城市道路纵断面线形规划设计

城市道路纵断面线形规划设计

本章主要讲述 —— 城市道路纵断面线形规划设计，涉及道路的纵坡、道路的排水、竖曲线、纵断面图的绘制等。 第一节 道路纵断面设计 　　　沿着道路中线竖直剖开，然后在展开即为路线纵断面。 第一节 道路纵断面设计 　 1 地面线 它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了地面的起伏与变化情况。 　 2 设计线 它是综合考虑技术、经济和美学等诸因素之后，人为定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路的起伏变化情况。纵断面设计线是由 直线 和 竖曲线 组成的。 第一节 道路纵断面设计 （ 1 ）直线（均匀坡度线） 直线有上坡和下坡之分，是用高差和水平长度表示的。 （ 2 ）竖曲线 在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。 第一节 道路纵断面设计 一、纵断面设计的内容与要求 1 、内容 根据道路的性质、类型、交通量和当地气候、地形、 水文、土质条件、排水要求以及城市竖向要求、地物 现状、土方平衡等，合理地确定连接有关竖向控制点 的平顺起伏线形。 具体包括：确定沿线纵坡大小及坡段长度；选定满足 行车技术要求的竖曲线；计算桩点的施工高度，以及 标定桥涵构筑物的标高。 第一节 道路纵断面设计 2 、要求 六条 补充 : a 、 纵坡设计必须满足 《 标准 》 的各项规定； b 、对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端引线等，纵坡应小些，避免产生突变。路线交叉处前后的纵坡也平缓一些。 c 、 地下水位较高的平原微丘区和潮湿地带的路段，应满足最小填土高度的要求，以保证路基稳定。 d 、 机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。 第一节 道路纵断面设计 二、坡道上的行车状况与纵坡确定 路线前进水平距离 520 米，克服高差 13 米，则纵坡为 ？ % 2.5% 第一节 道路纵断面设计 纵坡的确定 1 、最大纵坡 最大纵坡是指在纵断面设计中，各级道路容许采用的最大坡度值。 它是路线设计中一项重要的控制指标。在地形起伏较大的地区，它直接影响路线的长短、使用质量的好坏、行车的安全、运输的成本和工程造价。 各级道路允许的最大纵坡是根据 汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营、经济 等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。 第一节 道路纵断面设计 城市道路最大纵坡 计算车速 (km/h) 80 60 50 40 30 20 最大纵 坡（％） 推荐值 4 5 5.5 6 7 8 限制值 6 7 7 8 9 9 备注：海拔 3000 ～ 4000m 高原城市按表值减小 1 ％，积雪寒冷地区应控制在 6 ％以内 第一节 道路纵断面设计 桥上及桥头路线的最大坡度： 小桥与涵洞处纵坡应按路线规定采用； 大、中桥上纵坡不宜大于 4 ％； 桥头引线的纵坡不宜大于 5 ％，且紧接桥头不短于 10m （山岭、重丘区可减至 5m ）范围内的引道纵坡应与桥上纵坡相同； 第一节 道路纵断面设计 隧道部分路线的纵坡： 隧道内纵坡不应大于 3 ％，且不小于 0.3 ％； 紧接隧道洞口 30m 范围内的纵坡应与隧道内的纵坡相同（明洞和长度小于 50m 的隧道，可不受上述规定的限制）。 第一节 道路纵断面设计 在非机动车交通比例较大的路段，可将纵坡适当放缓 ：平原、微丘区一般不大于 2 ％～ 3 ％；山岭、重丘区一般不大于 4 ％～ 5 ％。 当 i>3% L>200m 时自行车行车困难 当 i>2% L>60m 时三轮车骑车费力 第一节 道路纵断面设计 第一节 道路纵断面设计 第一节 道路纵断面设计 公路等级 高速公路 一 二 三 四 地形 平原微丘 重丘 山岭 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 平原微丘 山岭重丘 最大纵坡 （％） 3 4 5 5 4 6 5 7 6 8 6 9 各级公路最大纵坡 备注：（ 1 ）高速公路受地形条件或其它情况限制时，经 技术经济论证合理 , 最大纵坡可增加 1 ％； （ 2 ）海拔 2000m 以上或严寒冰冻区的山岭重丘区 四级公路，最大纵坡 不应大于 8 ％。 第一节 道路纵断面设计 最大纵坡还要考虑： 自然地理环境的影响和沿街建筑物的 布置与地下管线敷设的要求。 海波高度 (m) 3000~4000 4000~5000 >5000 折减值 (%) 1 2 3 高原纵坡折减值　 第一节 道路纵断面设计 2 、最小纵坡 在挖方路段、低填方路段和横向排水不畅通的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性， 均应设置不小于 0.3% 的最小纵坡，一般情况下以不小于 0.5% 为宜。 