《道路工程》第7章 道路定线(1)

它的特点是用一套有次序的数组来代表地形特征在空间的分布即地面数字模型将数字化的地形资料存贮于电子计算机中向计算机输入一个路线的平面则计算机将输出这个方案的地面纵断面利用它由人工试定设计纵坡度和典型的路基横断面然后计算机输出纵断面图路基横断面面积和土石方数量
第Байду номын сангаас章 道路定线
❖ 7.1实地定线 ❖ 7.2纸上定线 ❖ 7.3纸上移线 ❖ 7.4航测选线与定线 ❖ 复习思考题
（ 9 ）要 考 虑 多 数 经 济 控 制 点 的 要 求 ，使 所 穿 直 线 横 向 填 挖 基 本 平 衡 。
所定线形应保证路基横向稳定性和经济性。根据经验，一般要注意暗
弯勿多填、明弯勿多挖，这样，既减少土石方又保证路基稳定。
（ 11） 定 线 时 应 注 意 横 向 地 形 、 地 质 、 地 物 控 制 的 要 求 ， 做 到 定 的
合纸上移线来求得平、纵面协调的线形。
（ 6） 长 下 坡 尽 头 应 避 免 急 弯 ， 以 利 行 车 安 全 。
（ 7）定 线 应 同 时 考 虑 纵 面 线 形 指 标 ，尽 量 少 用 或 不 用 极 限 纵 坡 ，越
岭线要避免反坡。
（ 8） 注 意 平 、 纵 面 组 合 线 形 的 要 求 。
❖ 1)控制点的加密。两控制点之间，一般不可能作直线(特别是地形困难、 等级较低的公路)，常常需要设置交点，使路线转弯，从而避开障碍物， 利用有利地形，以达到技术经济的目的。加密控制点，就是在实地寻找 控制和影响路中线位置的具体点位。一般小控制点有经济性和控制性两 种控制点。
2021/3/4
第7章道路定线
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第7章道路定线
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② 切 线 控 制 (即 曲 线 起 、 终 点 控 制 ) 有 时 路 线 为 了 控 制 曲 线 起 终 点 位 置 ，要 求 曲 线 的 切 线 长 为 一 定 值 ，比 如 相 邻 的 反 向 曲 线 间 要 求 一 定 的 直 线 长 度 ，或 者 要 求 桥 头 或 隧 道 洞 口 在 直 线 上 等 ，这 时 曲 线 半 径 就 由 控 制 的 切 线 长 来 选定。

一、平原微丘区定线方法
（一）定线要点
1、路线应短直，如离开短直方向，必须有足够的依据 为了绕避障碍而使路线偏离短直方向时，必须尽早绕避前方的 障碍，尽量减少曲线数目，并力求减小偏角。
2、路线绕避山嘴，跨越沟谷或其它障碍时，一般应使曲线交 点正对主要障碍物，使障碍物在曲线的内侧并使其偏角较小
3、路线应少占农田，特别是高产田。路线位置和施工取 、弃土要结合农田规划、灌溉、交通等情况，尽量做到绕 避农田(或经济作物区)
直线距离310m
高差47.5m 平均纵坡15.3%
2. 定导向线
（1）确定路线方案
分析地形，拟定各种可能的走法。在地形图上仔细研究主要 控制点间的地形、地质情况，选择有利地形，拟定路线各 种可能的走法。
（2）求平距，定坡度线（匀坡线）
坡度线作用：验证了一种走法的成立。具有均匀坡度，但它 没有考虑地形的利用和障碍物的避让。
置后重新穿线或调整穿线方案。
3．计算偏角和交点间距，根据交点位置处的实际情况， 分析该平曲线半径的控制因素并选配平曲线半径和缓和曲 线长度。
➢ 推荐半径时应考虑《公路工程技术标准》的有关规定、地 形地质特点和有关技术经济要求。平曲线半径一般受曲线 内侧障碍物和切线长控制。设计中可以根据实际控制因素 反算平曲线半径。
三、直线型定线法
先定直线，穿出交点，由控制条件确定圆曲线再确定缓和 曲线。
④路线跨越沟谷时，需要设置桥涵，故导向线不必降至沟底，可 直接向对面引线，预留因设桥涵所需的路堤高度。路线穿过山 嘴或山脊时，需要开挖路堑或设置隧道，导向线也不必升至山 顶，可直接跳过山嘴或山脊，根据路堑深度或隧道标高，确定 跳过几根等高线，以便决定在山嘴或山脊对侧的哪条等高线开 始绘制导向线。

