高速公路排水优化设计.doc

1、郑州交通职业学院 摘 要公路工程施工放样的主要是利用测量技术将设计图纸上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据。在施工过程中，检测工程构造物的几何尺寸，以实现从设计图纸到工程实物的质和量的转变。公路工程施工放样的依据是公路工程技术标准，各种构造物的施工技术规范、规程、测量规范等以及工程设计图纸。测量放样工作应遵循从整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。通过控制测量，建立起平面控制点和高程控制点与工程构造物特征点之间的平面位置和高程的几何联系。以平面控制点的坐标和高程控制点的高程为依据，利用传统测量仪器进行距离、高程和角度的测量放样或者利用全站仪和GPS进行三

2、维坐标放样来确定工程构造物特征点在实地上的空间位置。在放样过程中，工程设计图纸是图解控制点和工程构造物特征点之间几何关系的依据；现行的施工技术规范、规程，以及测量规范是核查放样结果精度的依据。只有利用精度符合标准的几何数据，才能精确地测定工程构造物特征点的准确位置，以指导施工。关键词：公路工程；施工放样；方法AbstractIntroduced highway subgrade, pavement drainage design of the basic elements and drainage design principles, design method. Pointed out th

3、at the drainage design must consider the engineering geological conditions, topography, geomorphology, environmental protection and construction and other factors.Highway drainage design of subgrade stability and the service life of pavement has obvious effect. Highway drainage design should not onl

4、y meet the drainage function, also should have higher landscape and safety requirements. The article analyzes the current expressway drainage design deficiencies, and put forward suggestions for improvement.Key Words：Highway subgrade pavement drainage insufficient improvement目 录一、绪论5二、施工放样的基本方法52.1已

5、知距离的放样52.1.1 钢尺量距52.2已知高程的放样62.2.1 水准测量法62.3已知点的放样62.3.1 极坐标法7三、中线放样8四、路基的施工放样94.1路基横断面施工放样94.1.1 路基宽度94.2.2 超高104.2.3 加宽104.2路基边桩放样的一般要求104.3路基横断面的放样方法114.3.1 路基边桩放样114.4 路基边坡的放样124.4.1 路堤边坡与填高的控制方法124.4.2 路堑边坡及挖深的控制方法124.5 线段路基顶面的抄平13五、路面的施工放样145.1路面放样145.2 路面边桩放样155.3 构造物施工放样155.3.1 路基排水设施施工放样155

6、.3.2 边沟平面位置的放样155.4 挡土墙施工放样165.4.1 挡土墙平面位置的放样165.4.2 挡土墙高程放样175.5.沿线取土坑、弃土堆占地面积及土方量计算175.6 占地面积的测算175.6.1 解析法175.6.2 图解法175.7 土方量测算18六、总 结20参考文献21一、绪论 在交通土木工程中，工程构造物主要指路基、路面、桥涵、隧道及其附属构造物和排水构造物。在路基施工前，通过测量放样确定路线中线桩、公路用地界桩、路堑坡顶、路堤坡脚、边沟等构造物的施工位置；在施工过程中，通过测量放样对工程构造物外形几何尺寸进行控制和检测，及时修正偏差，以准确体现设计意图；在工程竣工后，

7、通过测量对工程进行质量检查和验收。实践证明，精确地测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，施工放样是工程施工过程中的重要一环，它贯穿工程施工全过程。本文对其进行了一些探讨.公路工程施工放样的主要任务是利用测量技术将设计图纸上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据。在施工过程中，检测工程构造物的几何尺寸，以实现从设计图纸到工程实物的质和量的转变。二、施工放样的基本方法2.1已知距离的放样距离放样即在地面上测设某已知水平距离，就是在实地上从一点开始，按给定的方向，量测出设计所需的距离定出终点。 2.1.1 钢尺量距在地面上丈量已有两点间的直线距离时，应先用尺子量出两点间

