1、浙江交通职业技术学院,公路勘测设计,第一篇 公路勘测设计第一章绪论,教学要求通过本章学习，学生应能达到：1了解公路工程的特点、发展概况及其我国公路发展规划； 2掌握公路分级、各级公路的技术指标以及公路主要组成部分；3知道公路等级选用的一般原则和方法；,4知道公路勘测设计的原则、依据和程序。,一、公路运输的特点,交通运输是国民经济的动脉，是国家经济发展的基础产业之一，它在联系工业与农业、城市与乡村、生产与消费等各个领域起着十分重要的作用。现代交通运输由铁路、公路、水运、航空及管道运输五种运输方式所组成。铁路运输对于中、远程的大宗货物及人流运输具有运输量大、成本低的特点；水运在通航地区具有运量大、
2、运价低廉的特点；航空运输具有速达作用，但成本高，能耗大；管道运输则多用于运输液体和气态或散装物品。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分,与其它运输方式相比，公路运输具有如下特点：1机动灵活性高，能迅速集中和分散货物，在规定的时间和地点可做到直达运输而不需要中转，节约时间和费用，减少货损，经济效益高。2适应性强，服务面广，适应于小批量运输和大宗运输，可以深入到城市、乡村及工矿企业，可独立实现“门到门”的直达运输。3建设投资相对较省，且见效快，经济效益和社会效益显著。,4由于公路运输服务人员多，单位运量小，故汽车运输费用比铁路和水运为高。,二、公路的发展,我国公路建设有着悠久的发展历史。但由于封
3、建统治对生产力的束缚，使我国公路建设事业发展缓慢，长期停留在人力、兽力拉车的水平。直到1949年，全国才修建了13万km的公路，能勉强维持通车的公路仅有8.1万km，而且标准低、质量差、分布也极不合理占全国土地面积三分之二的山区和边疆少数民族地区几乎没有公路。新中国成立以后，公路建设取得了显著成就。至2005年底，公路总里程已突破193万km，居世界第4位，并实现了县县通公路，98%的乡和80%以上的村通了汽车。,我国高速公路的建设最早开始于台湾省。自台湾高雄起，经台南、台中、台北到基隆止，全长373.4km。该线1968年开始设计，1978年竣工，历时近十年。1988年月，长度为18.5公里
4、的上海至嘉定高速公路建成通车，中国大陆高速公路实现了零的突破。截至到2005年底已有30个省、市、自治区修建了高速公路，通车总里程已达4.1万km，“十五”期间先后跃上了2万公里、3万公里和4万公里三个大台阶，居世界第二。在高速公路建设方面，我国用短短的10多年时间，完成了发达国家40年走的历程，已跨入了世界先进行列。,据统计，2005年全省全社会完成公路基础设施建设投资472亿元，公路总里程达到4.7万多公里，高速公路1969.47 KM。公路目标：到2010年，公路基础设施有效供给基本满足、结构明显合理，工程质量和安全性显著提高。高速公路网络形成，区域干线公路畅通，农村公路基本实现村村通公
5、路。全省公路总里程达53900公里，其中高速公路4000公里，一级公路4200公里，二级公路9900公里，二级以上公路占公路总里程的比重超过30。,-全面建成我省境内的国家高速公路。建成高速公路通车里程达到4000公里，运输通道基本建成复线。全省58个县市中有53个县通高速公路，通县高速公路比例超过90。-全省国省道里程中二级以上路段达到90，城镇与高速公路连接便捷；市县际联网公路通畅；危桥和公铁平交基本消除；公路路况和安全设施良好。-通乡公路实现乡乡通公路及路面硬化。通村公路实现98以上行政村通标准化公路，97以上行政村路面硬化。通公路的行政村100通班车。基本消除农村公路渡口隐患。,我国公
6、路建设虽然得到了快速发展，但仍不能完全适应国民经济发展对公路运输的要求，而且与世界上发达国家相比，仍存在着较大的差距。公路网标准低、基础设施薄弱，密度小，通行能力差，抗灾能力弱，服务水平不高和布局不尽合理仍是当前存在的突出问题。从高速公路在各地区分布情况看，东、中、西各地区高速公路总量以及所占比重都存在较明显的差异。东部地区占全国高速公路总里程的56%；中部地区占25.8%；西部地区仅占全国高速公路总里程的18.2%。公路密度低，高等级公路总量不足，仍影响西部地区经济发展水平的进一步提高。,据统计，在通车里程中，我国二级及二级以上的公路只占总里程的13.4%（其中东部为19，中部为12，西部仅