A 4 24R3 D
第二节 直接定线
一、直接定线的工作步骤

（一）分段安排路线
在选线布局定下的主要控制点之间，沿拟定方向用试坡方 法粗定出沿线应穿应避的一系列中间控制点，拟定路线轮廓 方案。


（二）放坡，定导向线
现场放均坡线。仪器：坡度仪或手水准仪、花杆。
第四节 直接定线
一、直接定线的工作步骤
1．单交点 外距控制：横断面方向受限； 切线长控制：交点间距受限； 曲线长控制：小偏角；

2．虚交点

①切基线法：
1
2 V1V 2 tg
R切 tg
2
2

②离、割基线法：按切基线法推定 离——增大半径R，根据E值确定。
割——减小半径R，根据E值确定。
2．虚交点
①切基线法：

（3）横断面修正导向线即二次修正导向线（横断面校核）。
3.定线 经过几次修正导向线后，最终确定出满足《标准》、平纵线 形都比较合理的路线导线，最终定出交点位置（一般由交点坐 标控制）。 1．直线型法（传统法）； 2．曲线型法。
二、直线型定线方法



直线型定线方法是根据控制点或导向线和相应的技术指标， 试穿出一系列与地形相适应的直线作为基本线形单元，然后 在两直线转折处用曲线予以连接的定线方法.一般使用与平原、 微丘地形。 （一）路线标定 1．交点坐标确定： （1）直接采集法 在绘有网格的地形图上直接读取各交点坐标。 适用于交点前后直线方向和位置限制不严的情况。 （2）定前后直线间接推算交点坐标 在相邻两条边各取 2 个点坐标，再用相邻直线相交的解析 法计算交点坐标。
2．确定回旋线参数

X
X HY
2R
sin
90l
R
cos
A1
90(l Ls )
R
Y
YHY
2R
sin
90l
R
sin
A1
90(l Ls )
R
l 式中： ——圆曲线内任意点至HY点的曲线长；
XHY、YHY ——HY点的坐标，
由YH～HY时
X
X YH
2R sin 90l
R
co
s
A2
18 0
90(l Ls )
坐标增量：DX X i X i1，DY Yi Yi1
交 点 间 距 ：S DX 2 DY 2
计算方位角： arctan DY
DX
DX 0, DY 0, DX 0, DY 0, DX 0, DY 0, DX 0, DY 0,
A A 180 A 180 Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 360
公路偏角： i Ai Ai1
sin
A2
1 8 0
30l 2
RLs
l 式中： ——第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。
例7－1 已知某段线路 JD4, JD5, JD6 的坐标分别为（400，400)
（700，700），（500，1200），其中 JD5 里程为
K20030 ，曲线半径为 R 350 L s 60
三、直接定交点法
在地形平坦，视线开阔，路线受限不十分严，路线位置能 根据地面目标明显决定的地区；可依纸上路线和地貌地物 的关系，现场直接将交点定出。
四、坐标法
▪ 1. 采用统一的坐标系统对路线导线进行坐标计算（计算导线 点坐标）。
▪ 2. 实测地形图，进行纸上定线后，计算路线中线上各桩号的 坐标（逐桩坐标）。

图7-17 放坡定线示意图
3. 修正导向线 根据路基设计的要求，在各坡度点的横断 面方向上，选择最佳中线位置，插上标记。 相当于纸上定线的二次修正导向线。
4. 穿线交点 穿出与地形相适应的若干直线，延伸相邻 两条直线定出交点，即为路线导线。
5. 曲线插设 6. 设计纵断面
现场定线的纵坡设计，一般是对平面线形基本确 定后进行。 应考虑平、纵线形配合。 反复试验修改。
纸上定线按操作方法，可分为：
直线形定线法； 曲线形定线法
直线形定线法：根据选线布局阶段所定的 路线方案和该路等级相应的几何标准，试 穿出一系列与地形相适应的直线作为控制 路线走向和位置的基本单元，然后在相邻 直线转折处用适当平曲线连接的定线方法。 适用：一般适用于地形简易的平原、微丘 地区定线。
穿线交点法和直线定交点法的总结：
放线资料都来源于图解，准确度不高。 只用在路线导线的标定。 只适用于直线形定线方法。
三、坐标法
坐标法：根据编制的逐桩坐标表，在控制导 线基础上，用全站仪等设备将路线各桩逐一 放到地面上的方法。 包括：
极坐标放线法 坐标放线法
1. 极坐标放线法
图7-24 极坐标放线示意图
第四节 实地放线
实地放线：将纸上定线和纸上移线定好的 路线敷设到地面上，供详细测量和施工之 用的作业过程。 常用的方法：
穿线交点法 直接定交点法 坐标法
一、穿线交点法
包括：支距法和解析法。 1. 支距法 通常所指穿线交点放线。 适用：地形不复杂、路线距控制导线不远 的地段。
工作方法：
（1）量支距
导1-导2的象限角β已知，则JDA-JDB与导1-导2的夹角：