8、的距离，再考虑必要的改正数，以求得正确的水平距离。而在地面上定出已给长度的直线时，其程序恰恰相反。先要根据已知的水平距离，结合地面的高低、钢尺的实际长度、丈量时的温度等，算出地面上应量的距离，并按算出的距离进行丈量。2.2已知高程的放样已知高程的放样是根据施工现场已有的水准点，用水准测量或三角高程测量的方法，将设计的高程测设到地面上，即根据一个已知高程的点，来测设另一个点的高程，使其高差为所指定的数值，本文只探究水准测量。2.2.1 水准测量法如图3所示，A为已知水准点，其高程为，B为待测设高程点，其设计高程为。将水准仪安置在A和B之间，后视A点水准尺的读数为，则B点的前视读数b应为视线高减去

9、设计高程，即： 图3测设时，将B点水准尺贴靠在木桩的一侧，上、下移动尺子直至前视尺的读数为b时，再沿尺子底面在木桩侧面画一刻线，此线即为B点的设计高程的位置。2.3已知点的放样测设点的平面位置常用的方法有极坐标法、直角坐标法、角度交会法和全站仪法。放样时，应根据控制网的形式、控制点的分布情况、地形条件以及放样精度，合理选用适当的测设方法。2.3.1 极坐标法极坐标法是指在建立的极坐标系中，通过待测点的极径和极角，也就是根据水平角和水平距离测设点的平面位置的方法。此方法适用于经纬仪配合测距仪或全站仪测设。在施工现场通常是以导线边、施工基线或建筑物的主轴线为极轴；以某一个已在现场标定出来的点位极点

10、。放样时先根据待测点的坐标和已知点的坐标，反算待测点到极点的水平距离D（极径）和极点到待测点方向的坐标方位角，再根据方位角求算出水平角（极角），然后由D和进行点的放样，在这里D和称为放样数据。如图4所示，A、B为地面上已有的控制点，其坐标分别为、和、；欲测设P点，其设计坐标为、。则： 其中： 图4测设时，在A点安置经纬仪，瞄准B点，先测设出角，得AP方向线。在此方向线上测设水平距离D，即得到P点。2.3.2 距离交会法距离交会法是根据两段已知的距离交会出地面点的平面位置。此法适用于待测设点至控制点的距离不超过一整尺的长度，且便于量距的地方。在施工中细部的测设常用此法。如图6所示，先根据控制点A

11、、B的坐标及P点的设计坐标，计算出测设距离D1和D2。测设时，用钢尺分别从控制点A、B量取距离D1、D2后，其交点即为P点的平面位置。2.3.3 全站仪法采用全站仪测设时，先用已知导线点进行建站具体操作方法如下：第一：选择一个已知点，架设仪器，整平-对中，输入该点坐标以设置测站点，同时由另一人在另外一个已知点架设棱镜。 第二：输入后视点坐标后，将全站仪瞄准棱镜进行后视，测距-记录。 第三：放点，输入需要放样点的坐标。 第四：将全站仪旋转使得水平角为0度，然后将棱镜架设至全站仪目镜的延长线上，前后移动，使得测量的水平距离为零，至此该点放样完成。三、中线放样路线中线施工放样就是利用测量仪器和设备，

12、按设计图纸中的各项元素(如公路平纵横元素)和控制点坐标(或路线控制桩)，将公路的“中心线”准确无误地放到实地，指导施工作业，习惯上称为“中线放样”。 路线中线施工放样是保证施工质量的一个重要环节。这是一项严肃认真、精确细致的工作，稍有不慎，就有可能发生错误。一旦发生错误而又未能及时发现，就会影响下步工作，影响工作进度，甚至造成损失。因此，在施工前必须对导线控制点和路线控制桩进行复测，施工过程中要定期检查。 路线中线施工放样又称为恢复中线。一般有两种方法：用沿线导线控制点放样；用路线控制桩(交点、直圆、圆直等点)放样。按公路路基施工技术规范(JTJ 033-95)规定，对高速公路、一级公路，应用

