1、 路基路面施工放样测量4-1 路基放样的基本原理一、路基路面设计的基本参数在公路的中心施工控制桩恢复完成后，即可进行路基的土石方施工。路基施工前，应首先在地面上把路基的轮廓表示出来，即把路堤坡脚点和路堑坡顶点找出来，钉上边桩，同时还应把边坡的坡度表示出来，为路堤填筑和路堑的开挖提供施工依据。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。路基路面的设计是在横断面测量的基础上进行的，其中的设计参数主要包括路基宽度B、路面宽度b、排水沟宽度s（梯形排水沟的边坡坡度）、填挖高度h、路基路堑的边坡坡度m、路基超高和加宽等基本参数。1、 路基宽度公路路基宽度
2、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4-1所示。2、边坡率公路的路基路面设计涉及填挖成型的路基边坡坡度，如图4-2所示，AD是地面线，BC是设计路基顶面，h是设计的填方高度，AB，CD是路基的边坡。路基边坡的坡度通常用1：m的形式表示，即： （4-1） （4-2）式中m称为边坡率，或称为陡度。由式（4-2）可见，取h=1m，则d=m，即高差h是1m时，边坡水平长度d在数量上等于边坡率。如图4-3所示，AB的边坡率为1：0.5，h=1m，则d=0.5m。边坡率越小，水平长度越短，边坡越陡。3、超高在图4-2a）中，O点是公路中心线在
3、地面上的位置，O是中心线在设计路面上的位置，B、C是公路中心线两侧的路基边界点。根据路基路面的设计要求，在公路直线段边缘点B、C处于同一高度，路面横断面由路中心向两侧略向下倾斜形成双向横坡面，如图4-4a)所示的阴影部分。但是汽车在曲线路段行驶，由于曲线运行的离心力存在，汽车在这种路面上运行的稳定性将受到影响。为了保证汽车在曲线段行驶的安全，在公路曲线半径小于表4-1规定的情况下，路基路面设计曲线段的路面边缘点B、C连线在曲线半径方向上形成倾角为的横坡面。如图4-4所示，这时B、C两点之间的高差为： （4-3）式中：2为超高值，为超高角，i为路面超高横坡度，b为路面BC的设计宽度。由于超高的存
4、在，设计上B、C不在同一个高程面上，一般B点的超高值为-，则C点的超高值为+。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，如图4-4b)所示。缓和曲线段的路面超高值随着在缓和曲线上的长度的不同而变化，路面横坡倾斜由双向横坡面向单向横坡面逐步过渡。4、加宽汽车在平曲线上行驶时，需要比直线部分更大的行车宽度，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查取。若圆曲线的加宽值为B j，加宽缓和段内任一中桩的加宽值可按下式计算：当加宽缓和段为直线过渡时：当加宽缓和段为高次抛物线过渡时：式中：Bjx：加宽缓和段内任一中桩
5、的加宽值；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（或者缓和曲线段）的长度。二、路基路面施工放样有关待求参数的计算、公路用地面积的计算1、 公路用地面积的构成 图4-5所示是一段公路全景透视图，从图中可以看出，公路实际用地面积包括：路基宽度及由边坡率所决定的填方路基（图4-5中的AB段）扩张面积，公路排水沟面积，由边坡率决定的挖方路堑（图4-5中的BC段）开挖面积以及路线转弯处的内侧加宽面积（如图4-4b）等。图4-6a)是路基路面设计的平面图，公路用地面积包括在平面图中的1、28及1、28所围成的区域内，这是根据公路设计确定的基本用地面积。如果在公路建设上顾及景观美化和
6、绿带的需要，还应在基本用地基础上增加绿化带等用地面积。 另外，城市道路用地范围具有上述公路用地的内容，同时根据城市规划建设的需要，还应包括有行车道、人行道、绿带、停车带等部分的面积，如图4-7所示。2、用地边界位置参数的测算1）对称填高的用地边界点位置参数的计算：如图4-6a)所示，地面AD平坦，BC是以中线桩O为对称点的设计的路面，b是路面设计宽度，m是边坡率，h是路基填筑高度（简称填高）。对称填高的用地边界点位置参数，即离开中线桩的距离dd为： （4-4）2）对于挖低的路堑路段的用地边界点位置参数的计算：如图4-6b)所示，地面AD地势平坦，BC是以中线桩O为对称设计的路面，s是排水沟的宽