图7-22 坐标计算示意图
（2）计算距离l

二、纸上移线（略）
第四节 实地放线
一、穿线交点法 1、支距法 2、解析法
二、直接定交点法 三、坐标法
1、极坐标放线法 2、坐标放线法
定线方法： 1、纸上定线：在地形图上确定道路中线的具体
位置。定线工作对象是电子地图 或大比例尺（1:1000~1:2000）地 形图。技术标准高，地形、地物 复杂的路线必须采用纸上定线。 纸上定线按操作方法分为直线型 定线法和曲线型定线法。
2、现场定线：设计人员直接在现场定出道路中
线的具体位置。用于标准低、地 形、地物简单的路线。存在的主 要问题是研究地形不彻底，平、 纵配合脱节。
第七章 定线
第一节 定线方法
定线：按照既定的技术标准，在选线布局阶
段选定的“路线带”（定线走廊）的范围内，结 合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三 面的合理安排，确定并通常实地定出道路中线的 确切位置。
定线解决的问题：
（1）确定道路的具体位置，线形指标（曲线 半径、长度、纵坡等）；
（2）解决工程、经济方面的问题（工程量大 小、造价、拆迁等）；
3、航测定线：定线新方法，由专门课程讲述。
第二节 纸上定线
不同的地形，纸上定线有不同的矛盾。
平原微丘区：地形平易，路线一般不受高
程限制，定线主要是正确绕避平面上的障碍， 力争控制点间路线顺直、短捷。
山岭重丘区：地形复杂、横坡陡峻，定线
时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地 质或地物，都涉及调整纵坡问题。而山岭区 纵坡的限制又较严格，因此，山岭区安排好 纵坡就成为首要问题。
三、曲线型定线法
适绘路
线概略位置，再用直线或园曲线弯 尺拟合线位（间断线形），采集坐 标固定线位，用适当的缓和曲线将 它们顺滑连接。 2、确定回旋线参数 3、坐标计算

JDn DDi-1 P θ DDi d
第三节 定线的解析计算方法
定线方法：直线型定线方法 曲线型定线方法
一、直线型定线方法

1．交点坐标确定： （1）直接采集法 在绘有网格的地形图上直接读取各交点坐标。
适用于交点前后直线方向和位置限制不严的情况。 （2）定前后直线间接推算交点坐标 在相邻两条边各取2个点坐标，再用相邻直线相交的解析法计 算交点坐标。
y y ZH x / cos sin
计算方位角：
i 1 i 1
90 l
2 2
A
3）以缓和曲线起点为基点计算缓和曲线段坐标
（2）以第二缓和曲线起点（HZ）坐标计算
l HZ Lcz

l
2
180
2 RLs


90 l
2 2
A
缓和曲线弦线方位角：
二、曲线型定线法坐标计算方法

1．定线步骤
(1) 徒手画出线形顺适、平缓并与地形相适应的路线概略位置。
(2)选用直尺和不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手画线，把该画线 分解成规则的数学单元一圆弧和直线。
(3)在每一被分解后的圆弧或直线上各采集两个点的坐标，从而 将直线和圆固定下来。通过试定或试算，用合适的缓和曲线将 固定的线形单元顺滑地连接，形成一条以曲线为主的连续面线 形。
q
上半支 下半支
q n 1
q
q
2 l Ls 2R
q
q n
l R
n
q
q 0
Ls 2R

（2）曲线上任意一点Q的坐标计算方法：
n
q
n 1
q

公路偏角： i Ai Ai1
如果αi>0，路线为右偏； 如果αi<0，路线为左偏。
（2）逐桩坐标计算：
设交点坐标为 JD(XJ,YJ) 交点相邻直线的方位角分别为
A1 和 A2 则 ZH （或 ZY ）点坐标：
X ZH YZH
XJ T YJ T s
cos(A1 in( A1
68.19860
DX 500 700 0, DY 1200 700 0
A2 180-2 111.8014。 转角 A2 A1 111.80140 450 66.80140 0
右转
2、计算ZH、HZ、YH、QZ点里程 先计算曲线要素
q

， 10m桩的里程及坐标。
解：1、计算 JD5 前后方位角

1 arctg
700 400 700 400
450
DX 700 400 0, DY 700 400 0
因此 JD4 JD5 的方位角 A1 1 450
2
arctg
1200 700 500 700

556.584

2

350
sin

90

234.033 350


cos
111.8014

90(234.033
350
60)