13、坐标法恢复路线主要控制桩。实际应用中，二级以上的公路勘察设计，均沿路线建有导线控制点，作为首级控制，故可采用导线控制点放样中线。 1）.用路线控制桩来恢复中线有两种情况：一是公路两旁没有布设导线控制点，公路中线都是用交点桩号、曲线元素(转角、半径、缓和曲线长)标定，施工单位只有根据路线控制桩来恢复中线，这种情况在修建低等级公路时是常见的；另外一种情况就是由于施工单位没有测距仪，无法利用控制点，也只好利用路线控制桩恢复中线，但这种方法，常用于低等级公路。四、路基的施工放样4.1路基横断面施工放样在公路中线施工控制桩恢复完成后，即可进行路基施工。路基施工前，应先在地面上把路基的轮廓表示出来，即把路

14、堤坡脚点（或路堑坡顶点）找出来，钉上边桩，同时还应把边坡的坡度表示出来，为路堤填筑和路堑开挖提供施工依据。在进行路基路面施工放样以前，应首先了解路基路面设计的基本参数，以便在进行放样测量时计算放样数据。路基路面的设计计算参数主要包括路基宽度、路面宽度、排水沟宽度（梯形排水沟的边坡坡度）、填挖高度、路堤、路堑的边坡坡度、路基的超高和加宽等基本参数。4.1.1 路基宽度公路路基宽度是指行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、应急停车带时，还包括这些设施的宽度。如图7所示。图74.2.2 超高根据路基路面的设计要求，在公路直线段路基边缘点处于同一高度，路面横断面由路中心向两侧略向下倾

15、斜形成双向横坡。但是在曲线路段为保证汽车行驶安全，在公路曲线半径小于各级公路的不设超高最小半径时，均应设置超高。圆曲线段路面的设计超高值是常数，路面倾斜形成单向横坡；缓和曲线段路面的超高值随着缓和曲线上的长度的不同而变化，路面横坡倾斜由直线段的双向横坡向圆曲线的单向横坡逐步过渡。超高值可从设计文件中查取。4.2.3 加宽当圆曲线半径小于或等于250m时，在圆曲线段应按规定设置加宽，同时在曲线两端设置加宽缓和段。曲线上的加宽值可从设计文件中查取。若圆曲线的加宽值为Bj,加宽缓和段内任一中桩的加宽值，可按下式计算：1)加宽缓和段为直线过渡时， （4-1） 式中：Bjx加宽缓和段内任意中桩的加宽值；

16、 X对应于Bjx的中桩到加宽缓和段起点的长度； Lc加宽缓和段（或缓和曲线段）的长度。4.2路基边桩放样的一般要求1）公路路基的边桩包括路堤的填挖边界点和路堑的开挖边界点。除此之外在路基土石方施工以前还应把公路红线界桩和公路工程界桩也要在地面上标定。路基边界点是指路堤（或路堑）边坡与自然地面的交点。2）公路红线界桩是指为保证公路工程的正常使用和行车安全，根据公路勘测设计规范所确定的公路占用土地的分界用地界桩。公路用地在土地管理中属于公用地籍，界桩的设立将标明公路用地的边界范围，界桩之间连成的线称为红线。3）公路工程界桩是根据公路设计的要求，表明路基、涵洞、挡土墙等边界点位实际位置的桩位，如公路

17、的路基界桩、绿化带界桩等。公路工程界桩有时可能在公路用地的边界上，这种公路工程界桩兼有红线界桩的性质。4.3路基横断面的放样方法 4.3.1 路基边桩放样路基边桩放样就是在地面上将每一个横断面的路基边坡线与地面的交点，用木桩标定出来。边桩的位置由横断面方向、两侧边桩至中桩的距离来确定。常用的边桩放样方法如下：(1)图解法 路基横断面图为供路基施工的主要依据，可根据已戴好“帽子”的横断面图放样边桩。就是直接在横断面图上量取中桩至边桩的距离，然后在实地用皮尺沿横断面方向将边桩丈量并标定出来。每个横断面都放出边桩后，再分别将路中线两侧的路基坡脚桩或路堑坡顶桩用灰线连接起来，即为路基填挖边界。在填挖方