7、为），达不到技术标准的等外公路占21.3%，高级、次高级路面里程只占总里程的39.6%。因此，加快公路网新线建设，对原有公路进行技术改造，逐步提高技术标准和通行能力，仍然是我国当前的主要任务。,根据交通部“十一五”规划， 2010年全国公路总里程将达230万公里，基本实现全国95%的乡镇和80%的建制村通沥青（水泥）路。基本形成国家高速公路网骨架，“五纵七横”国道主干线和西部开发省际通道全部建成，高速公路里程达6.5万公里。高速公路网将连接所有人口在20万以上的319个城市，逐步形成至公里内当日往返，至公里内朝发夕至的现代高等级公路网。我国的公路交通必将出现一个崭新的局面。,三、公路基本组成部
8、分,公路是承受行车荷载的结构，它主要由路基、路面、桥涵、隧道、排水系统、防护工程和交通服务设施所组成。1公路路基公路路基是在天然地面上填筑成路堤（填方路段）或挖成路堑（挖方路段）的带状结构物，主要承受路面传递的行车荷载，是支撑路面的基础。设计时必须保证路基具有足够的强度、变形小和足够的稳定性，并防止水分及其它自然因素对路基本身的侵蚀和损害。,公路横断面 各部分组成,2公路路面公路路面是用各种材料或混合料，分单层或多层铺筑在路基顶面供车辆行驶的层状结构物。设计时必须保证路面具有足够的强度、刚度、平整度和粗糙度，以满足车辆在其表面能安全、迅速、舒适地行驶。3桥涵桥梁是为公路跨越河流、山谷或人工建筑
9、物而建筑的构造物。涵洞是为了排泄地面水流或满足农田灌溉需要而设置的横穿路基的小型排水构造物。,4隧道隧道是公路根据设计需要为穿越山岭、地下或水底而建造的构造物。,5公路排水系统公路排水系统是为了排除地面水和地下水而设置的，由各种拦截、汇集、输送及排放等排水设施所组成的构造物。除桥梁、涵洞外，排水系统主要有路基边沟、截水沟、排水沟、暗沟、渗沟、渗井、排水隔离层、暗管、跌水与急流槽、渡槽等路基排水构造物。,6防护工程防护工程是为了加固路基边坡，确保路基稳定而修建的结构物。按其作用不同，可分为坡面防护、冲刷防护和支挡构造物等三大类。坡面防护一般有植物防护、坡面处治及护坡与护面墙等；冲刷防护为防护路基
10、免受水流冲刷，在沿河路基可设置顺坝、丁坝、格坝等导流结构物；支挡构造物一般是指填（砌）石边坡、挡土墙、护脚及护面墙等。7交通服务设施交通服务设施一般是指公路沿线设置的交通安全、养护管理、服务环境保护等设施，一般有交通标志、标线、护栏、护墙、护柱、中央分隔带、隔音墙、隔离墙、照明设备、停车场、加油站、汽车修理站、养护管理房屋和绿化美化设施等。,第二节 公路分级与技术标准,一、公路分级与技术标准,(一)公路分类1. 公路2.城市道路3.专用公路4.农村道路,交通部2004年颁布的公路工程技术标准JTGB01-2003（以下简称标准），根据公路的使用任务、功能和适应的交通量分为五个等级：高速公路、一
11、级公路、二级公路、三级公路和四级公路。1高速公路：为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。它具有四个或四个以上车道，设有中央分隔带，全部立体交叉，并具有完善的交通安全设施、管理设施和服务设施。,（二）公路分级,2一级公路：为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。当作为集散公路时，纵横向干扰较大，为保证供汽车分道、分向行驶，可设慢车道供非汽车交通行驶；当作为干线公路时，为保证运行速度、交通安全和服务水平， 应根据需要采取控制出入措施。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量1500030000辆； 六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客