7、度，h是开挖的路堑深度（简称挖低），其它符号同图4-6a)。对称挖低的用地边界点位置参数dd： （4-5）3）不规则填挖地段用地边界点位置参数的测算，如图4-8所示，中线桩O附近是不规则地面。解析法：设立一个hd坐标系。如图4-8所示，h轴（高差）在公路中心线点O的垂线上，d轴（横向距离）通过设计路面标高处O。设路面边界点P点的坐标为（h,d），并按公式求解。据推证，P点的坐标应满足下式，即 （4-5）式中：解算式（4-5）得 （4-6）式中h1、d1是路面边界点1的坐标，可从路面设计中得到的参数；h2、d2、h3、d3是地面点2、3的坐标，均是横断面测量得到的数据；h、d是设计的填方路基（或
8、者挖方路堑）边界点P的待求坐标，其中d 的绝对值是路堤（或者路堑）的边界点到公路中心线点的距离。按上述坐标系计算时应注意：计算填方路基右边界点的坐标，或者计算挖方路堑左边界点的坐标时，边坡率m应取负值。下面为了更加详细地说明计算方法，给出计算示例。如图4-8所示，计算结果见表4-2。图解估计：从图4-8可以看出，用地边界点P左、P右的位置可利用作图的方法求得：以路面设计宽度b及边坡率m等参数为依据作边坡线，可得边坡线与地面线的交点P；在图上量取中线点到P点的图上长度；按绘图比例把图上长度换算为实际长度，得到边界点距离路中线的实际距离。3、用地面积测算测算公路用地面积（包括城市道路用地面积），可
9、利用设计图纸的设计边界线所围成的图形，按几何法或者利用求积仪求得。为了准确测算，一般公路面积测算多用梯形法、解析法。1）梯形法：如图4-6a)所示，2、3、3、2四个边界点构成梯形，梯形的面积： （4-7）式中A梯是梯形2332的面积；dd2、dd3分别是22、33的边界宽度；S是22与33的里程差。 2）按多边形面积计算公式，计算面积。这时应计算公路左右边界点的坐标，然后用下式计算面积。 （4-8）式中：是边界点的图上坐标。、路基设计横断面面积的计算图4-6b)所表示各里程桩位路基设计的横断面示意图。从图中可以看出，横断面面积涉及路基的填挖高度（h）、路面宽度（b）、排水沟宽度（s）、边坡率
10、（m）、路面超高（）以及地面实际地面线，情况比较复杂。横断面的计算应根据不同情况采取不同的方法。1、对称的填高横断面面积的计算如图4-2a)所示，填高横断面面积A为： （4-9） 2、对称的挖低横断面面积的计算 如图4-2b)所示，挖低横断面面积A为： （4-10）式中h是排水沟的深度，i是横坡度。3、不规则填挖横断面面积的计算根据横断面测量结果和路基路面设计参数（h、m、等），绘出不规则填挖横断面图，如图4-8所示。显然这种不规则横断面图随着情况不同而异，以该图为例，横断面面积仍然可利用图中的边界线所围成的图形，按几何法或者利用求积仪求得，也可利用图上的各个连接点的坐标按解析法公式（4-8）
11、计算。如图4-8所示，根据测算结果及设计参数得出横断面各点得坐标及面积得计算结果列与表4-3中。、土石方的测算公路土石方，指的是设计公路的填挖土石方。挖方段是指从天然地表挖除的土石方；填方段是指填筑压实的土石方。一般地公路土石方的计算采用断面法，即根据路基设计横断面面积及断面之间的距离求取土石方数量。如图4-6b)所示，各个填、挖横断面面积为已知，横断面之间的距离可利用两端断面所对应的中线里程桩号求得，则天然地表坡度相近的横断面之间的土石方V为： (4-11)式中A1、A2为相邻的两个填（或者挖）横断面的面积，D是相邻的两个横断面之间的距离。比较精确的计算公式可采用棱台计算公式，即： （4-1
12、2）三、路基边桩放样一般要求公路路基的边桩包括路堤的填宽边界点和路堑的开挖边界点。除此以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。路基填挖边界点是指路堤（或路堑）边坡与自然地面的交点。公路红线界桩是指为保证公路工程设施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。公路红线界桩确定了公路用地的范围、归属和用途，具有保护公路用地不受侵犯的法律效力。公路工程界桩是根据公路设计的要求，标明路基路面、涵洞、挡土墙等边界点位实际位置的桩位，如公路的路