18、不大时，使用此法较多。此法一般使用于较低等级的公路路基边桩放样。(2)解析法 就是根据路基填挖高度、边坡率、路基宽度和横断面地形情况，先计算出路基中心桩至边桩的距离；然后，在实地沿横断面方向按距离将边桩放出来。一般情况下，当施工现场没有横断面设计图，只有施工填挖高度时，可用解析法放样路基边桩。解析法放样路基边桩的精度比图解法高，主要用于一般公路平坦地形或地面横坡均匀一致地段的路基边桩放样。平坦地段的边桩放样：图8为填方路堤，坡脚桩至中桩的距离为D应为：图8 图9 （4-2） 图9为挖方路堑，坡顶桩至中桩的距离为D应为： （4-3）式中：B为路基宽度，m为边坡坡度，H为填挖高，S为路堑边沟顶宽。

19、 以上是路基横断面位于直线段时求算D值的方法。若横断面位于弯道上有加宽时，按上述方法求出D值后，还应在加宽一侧的D值中加上加宽值。4.4 路基边坡的放样 在放样出边桩后，为了保证填、挖的边坡达到设计要求，还应把设计边坡在实地标定出来，以方便施工。 4.4.1 路堤边坡与填高的控制方法 机械填土时，应按铺土厚度及边坡坡度，保持每层间正确的向内收缩的距离一定。不可按自然的堆土坡度往上填土，这样会造成超填而浪费土方。每填高1m左右或填至距路肩1m时，要重新恢复中钱、测高程、放铺筑面边桩，用石灰显示铺筑面边线位置，并将标杆移至铺筑面边上。 距路肩1m以下的边坡，常按设计宽度每侧多填025m控制；距路肩

20、1m以内的边坡，则按稍陡于设计坡度控制，使路基面有足够的宽度，以便整修边坡时铲除超宽的松土层后，能保证路肩部分的压实度。 填至路肩标高时，应将大部分地段(填高4m以下的路堤)设计标高进行实地检测；填高大于4m地段，应按土质和填高不同，考虑预留沉落量，使粗平后的路基面无缺土现象。最后测设中线桩及路肩桩，抄平后计算整修工作量。 4.4.2 路堑边坡及挖深的控制方法 路堑机械开挖过程中，一般都需配合人工同时进行整修边坡工作。 机械挖土时，应按每层挖土厚度及边坡坡度保持层与层之间的向内回收的宽度，防止挖伤边坡或留土过多。每挖深1m左右，应测设边坡、复核路基宽度，并将标杆下移至挖掘面的正确边线上。每挖3

21、-4m或距路基面2030cm时，应复测中线、高程、放样路基面宽度。按以上做法，可及时控制填方超填和挖方超挖现象。4.5 线段路基顶面的抄平当路基施工高度达到设计高程以后，应检查路基中心顶面的设计程及路基两侧边缘的设计高程。路面横坡度的形成，一般在路基顶面施工时就应该做成横向坡度。路基顶面的横坡与路面顶面的横坡是一致的。如图14路基平面图。在图中A、B、C为路基施工控制桩，D、E、F和G、H、O为与路线施工控制桩相对应的路基边桩。1）先检查路基顶面中线施工控制桩的设计标高假定A的设计标高为HA,路线纵坡为（上坡），施工控制桩间距为10m。则B、C、D点的设计高程为：=路面顶面中心点的设计高程-路

22、面结构层厚度 （4-15） （4-16）分别在已知高程为HBM的水准点和A点立水准尺，水准仪后视水准点所立水准尺度数为a，前视A点所立水准尺度数为bA。 （4-17）A= （4-18）若A0,则点A应挖低，挖低值为A。依次进行B、C点的检查和放样。图 14如上同检查路基顶面路线控制桩的高程一样，依次检查路基两边线施工控制桩D、G点的高程，其他各点（E、H、F、O）可采用同样的方法进行检查。五、路面的施工放样路面施工是公路施工的最后一个环节，也是最重要最关键的一个环节。因此，对路面施工放样的精度要求要比路基施工阶段放样的精度高。为了保证精度，便于测量，通常在路面施工前，将线路两侧的导线点和水准点