当必须设计平坡或纵坡小于 0.3% 时， 边沟应单独作排水设计 。 　　　 干旱少雨地区最小纵坡不受限制。 第一节 道路纵断面设计 3 、弯道处纵坡的折减 弯道上行车需要不断改变前进方向和频繁 变换排挡，故采用纵坡折减。这种情况平 原少，山城多。 第一节 道路纵断面设计 4 、坡长的限制 最短坡长限制 最小坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。 最短坡长的限制主要是从 汽车行驶平顺性 的要求考虑的，如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏的路段会产生增重与减重的频繁变化，导致乘客感到极不舒适，车速越高越感突出。另外，对两凸型变坡点间的距离还应满足行车视距的要求。考虑上述因素，应对最小坡长加以限制。 第一节 道路纵断面设计 城市道路最短坡长 　　　 计算行车速度（ km/h ） 80 60 50 40 30 20 最短坡长 290 170 140 110 85 60 第一节 道路纵断面设计 最大坡长限制 道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡、坡长越长，对汽车影响也越大。主要表现在： 上坡时使汽车行驶速度显著下降，需换较低排挡以克服坡度阻力，同时，坡长太长，易是水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡时制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。 因此，为保证行车的正常与安全，应对坡长加以限制。 第一节 道路纵断面设计 城市道路纵坡长度限制 计算行车速度（ km/h ） 80 60 50 40 纵坡坡度（％） 5 5.5 6 6 6.5 7 6 6.5 7 6.5 7 8 纵坡长度限制（ m ） 600 500 400 400 350 300 350 300 250 300 250 200 城市道路的非机动车道纵坡宜小于 2.5% ，否则应限制其坡长。 第一节 道路纵断面设计 三、竖曲线及其半径的确定 L T T y E ω ω x y x i 1 i 2 R 竖曲线诸要素计算公式 （ 1 ）竖曲线长度 L ＝ Rω （ 2 ）竖曲线半径 R ＝ L/ω （ 3 ）竖曲线切线长 第一节 道路纵断面设计 （ 4 ）竖曲线上任意一点 P 的竖距（支距）： （ 5 ）竖曲线外距 第三节 道路纵断面设计 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 第一节 道路纵断面设计 竖曲线最小半径 这是对竖曲线半径作出的限制。 竖曲线最小半径要满足： （ 1 ）缓和行车冲击； （ 2 ）行车时间不应少于 3 s ； （ 3 ）满足行车视距。 第一节 道路纵断面设计 第一节 道路纵断面设计 第一节 道路纵断面设计 第一节 道路纵断面设计 纵断面 坡度 坡长 竖曲线 MAX MIN MAX MIN MIN 计算 第一节 道路纵断面设计 四、纵断面线形设计步骤 　 1 、 准备工作 首先在绘图纸上，按 比例标注桩号和标高 。然后 点绘地面线 ，填写有关内容。同时，应收集和熟悉有关设计所需资料，并领会设计意图和要求。 第一节 道路纵断面设计 2 、标注控制点 　　 所谓控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。 如路线的起点、终点、越岭哑口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉点、立体交叉点、铁路道口、城镇规划设计标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。此外，对于山区道路还有根据路基填挖平衡关系确定的标高点，称为“ 经济点 ”。平原地区道路一般无经济点的问题。 第一节 道路纵断面设计 3 、试坡 　　在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，本着 以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则 ，在这些点位之间进行穿插与取直，大致勾画出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。 第一节 道路纵断面设计 4 、调整 　　将初定坡度与选线时的坡度安排进行比较，二者应基本相符，若有较大差异时应进行全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足要求，平、纵组合是否适当，以及路线交叉、桥梁、隧道和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。 第一节 道路纵断面设计 5 、核对 　　选择有控制意义的重点横断面，主要检查 是否填挖过大、坡脚落空或过远、桥梁过高或过低、涵洞过长 等情况，若有问题应及时调整纵坡。 