘴時(shí),可按外距值的大小選擇平曲線半徑。其中E值越大,工程數(shù)量越大,具體選定半徑可根據(jù)公路等級(jí)高低合理確定。
2)、用切線長(zhǎng)控制半徑
平曲線半徑的選定,除受地形、地物制約外,有時(shí)還應(yīng)考慮如何適應(yīng)前后線形的要求。如當(dāng)同向或反向曲線間直線長(zhǎng)度較短時(shí),為解決曲線敷設(shè)與銜接,通常采用限制切線長(zhǎng)度的方法來(lái)推求平曲線半徑,如圖1-6-9a)。橋梁或隧道兩端的曲線起、終點(diǎn)到橋頭或隧道口應(yīng)留有一定長(zhǎng)度的直線段,如圖1-6-9b).此時(shí)平曲線半徑也應(yīng)根據(jù)切線來(lái)選定。
對(duì)采用單交點(diǎn)法選定平曲線半徑.一般應(yīng)首先留出《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的直線長(zhǎng)度(當(dāng)反向或同向曲線徑向連接時(shí),直線長(zhǎng)度D=0),然后選定出地形、地物控制較嚴(yán)的一側(cè)曲線半徑,再根據(jù)切線差反算相鄰曲線半徑,計(jì)算公式為
對(duì)復(fù)曲線半徑的選定,一般應(yīng)先定出受地形控制較嚴(yán)的一側(cè)曲線半徑,然后反算相鄰曲線半徑,要求曲線通過(guò)理想線位外,還應(yīng)注意兩相鄰曲線的半徑值不宜相差過(guò)多,其比值一般以不大于1.5倍為宜。
例1-6-2 如圖1-6-2,JD16為雙交點(diǎn)曲線。已知aA=50°30′,aB=42°02′,AB=69.15m.試求平曲線半徑。
3)、用曲線長(zhǎng)控制半徑
當(dāng)已知交點(diǎn)偏角.其他條件不受限制時(shí),如果平曲線半徑選得過(guò)小,則曲線長(zhǎng)度太短顯然對(duì)行車不利。此時(shí)應(yīng)用平曲線的最短允許長(zhǎng)度來(lái)控制半徑,其計(jì)算公式為
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