23、引测到路基上，一般设置在不易破坏的桥梁、通道的桥台上或涵洞的压顶石上。引测的导线点和水准点要和高一级的导线点和水准点进行附合或闭合，精度应满足一、二级和五等水准测量的要求。路面施工阶段的测量放样工作仍然包括恢复中线、放样高程和测量边线。路面施工是在路基土石方施工完成以后进行的。在路面底基层（或者垫层）施工前，首先应进行路槽放样。路槽放样包括两个方面的内容：中线施工控制恢复放样和中平测量；路槽横坡放样。除面层外，各结构层横坡按直线形式放样。5.1路面放样路面各结构层的放样方法仍然是先恢复中线，然后由中线控制边线，再放样高程，控制各结构层的高程。除面层外，各结构层横坡按直线形式放样。要注意有超高和

24、加宽时，还要考虑路面超高加宽的设置。路面放样主要是路面边桩和路拱的放样。5.2 路面边桩放样路面边桩的放样可以先放出中线，再根据中线的位置和横断面方向用钢尺丈量放出边桩。在高等级公路路面施工中，有时不放中桩而直接根据边桩的坐标放样边桩。5.3 构造物施工放样路基工程除了土石方带状主体工程外，还包括小桥涵工程、路基排水工程、支挡与防护工程以及公路沿线附属工程（如取土坑、弃土堆、堆料坪、护坡道等）等。因此，路基工程的施工，除了土石方主体工程的施工外，还包括上述工程构造物的施工。其施工质量的好坏，直接影响路基的使用性能和使用寿命。而任何工程项目在施工前，首先要按设计图纸的意图和要求，进行施工放样，即

25、将图纸上的东西准确的放到实地，然后进行施工。所以公路沿线构造物的施工放样也是一项非常重要的工作。在此重点介绍路基排水设施和挡土墙的施工放样。5.3.1 路基排水设施施工放样路基及沿线构造物经常受到水的侵袭，严重时危害路基，甚至彻底冲毁。因此路基排水设施的施工应予以充分的重视。路基排水设施有地表排水设施和地下排水设施。地表排水设施常见的有边沟、截水沟、排水沟等几种；地下排水设施常见的有暗沟、渗沟、渗井等。各种排水设施虽然修建的位置不同，但其放样的内容和方法基本相同。在此，只介绍边沟的施工放样。5.3.2 边沟平面位置的放样设计文件中，没有明确的边沟平面设计图，只是给定了边沟的横断面设计图及起讫点

26、的桩号及边沟的位置。因此，边沟平面位置的放样，主要是根据施工现场，以及考虑边沟与路线线形、地形地貌、天然河沟、桥涵位置等因素的协调性，结合路基横断面，合理的放样边沟的平面位置。放样时，先放出边沟起点断面的平面位置，再放出边沟终点断面的平面位置，然后将对应点连成线即可。如图19、20所示。图 19 4040梯形边沟断面图 图 20 4040梯形边沟平面图5.4 挡土墙施工放样为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物，称为挡土墙。按其设置位置的不同可分为路堤墙、路堑墙、路肩墙和山坡挡土墙等类型。挡土墙的放样主要是挡土墙的平面位置的放样和高程放样两项内容。挡土墙的类型很多，但其

27、放样方法基本相同，在此以护肩墙为例加以介绍。如图21、22所示。5.4.1 挡土墙平面位置的放样挡土墙平面位置的放样是根据挡土墙平面设计图、横断面设计图，以及相关技术规范、标准为依据，结合路基横断面图进行放样。放样时，先放出挡墙起始断面，再放出挡墙终止断面，最后挂线施工。 5.4.2 挡土墙高程放样挡土墙平面位置放样完成后，即可开挖挡墙基坑。根据挡土墙基础底面的设计标高（查设计文件）检查基底标高，符合规范要求之后，再浇筑（或砌筑）基础、墙身，施工过程中要控制好墙面、墙背的坡度及各部分的尺寸。基础顶面、墙顶的设计标高可查设计文件。因此，挡土墙高程的放样实际上就是挡土墙施工过程中的高程控制。5.5