第一节 道路纵断面设计 6 、定坡 经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。 7 、设置竖曲线 根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，并计算竖曲线要素。 第一节 道路纵断面设计 准备工作 标注控制点 试定纵坡 调整纵坡 确定纵坡 设置竖曲线 地质、水文 桥、涵洞 隧道 交叉 高程控制 经济点 第一节 道路纵断面设计 纵断面设计图是道路设计重要技术文件之一，也是纵断面设计的最后成果。 纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映地面起伏情况，通常横坐标比例尺采用 1 ： 2000 （城市道路采用 1 ： 500 ～ 1 ： 1000 ），纵坐标采用 1 ： 200 （城市道路为 1 ： 50 ～ 1 ； 100 ）。 第一节 道路纵断面设计 　　下部主要用来填写有关内容，主要有： 直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填挖高度；土壤地质说明 等。 纵断面设计图应按规定采用标准图纸和统一格式，以便装 订成册。 JD 5 R= Ls= JD 6 R= Ls= JD 5 R= Ls= 2 ．标注高程控制点： ① 路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。 山区道路的“经济点”或“挖方点”等。 JD 5 R= Ls= JD 6 R= Ls= JD 5 R= Ls= 3 ．试坡： 根据地形起伏情况及高程控制点，初拟纵坡线。 JD 5 R= Ls= JD 6 R= Ls= JD 5 R= Ls= 4 ．调整： 按平纵配合要求及 《 标准 》 执行情况等进行检查调整。 3 ．试坡： 根据地形起伏情况及高程控制点，初拟纵坡线。 5 ．核对： 典型横断面核对。 6 ．定坡： 确定变坡点位置及变坡点高程或纵坡度。 精度要求： 变坡点桩号：一般要调整到 10m 的整桩号上 坡度值：精确到小数点两位，即 0.00% 变坡点高程：精确到小数点三位，即 0.000 JD 5 R= Ls= JD 6 R= Ls= JD 5 R= Ls= 4 ．调整： 按平纵配合要求及 《 标准 》 执行情况等进行检查调整。 3 ．试坡： 根据地形起伏情况及高程控制点，初拟纵坡线。 JD 5 R= Ls= JD 6 R= Ls= JD 5 R= Ls= 5 ．核对： 典型横断面核对。 6 ．定坡： 确定变坡点位置及变坡点高程或纵坡度。 4 ．调整： 按平纵配合要求及 《 标准 》 执行情况等进行检查调整。 3 ．试坡： 根据地形起伏情况及高程控制点，初拟纵坡线。 R= T= E = R= T= E = R= T= E = 7. 竖曲线设计： 确定半径、计算竖曲线要素 第一节 道路纵断面设计 第三节 道路纵断面设计 第三节 道路纵断面设计 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 一、城市排水系统的制度 （一）合流制 将污水和雨水用同一管道排除的称为合流制排水系统。 （二）分流制 将雨水和污水分别设置管道系统排除，称为分流制排水系统。 （ 1 ）分别设置污水和雨水管道系统； （ 2 ）只设污水管道系统，下不雨水暗管，雨水沿着地面、街道边沟和明渠泄入天然水体。 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 二、城市道路雨水排除系统的类型 城市道路路面排水系统，根据构造特点，可分为明式、暗式和混合式三种。 （一）明式系统 公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。 （二）暗式系统 包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井、出水口等部分。 第二节 城市道路排水 （三）混合式系统 明沟和暗管相结合的一种形式。 城市中排除雨水可用暗管，也可用明沟。 明沟排水多采用梯形断面结构，且多布置在郊区道路 山区、山城、丘陵地带采用明沟和排洪沟方式 第二节 城市道路排水 1 、 平面布置： 城市道路的雨水管线应平行于道路的中心线或规划红线。 雨水干管一般设置在街道中间或一侧，并宜设在快车道以外，当道路红线宽度大于 60m 时，可考虑沿街道两侧作双线布置。 三 雨水管的布置 第二节 城市道路排水 2. 雨水管与其它管线交叉： 发生平交时其它管线一般可用倒虹管的办法，分离相交管线。 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 3 、 管道纵坡 管道纵坡尽可能与街道纵坡取得一致。 水管的最小纵坡不得太小，一般不小于 0.3% 。为防止或减少沉淀，雨水管设计流速常采用自清流速，一般为 0.75 米／秒，明渠、街沟最小流速规定为 0.4 米／秒。 为了满足管中雨水流速不超过管壁受力安全的要求，对雨水管的最大纵坡也要加以控制，通常道路纵坡大于 4% 时，需分段设置跌水井。 