13、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。、公路界桩放样的基本要求1、公路路基边桩和公路界桩放样以前，一般是先测设红线界桩，然后再测设公路工程界桩。在公路规划勘测以及初测定测的过程中，公路主管部门应与当地被征用土地的有关部门协商确认公路红线界址以及红线走向所确定的公路用地范围，办理土地征用手续。测设红线界桩确认土地征用范围，此后按公路设计文件所设计的位置测设公路工程界桩。2、根据界桩的性质和用途设立标志。红线界桩属于混凝土柱型永久性界桩，要求埋设稳固，长期保存。公路工程界桩，若没有兼用红线界桩的用途，则属于实用性界桩，用于指示公路修筑的位
14、置。3、伴随公路施工过程及时准确测设界桩。由于公路路面等级的差异，公路路面的结构层次的等级类型各不相同，公路界桩的测设往往不是一次完成的，而是通过多次测设实现的。在较高等级的公路施工中，一般有填挖土方阶段的界桩测设；在铺筑路基路面阶段有各结构层的界桩测设，有路基各结构层、绿化带等的界桩测设。这些界桩的测设为不同等级的公路施工提供准确的平面位置和标高位置，伴随公路施工的不断深入而完成。、横断面的复查在进行路基边桩放样以前，应首先核查横断面的地面线。核查方法，按施工要求的施工控制桩间距每隔一个桩距进行横断面测量，实测方法同测量学所介绍的横断面测量方法一样。复查横断面的目的是为精确确定路基边桩的实地
15、位置提供准确的计算依据，也可作为计算实际填挖土石方数量的依据。4-2 路基边桩平面位置放样方法一、平坦地面的边桩放样如图4-9所示。H为中心填高，宽度为B。右侧设有护坡道，高为h，宽度为b。则两侧坡脚到中心桩的平距为L1、L2：从对应的中桩开始，沿横断面方向分别放样距离L1、L2，钉出边桩在实地的位置。在曲线段，可从曲线内侧的平距L上再加上一个加宽值W。沿纵向连接各边桩，得到放样边坡界线。二、倾斜地面的边桩放样对于倾斜地面上的边桩可采用极坐标法进行放样。先按第一节所介绍的方法计算两侧边桩的坐标，然后再用坐标放样的方法确定边桩的位置。三、机械化施工路基横断面的掌握、路堤边坡与填高的掌握方法1、机
16、械填土时，应按铺土厚度及边坡坡度保持每层间正确的相内收缩一定的距离，并且不可按自然的堆土坡度向上填土，这样会造成超填而浪费土方。2、每填高1m左右或者填至距路肩1m时，要重新恢复中线、放样高程、放铺筑面边桩，并用石灰显示铺筑面边线的位置，并将标杆移至铺筑面边上。3、距离路肩1m以下的边坡，通常按设计宽度每侧多填0.25m掌握；距离路肩1m以内的边坡，则按稍陡于设计坡度掌握，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。4、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的地段，应按土质和填高不同考虑预留沉降量，使粗平后的路
17、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。、路堑边坡及挖深的掌握方法路堑机械开挖过程中，一般都需要配合人工同时进行整修边坡工作。1、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。2、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34m或距路基面2030cm时，应复测中线、高程、放样路基面宽度。按以上的做法，可及时控制填方超填和挖方超挖现象的出现。4-3 路基施工阶段各层次抄平方法一、填方路堤各层的抄平填方路基在施工过程中是分层进行填筑的，各结构层的厚度又各不相同。这就需要在填筑之前先测定各结构
18、层的顶面高程。如图4-10所示，图中h为松铺厚度，h为压实厚度。在填筑以前需要先标定松铺厚度E点的位置。1、如图4-11所示，A、B、C、D为路基的坡脚放线位置，A、B、C、D为某结构层顶面松铺厚度顶面的放样位置。AA（BB、CC、DD ）之间的高差为松铺厚度h，AD、BC的长度为该结构层顶面的宽度。2、由实验路段可得该结构层所对应的松铺系数K。3、结构层松铺厚度的顶面高程为H。H=Hd+h式中Hd为该结构层底面高程。4、采用高程放样方法用木桩标定出A、B、C、D的位置，使木桩顶面的高程等于该结构层松铺厚度的顶面高程H。5、在各木桩顶面钉上小钉子，在钉子之间拉上细线作为填筑的依据。6、当该结构