28、.沿线取土坑、弃土堆占地面积及土方量计算测算占土地面积和土方的方法很多，不同的方法用于不同的条件和精度要求，常用的面积测算方法有解析法、图解法和；土方测算方法有断面法。5.6 占地面积的测算5.6.1 解析法 将实地量测地物所得数据，代人相应数学公式计算面积的方法称解析法。解析法最重要的特点是实地量测地物，无需进行图上作业。解析法一般分为两类：坐标法和几何图形法，本节介绍坐标法。坐标法是采用地物角点的坐标值计算面积的方法，一般适用于多边形的地物。地物顶点的坐标值可通过全站仪实地测量的方法计算取得。首先在实地施测闭合导线，量测地物各边边长及其夹角；然后利用边长和夹角计算出各点的坐标，将坐标值代人

29、公式，既可算出地物的面积。 5.6.2 图解法在地形图上直接量取图形各要素的数据，通过几何公式计算面积的方法称为图解法。此法与前述解析法中的几何图形法的性质基本相同只是前法在实地量测后法在图上量测而已。用图解法计算面积的基本方法是三角形底高法。其计算公式为： （5-12） 式中：A三角形面积； a三角形边长； h三角形a边的高。在土地利用现状图上，我们经常会遇到很多多边形，量算时一般将其划分为若干三角形进行。为保证精度，所划分的三角形的底高比接近1：1为最好，每个图形必须量算两次，其限差（允许最大差值）按下列公式计算： （5-13） （5-14） ：f同一图形两次量算的限差（公顷或亩）；M图纸

30、比例尺分母；A图形面积（公顷或亩）。 5.7 土方量测算取土坑、弃土堆土方量测算采用平均断面法。平均断面法适用于地形起伏变化较大的地区，或地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤如下： 首先，根据地形图竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分若干个相互平行的断面；该断面尽可能垂直于等高线或主要建筑物的边长，各断面间的间距可以不等，地形变化复杂的地段其间距宜小；然后按比例绘制每个断面的自然地面和设计地面的轮廓线，自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为填方（或挖方）断面的面积，并计算出来；最后根据计算出断面面积按下式计算土方量： （5-17） 式中：

31、V相邻两断面间的土方量（m3）；A1,A2相邻两断面的填（-）、挖（+）面积（m2）；L相邻两断面的间距（m）最终，将计算出的每段土方量进行汇总，即得整个土方量。六、总 结 公路施工企业是我国建筑施工队伍中的一支重要力量,本文从中国公路施工企业的现状入手,对公路工程施工的竞争状况和当前公路施工企业面临的机遇与挑战进行了系统的分析,依据国内建筑市场环境变化发展趋势预测了中国公路施工企业未来的发展趋势,提出了当前公路施工企业发展的思路和对策。首先，应搞好现有一、二级国营公路施工企业。因为这些企业在我国公路基本建设事业中起着骨干和推动作用,是我国高等级公路建设的主力施工队伍。近年来,随着公路基本建设

32、体制改革的不断深入,公路建设任务的分配改变了过去单纯靠行政手段下达指令性任务的方式,把竞争机制引入公路建设领域,普遍推行了招标承包制,这对提高工程质量、降低工程造价，有了明显的改善。实践证明，精确地测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，施工放样是工程施工过程中的重要一环，它贯穿工程施工参考文献1 中华人民共和国交通部。公路排水设计规范M.北京：人民交通出版社， 2004.2 中华人民共和国交通部公路司。降低造价公路设计指南M.北京：人民交通出版社， 2005.3 中华人民共和国交通部公路司。新理念公路设计指南M.北京：人民交通出版社，2005.4 中华人民共和国交通部河南省交通厅。关于高速公路变更中央分隔带形式通知S.豫交计2005220号。5 JTJ 018-97,公路排水设计规范S. 6姚祖康公路排水设计手册M北京：人民交通出版社，1998. 7公路排水设计规范（JTJ018-97）S. 19