第二节 城市道路排水 最大允许埋深： 一般在干燥土壤中，管道最大埋深不超过 7 ～ 8m ， 地下水位较高，可能产生流沙的地区不超过 4 ～ 5m 。 最小埋深： 等于管直径与管道上面的最小覆土深度之和。 在车行道下，管顶最小覆土深度一般不小于 0.7m 。 冰冻地区，则要依靠防冻要求来确定覆土深度。 4 、 管道的埋置深度 第二节 城市道路排水 四 雨水口和检查井的布置 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集雨水的构筑物。 一般设在街区内、广场上、街道交叉口和街道边沟的一定距离处 。 （ 1 ）雨水口的布设形式 1 ）单幅式：布置两排雨水口 。 1. 雨水口 第二节 城市道路排水 2 ）双幅式：布置两排或四排雨水口 1. 雨水口 （ 1 ）雨水口的布设形式 第二节 城市道路排水 3 ）三幅式：布置两排至六排雨水口 1. 雨水口 （ 1 ）雨水口的布设形式 第二节 城市道路排水 2 雨水口的构造形式及适用地点 雨水口的构造包括进水蓖、井身和连接管三部分。 第二节 城市道路排水 雨水口的构造形式 ： 1 ）平式雨水口 缘石平蓖式雨水口：适用于有路缘石的道路，主要排除路面水； 地面平蓖式：适用于无路缘石的路面、广场及地面低洼聚水处等 。 3 ）联合式雨水口： 在水平和垂直方向上均有雨水蓖子。 宜用于径流集中且有杂物堵塞处。 2 ）立式雨水口： 立孔式和立蓖式 适用：有路缘石的道路 立孔式适用于蓖隙容易被杂物堵塞的地方 。 第二节 城市道路排水 雨水口布设 1 ）位置： 街沟纵断面上低洼积水点和交叉口凹竖曲线处应设雨水口。 2 ）形式： 根据道路纵横坡度、街道宽度、路面种类、周围建筑地形及排水情况，选择雨水口形式及布设方式 。 3 ） 间距： 一般为 30 ～ 80 米（暴雨强度、雨水口的排水能力） 4 ） 雨水口的连接： 连接干管或串联。一般不超过两个。雨水口连管最小管径为 Φ200mm ，坡度不小于 1% ，长度不超过 25m ，覆土高度不小于 0.7m 。 第二节 城市道路排水 5 ）雨水口的标高布置： 立式雨水口： 应使雨水口圈框低于路面 3cm 平式雨水口： 应使雨水圈框低于附近路面 3 ～ 5cm ，并使周围地面坡向雨水口。 雨水口井深度： 不宜大于 1m 。冰冻地区，应对雨水口及其基础采取防冻胀措施 。 道路汇水点、人行横道上游、沿街单位出入口上游、靠地面径流的街坊或庭院的出水口等处均应设置雨水口。道路低洼和易积水地段应根据需要适当增加雨水口。 第二节 城市道路排水 为了对管道进行检查和疏通，管道系统上必须设置检查井； 检查井还起连接沟管的作用，相邻两个检查井之间的管道应在同一直线上，便于检查和疏通操作。 检查井一般设置在管道容易沉积污物以及经常需要检查的地方。 2. 检查井 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 五、雨水管网布置的基本原则 1 、充分利用地形，分区就近排入水体 2 、避免设置或少设泵站 立体交叉范围地面水排除 （ 1 ）对立体交叉桥下的地面水，宜采用自流排除。当不能自流排除，有条件修建蓄水池时，可采用调蓄排水，无调蓄条件时，应设泵站排水。 （ 2 ）在下穿式立体交叉引道两端纵坡的起点处应设倒坡，并在道路两侧采取截水措施，以减少坡底聚水量。纵坡大于 2% 的坡段内，不宜设雨水口，应在最低点集中收水，两边应各设并联雨水口。 第二节 城市道路排水 3 、雨水干管应沿排水地区低处布置 4 、合理选择和布置出水口 城市道路雨水排水系统设计 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 六、道路排水锯齿形街沟设计 （一）设置锯齿形街沟的原因 　　我国大多数城市都座落在地形平坦的地区，城市道路的纵坡很小甚至为零。这样虽然有利于车辆的行驶，但对排水却极为不利。尽管设置了路拱横坡，但应纵坡很小使纵向排水不畅通，路面会产生局部积水，尤其在暴雨或多雨季节，积水面积更大，不仅妨碍交通，且影响路基的稳定性。 因此，对设计纵坡很小的路段，要设法保证路面排水畅通，其中设置锯齿形街沟（或称偏沟）就是一种有效方法。 第二节 城市道路排水 （二）设置锯齿形街沟的条件 　　 《 城规 》 规定：道路中线纵坡度小于 0.3% 时，可在道路两侧车行道边缘 1m~3m 宽度范围内设置锯齿形街沟。 第二节 城市道路排水 （三）锯齿形街沟的设计 　　　所谓街沟是指城市道路上利用高出路面的缘石与路面边缘地带作为排出地面水的沟道。 　　锯齿形街沟的设计方法就是 保持缘石顶面线与道路中线纵坡设计线平行的条件下，交替地改变缘石顶面线与路面边缘之间的高度，使路面边缘（或平石）的纵坡度增大到 0.3% 以上，从而达到纵向排水的要求。 设计方法 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 第二节 城市道路排水 　　设置锯齿形街沟，虽然能保证纵向排水的要求，但施工比较麻烦，路面拓宽改建困难，且在街沟宽度范围内对行车有一定的影响。因此， 设计时尽可能少采用锯齿形街沟 ，设法使道路中线纵坡度满足最小纵坡的要求。