19、层压实后，再用高程放样方法检查该结构层顶面的高程。二、直线段路基顶面的抄平当路基施工高度达到设计高程后，应检查路基中心顶面的高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。路基顶面的横坡和路面的横坡是一致的。 如图4-12、4-13所示，4-12为路基断面图，4-13为路基平面图。在图4-13中A、B、C、D为路基中线施工控制桩，E、F、G、H和M、N、O、P为与路中线施工控制桩相对应的路基边线。、先检查路基顶面中线施工控制桩的设计标高假定A点的设计标高为HA，路线纵坡为+i%，施工控制桩间距为10m。则B、C、D点的设计标高分别为：在已知高程为HBM的
20、水准点和A点立水准尺，水准仪后视水准点所立水准尺读数为a，前视A点所立水准尺读数为bA。若，A点应填高，填高值为A；若，则A点应挖低，挖低值为A。依次在B点、C点、D点立水准尺，分别读数为bB、bC、bD，按同样的方法分别计算B、C、D，对B点、C点、D点进行高程检查和重新放样。检查路基边线设计标高计算和路基中心施工控制桩A点相对应的两侧路基边桩E点和M点的设计标高。如图4-13所示，E点和M点是关于A点对称的两个路基边缘点，设路面横坡为i%，则E点和M点的设计高程为：式中B为路基宽度，i%为路面横坡度。将水准尺立于E点和M点，读数分别为bE、bM。若E0，则E点应挖低E。对于M点采用同样的方
21、法检查。对于路基两侧的其它各点，可采用同样方法进行检查。三、曲线段路基顶面的抄平对于曲线段由于存在超高和加宽，计算要相对复杂一点。在路基设计表中曲线段的加宽和超高值已经给出，在进行放样时只需直接引用即可。在计算路基边线上的施工检查点的高程和坐标时，为计算方便一般是以与其对应的在同一个横断面方向上中线施工控制点的坐标和高程为基准。检查方法同直线段。四、竖曲线段路基顶面设计标高的计算如图4-14所示，在进行路线纵坡设计时，确定了路线起终点的设计标高和各变坡点的桩号、设计标高、竖曲线半径，根据这些资料即可计算竖曲线上任意一个中桩的设计标高。相邻变坡点之间的坡度为：式中：为第（-1）到号变坡点之间的坡
22、度； 分别为第（-1）和号变坡点的设计标高； 分别为第（-1）和号变坡点的里程桩号。若某中桩位于第（-1）和号变坡点之间，桩号为L，则其设计标高为：第号变坡点的竖曲线半径为Rj,竖曲线要素为：转坡角 （弧度）切线长 外距 竖曲线起点的桩号 竖曲线终点的桩号 当中桩位于竖曲线范围内，应对其设计标高进行修正。竖曲线范围内切线上任一点与竖曲线之间的竖向距离为：式中：为竖曲线上相应于h的点到竖曲线起（终）点的距离。对于凸形竖曲线，h取负值；凹形竖曲线，h取正值。例：如图4-14所示，P点位于BP1所对应的竖曲线范围内，其设计标高为HP。求其修正以后的设计标高。1、计算竖向间距P= P点桩号SS12、计
23、算P点对应于竖曲线上的设计高程Hp：4-4 路面施工放样方法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，通常在路面施工之前，将线路两侧的导线点和水准点引测到路基上，一般设置在桥梁、通道的桥台上或涵洞的压顶石上，不易被破坏。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、二级导线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
24、括两方面的内容：中线施工控制桩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型式进行放样。一、路槽放样如图4-15所示，在粗平的路基顶面上恢复中线，每隔10m加密中桩，再沿各中桩的横断面方向向两侧量出路槽宽度的一半得到路槽的边桩、量出B/2得到路肩边桩（曲线段设置加宽时，要在加宽的一侧增加加宽值W），然后用放样已知点高程的方法使中桩、路槽边桩、路肩边桩的桩顶面高程等于路面施工完成后的路面标高（要考虑路面和路肩的横坡以及超高）。在上述这些边桩的旁边挖一个小坑，在坑中钉桩，然后用放样已知点高程的方法使桩顶高程符合于考虑过路槽横向坡度后的槽底的高程（要考虑因压实而加入一定的虚方厚度）