12、车的年平均日交通量2500055000辆。,3二级公路：为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。4三级公路：为供汽车行驶的双车道公路。同时也允许拖拉机、畜力车、人力车等非汽车交通使用车道，其混合交通特征明显，设计速度应在40km/h以下。双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量20006000辆。,5四级公路：为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。同时也允许拖拉机、畜力车、人力车等非汽车交通使用车道，其混合交通特征明显，设计速度应在20km/h以下。双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通
13、量2000辆以下；单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。,以上五个等级的公路构成了我国的公路网。其中高速公路、一级公路为公路网骨干线，二、三级公路为公路网内基本线，四级公路为公路网的支线。公路工程技术标准是国家颁布的法定技术准则，反映了我国公路建设的方针、政策和技术要求，是公路设计、修建和养护的依据。因此，在公路设计、施工和养护中，必须严格遵守。同时，在符合标准要求和不过分增加工程造价的前提下，根据技术经济原则尽可能采用较高的技术指标，以充分提高公路的使用质量和效益。,二、公路等级的选用,在确定公路等级时，应明确以下几个问题。1确定一条公路的等级，应首先确定
14、该公路的功能，是干线公路，还是集散公路，即是否需要控制出入等，根据预测交通量初拟公路等级，然后再结合地形、交通组成等，确定设计速度、路基宽度。2一条公路可根据预测的交通量等情况分段采用不同的公路等级。各级公路所能适应的年平均日交通量,是指设计交通量。,3高速公路和具有干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测；具集散功能的一级公路，以及二、三级公路的设计交通量应按15年预测；四级公路可根据实际情况确定。设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年。 4同一条公路，可分段选用不同的公路等级、不同的设计速度和路基宽度，但应衔接协调并设置过渡段，避免出现突变。其衔接的地点，应选择在
15、驾驶人员能够明显判断路况发生变化而需要改变行车速度的地点，如村镇、车站、交叉道口或地形明显变化等处，并应设置相应的标志。,5一级公路既可作为干线公路，也可作为集散公路。当作为集散公路时，可设慢车道供非汽车交通行驶；作为干线公路时，应根据需要采取控制出入措施。二级公路也具有作为干线公路或集散公路的两种功能，应根据其不同的功能和交通组成等决定是否设置慢车道以及其他设施。6设计路段的长度不宜过短，一般情况下，高速公路不宜小于15km；一级公路、二级公路不宜小于10km；三级、四级公路可根据实际情况适当缩短。,第三节 公路勘测设计的依据、程序和内容,一、设计依据,无论是新建公路或是改建公路，都应有充分
16、的技术经济依据，其中最基本的设计依据是设计车辆、交通量和设计速度。1设计车辆行驶在公路上的车辆主要有机动车和非机动车两类，其中机动车有摩托车、小汽车、公共汽车、载重汽车、拖拉机和大型集装箱车等；非机动车有自行车、三轮车、板车和兽力车等。根据公路的使用任务和性质，高速公路、一级公路为机动车服务，二、三、四级公路为混合车型（含非机动车）服务。,设计车辆是公路几何设计的重要依据，与路幅组成、弯道加宽、纵坡、视距、交叉口设计等密切相关。我国标准将设计车辆分为小客车、载重汽车和鞍式列车三类。各类设计车辆的基本尺寸见表0-0-2和图0-0-1。 2设计速度设计速度是指在气候和交通量正常的情况下，汽车运行只
