任务3 路基施工放样
学习目标
1. 学会路基边坡边桩的放样；
2. 能够使用全站仪进行路基边桩的放样；
3. 掌握路基边桩、边坡的放样过程。
任务描述
通过多媒体资源和教师讲解，使学生能够使用全站仪进行路基边坡、边桩的放样和计算。
学习引导
本学习任务沿着以下路线进行学习。
3.1 任务支撑知识
3.1.1 路基的基本参数
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、路堤和路堑的边坡坡度、路基的超高和加宽等基本参数。
（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3-8所示。
图3-8 公路路基宽度示意图
（2）边坡坡度 路基边坡坡度通常以1∶m的形式表示，即i=h/d=1/m，式中，m为边坡系数；h为边坡的高度；d为边坡的宽度。
（3）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）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，可按式（3-30）计算：
① 当加宽缓和段为直线过渡时，
（3-30）
② 当加宽缓和段为高次抛物线过渡时，
（3-31）
式中 Bjx——加宽缓和段内任意中桩的加宽值；
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（或缓和曲线段）的长度。
3.1.2 路基边桩放样的一般要求
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。
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。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，表明路基、涵洞、挡土墙等边界点位实际位置的桩位，如公路的路基界桩、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。
3.1.3 路基横断面的放样方法
路基横断面的放样主要是路基边桩和边坡的放样。
（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。在填挖方量不大时，使用此法较多。此法一般适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。具体方法按下述两种情况进行：
a.平坦地段的边桩放样。
图3-9为填方路基，坡脚桩至中桩的距离D应为：
（3-32）
图3-9 平坦路段填方路基示意图
图3-10为挖方路堑，坡顶桩至中桩的距离D应为：
（3-33）
式中，B为路基宽度；m为边坡系数；H为填挖高；S为路堑边沟顶宽。
图3-10 平坦路段挖方路基示意图
以上是路基横断面位于直线段时求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。
b.倾斜地段的边桩放样。
在倾斜地段，计算时要考虑横坡的影响。如图3-11所示，路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D下分别为：
（3-34）
（3-35）
图3-11 斜坡路段填方路基示意图
如图3-12所示，路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D下分别为：
（3-36）
（3-37）
式中，h上、h下分别为上、下两侧路基坡脚（或坡顶）至中桩的高差。其中B、S和m均为已知。D上、D下随h上、h下变化而变化。由于边桩未定，所以h上、h下均为未知数，因此还不能计算出路基边桩至中桩的距离。由于地面横坡均匀一致，放样时先测出地面横坡度为1∶n，n为原地面横坡率。
图3-12 斜坡路段挖方路基示意图
又因为D上=h上n，D下=h下n，代入式（3-34）～式（3-37），简化整理得：
路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D下分别为：
（3-38）
（3-39）
路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D下分别为：
（3-40）
（3-41）
③ 渐进法。渐进法的原理是，在分段丈量水平距离的同时，用水准仪或全站仪测出该段地面两点的高差，最后累计得出边桩点与中桩点的高差，即可用式（3-34）～式（3-37）验证其水平距离是否正确，如有不符，就逐渐移动边桩，直至位置正确为止。该法精度高，既可用于高等级公路，又可用于中、低级公路。
实际工作中，采用试探法放边桩，在现场边测边标定，一般试探一两次即可。如果结合图解法，则更为简便。当然，对于倾斜地面上的边桩也可采用极坐标法放样，即先计算出两侧边桩的坐标，再用坐标法确定边桩的位置。
（2）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。
① 用竹杆、绳索放样边坡。
② 用边坡样板放样边坡。施工前按照设计边坡坡度做好边坡样板，施工时，按照边坡样板进行放样。
（3）机械化施工路基横断面的控制
① 路堤边坡与填高的控制方法。
a.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。
b.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。