25、，以指导路槽的开挖和整修。低等级公路一般采用挖路槽的路面施工方式，路槽修整完毕后，便可进行培路肩和路面施工。高等级公路一般采用培路肩的路面施工方式，所以路槽开挖整修要进行到路肩的边缘。机械施工时，木桩不易保存，因此路中心和路槽边的路面高程可不放样，而在路槽整修完成后，在路槽底面上放置相当于路面加虚方厚度的木块作为路面施工的标准。路拱（面层顶面横坡）类型由抛物线型、屋顶线形和折线型三种。下面介绍这三种路拱型式的放样数据计算方法。二、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标高。除面层外，各结构层横坡按直线形式放样。要注意的是路面的加宽和超高。一
26、、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。、边桩坐标的计算如图4-16所示，路线中线上任一点P（桩号为），其坐标为（）和切线坐标方位角为。图4-16中过P点的法线坐标方位角按下式计算求得：为计算方便，规定方向总是指向中线右侧，左右两侧是相对于路线前进方向而言。横断面方向（即法线方向）上任一点D，距离中线的距离（即横支距）为SD，规定：中线左侧横支距为负，中线右侧横支距为正。则横断面方向上D点的坐标由下式计算：、边桩放样已知横断面方向上D点的坐标，便可以利用导线点采用坐标放样的方法
27、放出边桩。二、路拱放样对于水泥路面或者中间有分隔带的沥青路面，其路拱（即路面顶面横坡）按直线形式放样。对于中间没有分隔带的沥青路面，其路拱（面层顶面横坡）一般有如下几种形式：、抛物线型路拱1、二次抛物线路拱如图4-17所示，从中线开始，按图示坐标形式放样，一般把路幅宽分为10等分。计算公式如下：图4-17中，。式中： x为离中线横向距离； y为相应于x各点的竖向距离； B为车道宽度（即路面宽）；h为路拱高； i为平均横坡度（%）。2、改进的二次抛物线路拱参见图4-17。计算公式如下：，3、半立方次（一次半）抛物线路拱参见图4-17。计算公式如下：，4、改进的三次抛物线路拱参见图4-17，计算公
28、式如下：、屋顶线型路拱1、倾斜直线型路拱如图4-18所示。a)当路面横坡采用1.5%时，在路拱中心插入一对横坡度为0.8%1.0%的对称连接线。b)当路拱横坡采用2%时，在路拱中心插入两对对称的连接线，其横坡度分别为1.5%和0.81.0%。c)图4-18中的值一般取路面宽度的1/2或1/4。2、圆顶直线型路拱如图4-19所示。中间的圆顶部分用圆曲线或者抛物线连接，所用圆曲线长度一般不小于路面宽度的十分之一，半径不小于50m。拱高h可采用下式计算：式中：为曲线段的水平距离，一般以2m计。中间没有分隔带的沥青路面，其路面路拱的放样一般采用路拱样板进行，在施工过程中逐段检查。例题：如图4-20所示
29、，水泥混凝土路面的横断面形式，其中：中间带宽度为4.50m，半幅行车道宽度为8.50m，基层厚度为18cm，面层厚度为25cm。1、基层施工测量设基层设计标高为H=h+0.18m(h为底基层中心设计标高)；则：距中心1.82m、11.18m、11.43m处的基层设计标高为：H1.82=H-1.82 iH11.82=H-11.18 iH11.43=H-11.43 i为路拱横坡，为1.5%。将以上计算的设计标高放样到实地，便可指导基层施工。以上设计标高中：H182、H11.18是在摊料时所用，其虚厚按不同的路面结构形式掌握。一般灰土基层虚厚为6cm；H、H11.43是在推土机初步压实后为找平时所用
30、，其虚厚按不同的路面结构形式掌握。一般灰土基层虚厚为2.5cm；基层施工误差主要来自测量误差、施工误差、虚厚误差三个方面。施工误差主要指：当某一区域摊料过多，摊料人员为了省力，将料摊铺的过实，甚至将施工挂线提一提；当堆料过少时，又会将料摊铺得虚，或者将施工桩向下钉一钉。因而要求施工员要有高度的责任心，保护好施工桩，严格控制摊铺质量。虚厚误差主要包括：粘土的密实度差别，摊铺有的被压实，有的松散，路槽标高的误差引起底基层的厚度不一。主要的消除方法是人工摊铺，机械充分拌和，用推土机初步压实后再次找平。2、水泥混凝土面层施工测量如图4-20所示，由中线控制桩量出2.25m、6.50m、10.75m处边线，钉入钢钉，测出桩顶标高，根据水泥混凝土面层的设计标高得出模板顶面标高。当模板支好后，用经纬仪对