17、受公路自身条件（几何要素、路面、附属设施等）影响时，具有中等驾驶技术的人员能够安全、顺适驾驶车辆的速度。设计速度是决定公路几何线形的基本要素，所以它是体现公路等级的一项重要指标。标准规定各级公路的设计速度见下表。,45,42,各级公路的主要技术指标汇总表,30,22.5,24.5,21.5,3交通量交通量是确定公路等级的主要依据。公路的交通量是指单位时间内（每小时或每昼夜）通过公路上某一横断面处的往返车辆总数。1）年平均日交通量公路交通量的普遍计量单位是年平均日交通量（简称AADT），即一年365天交通量观测结果的平均值，其表达式为 （1-0-1-1）式中：N年平均日交通量，辆/日； Qi一年
18、内的日交通量，辆/日。,2）设计交通量设计交通量是指达到预测年限时的年平均日交通量,它是确定公路等级的主要依据。设计交通量目前一般按年平均增长率计算确定。Nd=No（1-）t-1 （1-0-1-2）式中：Nd达到预测年限时的年平均日交通量，辆/日； No起始年平均日交通量，辆/日； 年平均增长率，%； t预测年限。,3）设计小时交通量设计小时交通量是以小时为时段的交通量(简称DDHV)，是确定公路等级、车道数和车道宽度或评价公路运行状态和服务水平的重要参数。我们知道，一年中的每月、每日、每小时交通量的变化是相当大的，如果用一年中最大的高峰小时交通量作为设计依据，必然造成浪费，但如果采用日平均小
19、时交通量则不能满足实际需要，甚至造成交通阻塞。研究认为，取一年中的排序第30位最大小时交通量为设计小时交通量最合适，如图1-0-1-2所示。目前许多国家包括我国均采用第30倍小时交通量作为设计依据。设计小时交通量按下式计算,Nh=NdKD （1-0-1-3）,图1-0-1-2.第30位最大小时交通量示意图,4）交通量换算在确定设计交通量时，应将在公路上行驶的各种车辆，按规定折算为标准车型。我国公路设计时是以小客车为标准车型。设计时应将公路行驶的各种车辆（含非机动车辆）按规定折合成小客车的年平均日交通量。车辆折算系数如下表所示。,各汽车代表车型与车辆折算系数,备注： 1）畜力车、人力车、自行车等
20、非机动车，在设计交通量换算中按路侧干扰因素计。 2）一、二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计。三、四级公路上行驶的拖拉机每辆折算为4辆小客车。,3）公路通行能力分析所要求的车辆折算系数应针对路段、交叉口等形式，按不同的地形条件和交通需求，采用相应的折算系数。,二、设计程序和内容,(一)工程可行性研究工程可性行研究是公路基本建设前期工作的一项重要内容，是建设项目决策和编制设计（计划）任务书的依据。工程可行性研究的目的是对建设项目的必要性、技术的可行性、经济的合理性、实施可能性以及宏观和微观经济效益，做出科学的评价和评估，作为决策的依据。公路工程可行性研究一般应包括以下内容：1概述 主要论述任务
21、依据和历史背景、研究范围、研究的主要结论、主要存在问题和建议。,2现有公路技术状况及问题 主要阐述现有公路技术现状和适应程度，拟建项目在交通网中的作用、存在的主要问题。3运输量和交通量发展预测 主要阐述项目所在地的经济特性、经济增长与客货运输增长的关系，交通调查情况和交通量发展预测。4公路建设规模及标准 主要论证公路等级和桥梁的结构规模、征地范围、技术标准等重要指标。5建设条件与方案选择 主要阐述地理位置、自然条件对工程方案、施工条件和工程造价的影响；社会环境及地方经济对建设项目的影响；工程方案的比选与推荐意见。,6投资估算及资金筹措 根据主要工程数量、建设用地、拆迁数量作出投资估算，并说明资