391.721
YQZ
YHY

2R
sin

90l
R


sin

A2

90(l Ls )
R

航片镶嵌复照图
航测像片选线的程序
4．初选路线方案
在镶嵌复照图上初选路线方案，相当于传统勘测设计 中的路线视察，不过这是把野外地形搬到室内来做罢 了。它不但减轻了劳动强度，而且在一定程度上避免 了由于视野不良而容易遗漏方案的缺点，这对于在人 们难于到达的困难地点选线时尤为重要。其具体做法 是:
道路勘测设计
学时：46学时
第7章 道路定线
第一节 定线方法 第二节 纸上定线 第三节 现场定线 第四节 实地放线
第一节 定线方法
1 定线
在路线总体布局和逐段安排的基础上，按照已 定的技术标准，结合地形、地质及其他沿线条 件，综合考虑平、纵、横三方面因素，定出路 线中线的确切位置。
2 定线任务
按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的 路线带范围内，结合细部地形、地质条件，综 合考虑平、纵、横三方面的合理安排，确定定 出公路中线的确切位置。
近年来，遥感技术得到发展，并在公路大面积选 线中应用。遥感像片可以提供比一般航摄像片更 多的自然信息和地面数字模型，它对选线自动化 的发展起了很好的推动作用。
3）航测定线
我国正在进行公路航测选线的研究。但多数是利 用国家已有的航测图资料。我国领土的绝大部分 地区，已有不同比例尺的航空摄影像片，容易收 集。将像片拼接成地貌略图，通过立体观察，可 以了解选线地区的山脉水系以及工程地质等情况 。对于在特别困难的山岭、森林、沙漠、草原地 带选择路线的各种方案，航测具有特别重要的实 用价值。
国内现研究试验以下几种像片定线方法:利用立体 镜和视差杆定线；多倍仪定线；在用精密立体测 图仪绘制的大比例尺地形图或用正射投影仪制作 的影像地图上定线。
3）航测定线
利用立体镜和视差杆的定线方法所使用的设备简 单，容易推广。但是，航摄像片是中心投影，加 之摄影时的倾斜误差、航高误差都未消除，所得 的距离和高程精度很低，仅能作为初选路线方案 的一种手段。 不论用何种成图方法，绘制大比例尺地形图，在 图纸上定线，这都属于"纸上定线"的范畴。不过 用航测图进行纸上定线时可以辅以立体镜观察， 既可定性，又可定量，这样更能保证定线的质量 。 多倍仪是全能法成图所使用的基本仪器，尽管它 放大倍数小，但用多倍仪可以建立与实地完全相 似的立体光学模型，可以在模型上直接选线，对 于公路航测选线的初期阶段，仍然是一种经济实 用的手段。

❖ （2）直接定线：适用于标准较低或地形、地 物简单的路线。是在现场直接定出路线中线 的过程。
第一节 纸上定线
❖ 一、纸上定线的工作步骤 ❖ 纸上定线：在大比例尺（一般以1：100中线的位置的 过程。
❖ （一）平原、微丘区定钱步骤 ❖ 1．定导向点 ❖ 在选线布局确定的控制点之间，根据路线布
❖ （2）定修正导向线。目的是用纵断面修正平 面，避免纵向大填大挖。根据纵断面设计的 填挖情况，对纵断面地面高程进行修正（挖 方过大，降低地面高程；填方大，升高地面 高程）。这样，通过对平面上的部分对应路 段进行平面线位调整，便得到一条具有理想 纵坡、中线上不填不挖得折线，称为修正导 向线。
❖ （3）定二次修正导向线。目的是 用横断面最佳位置修正平面，避免 横向填挖过大。对修正导向线各点 绘制横断面图，用路基模板逐点找 出最经济或起控制作用的最佳中线 位置及其可移动范围，如图7-3中 的②、③。根据最佳位置的性质分 别用不同符号点回到平面图上，这 些点的连线是具有理想纵坡、横向 位置最佳的折线，称为二次修正导 向线（小比例尺地形图上显示不出 最佳位置时可不做）。
❖ （1）虚交点计算公式 ❖ （2）双交点计算公式：
❖ 3.复曲线（两圆曲线直接衔接）
❖ 如图，曲线两端缓和曲线Ls1和Ls2，为使两 圆曲线在公切点GQ直接衔接，则内移值 p1=p2=p，则
❖ 若R1>R2，一般应先选定Ls2和R2，则按下式 计算R1和Ls1
❖ 4.回头曲线
❖ 回头曲线的圆曲线 半径R和缓和曲线Ls 一般为已知，可参 照双交点设置回头 曲线。则基线长AB 为
❖ 3.定线
❖ 定线必须按照二次修正导向线上各特征点的 性质和可活动范围，经过反复试线才能定出 满足《标准》、平纵线形都较合理的中线， 最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。 纸上定线的具体操作一般有直线型定线方法 和曲线型定线方法