c.距路肩1m以下的边坡，常按设计宽度每侧多填0.25m控制；距路肩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。
d.填至路肩标高时，应将大部分地段（填高4m以下的路堤）的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。
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。
a.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。
b.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3～4m或距路基面20～30cm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。
3.1.4 填方路堤施工中各层的抄平
填方路基在施工过程中是分层进行填筑的，分层的厚度又难以控制，这就需要在填筑之前先标定出分层填筑的顶面高程。如图3-13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M点的位置，N点为填筑层压实后的位置。
① 如图3-14所示，A1、B1、C1、D1为路基的坡脚放样位置，A、B、C、D为某结构层松铺厚度顶面的放样位置。A1A（B1B、C1C、D1D）之间的高差为松铺厚度h，AC、BD的长度为该层顶面的宽度。
图3-13 填方路基抄平示意图
图3-14 结构层顶面放样位置示意图
② 由试验路段可得该结构层所对应的松铺系数k。
（3-42）
居中&&&h=kh' （3-43）
③ 结构层松铺厚度的顶面高程为H。
H=Hd+h （3-44）
式中 Hd——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，在钉子之间拴上细线作为填筑的依据。
⑥当该结构层压实以后，再用高程放样的方法检查该结构层顶面的高程。
3.1.5 直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。路基顶面的横坡与路面顶面的横坡是一致的。
如图3-15为路基平面图。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+i0%（上坡），施工控制桩间距为10m。则B、C点的设计高程为：
HA=路面顶面中心点的设计高程-路面结构层厚度
HB=HA+（+i0%）×10 （3-45）
HC=HB+（+i0%）×10 （3-46）
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。
H'A=HBM+（a-bA） （3-47）
ΔA=H'A-HA （3-48）
若ΔA<0，A点应填高，填高值为ΔA；若ΔA>0，则点A应挖低，挖低值为ΔA。依次进行B、C点的检查和放样。
（2）再检查路基边线施工控制桩的设计标高
计算和路基中心施工桩A点相对应的两侧路基边桩D点和G点的设计标高。如图3-15所示，D点和G点是关于A点对称的两个路基边缘点，设路面横坡为i%，则D点和G点的设计高程为：
（3-49）
（3-50）
式中 B——路基宽度；
i%——路面横坡度。
图3-15 路基中桩与边桩位置示意图
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。
3.1.6 曲线段路基顶面的抄平
对于曲线段由于存在超高和加宽，计算要相对复杂一些。在路基设计表中，路基加宽和超高值已经给出，在进行放样时只需直接引用即可。在计算路基边线上点的高程和坐标时，为计算方便一般是以与其相对应的在同一个横断面方向上中线施工控制桩的坐标和高程为基准。检查方法同直线段。
3.1.7 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，严重时会危害路基，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。
（1）边沟平面位置的放样 在设计文件中，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，合理地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3-16、图3-17所示。
图3-16 40×40梯形边沟断面图
图3-17 40×40梯形边沟平面图
（2）高程放样 边沟的高程放样是根据边沟的断面形式、尺寸及边沟的位置，以及考虑路基横断面情况计算边沟各控制点的高程，按高程放样的方法进行，相关内容在其他章节已经介绍，在此不再赘述。
3.2 任务技能训练
3.2.1 目的
（1）学会路基边坡边桩的放样。
（2）能够使用全站仪进行路基边桩的放样。
（3）掌握路基边桩、边坡的放样过程。
3.2.2 仪器与工具
由仪器室借领：全站仪1台、棱镜1个、花杆2根、记录板1块、记录表格2张。
3.2.3 步骤与方法
按照《公路工程施工测量实训手册》实训任务9操作要求步骤进行操作。
3.2.4 实训报告
路基放样记录表见表3-6。
表3-6 路基放样记录表
施工单位：
监理单位：
3.3 学习效果评价反馈
学习效果评价反馈表见表3-7。
表3-7 学习效果评价反馈表
班级： 学号： 姓名： 组别：
注：如对项目设置、教师在引导项目完成过程中的表现及完成项目有好的建议，请填写“对完成任务的意见”。