22、金来源和筹集办法。7实施方案 提出设计和施工的安排、工期和投资安排、工程管理和技术管理等方面的意见。8经济评价 主要是作出直接经济效益计算、经济投资费用计算、经济与社会效益分析等。对上述内容进行研究后写出工程可行性研究报告，作为工程项目的决策依据。工程可行性研究报告批准后，一般不得随意修改和变更。,（二）设计任务书设计任务书包括以下基本内容：1建设依据和意义；2公路的建设规模和修建性质；3路线基本走向和主要控制点；4工程技术标准和主要技术指标；5按几阶段设计，各阶段完成的时间；6建设期限和投资估算，分期修建的应提出每期的建设规模和投资估算；7施工力量的原则安排；8路线示意图、工程数量、三材数量
23、及投资估算表等。,（三）勘测设计阶段公路工程基本建设项目的勘测设计阶段可分为“一阶段设计”、“两阶段设计”和“三阶段设计”等三种。一般情况下，勘测设计采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。对技术简单、方案明确的小型建设项目，可采用一个阶段设计，即一阶段施工图设计。当技术复杂而又缺乏经验的建设项目或建设项目中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等，必要时可采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。,一阶段设计是根据批准的设计任务书（或测设合同）的要求，进行定线测量，编制施工图设计文件和施工预算，作为公路施工的依据。两阶段设计应根据批准的设计任务书（或测设合同）的要求，经过初步测量
24、，编制初步设计文件和设计概算，再根据批准的初步设计，进行定线测量，编制施工图设计文件和施工预算，作为施工的依据。,三阶段设计是在初步设计文件和设计概算批准后，通过补充测量，然后编制技术设计文件和修正概算，最后根据批准的技术设计文件经过定线测量（或补充定测），编制施工图设计文件和施工预算，作为公路施工的依据。不论是新建公路还是改建公路，在公路勘测设计之前，均必须进行视察和工程可行性研究工作。视察和工程可行性研究虽不独立作为一个设计阶段，但它们是勘测设计工作之前都必须进行的一个重要步骤。,本章小结,1、公路勘测设计主要讲述公路平、纵、横三个基本几何组成部分的设计原理、原则、方法和步骤，分析选线、定
25、线的一般原则、基本操作方法和内容，并以基本理论、基本知识和基本技能为主要内容。2、公路等级根据公路的使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。其中高速公路、级公路为公路网骨干线，二、三级公路为公路网内基本线，四级公路为公路网的支线，构成了我国的公路网。,公路工程技术标准是国家颁布的法定技术准则，是公路设计、修建和养护的依据。因此，在公路设计、施工和养护中，必须严格遵守。同时，要求在不过分增加工程造价的前提下，根据技术经济原则尽可能采用较高的技术指标，以充分提高公路的使用质量和效益。公路等级的选用公路等级的选用应根据公路的使用功能、公路网规划、交通量，从全
26、局出发，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等，经综合论证后确定。,3、公路不论是新建公路或是改建，都应有充分的技术经济依据，其中最基本的设计依据是设计车辆、交通量和设计速度。设计车辆是公路几何设计的重要依据；设计速度决定公路几何线形，它是体现公路等级的一项重要指标；交通量是确定公路等级的主要依据。4、工程可性行研究是公路基本建设前期工作的一项重要内容，是建设项目决策和编制设计（计划）任务书的依据，而公路勘测与设计工作是根据批准的设计任务书进行的。,公路勘测设计一般按两阶段进行设计，即初步设计和施工图设计；对于技术上复杂而又缺乏设计经验的项目或建设项目中的个别路段、特殊构造物等，必要时进行三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。,复习思考题1代交通运输方式有哪些特点？与这些运输方式比较，公路运输有哪些特点？2行业标准JTGB012003公路工程技术标准的主要技术指标有哪些？3公路的主要组成部分有哪些？公路设计主要包括哪些内容？4公路勘测设计的依据有哪些？何谓设计速度？ 5简述“两阶段设计”的程序步骤。,
