项目一 公路勘测设计的认知.docx
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项目一公路勘测设计的认知
项目一 公路勘测设计的认知
【本项目工作重点】 本项目的工作重点主要学习公路发展规划、公路的分级和技术标准、公路勘测设计的依据和程序。
工作任务一国内外公路发展情况的调查
一、交通运输网络构成
交通运输是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。
它把国民经济各领域和各个地区联系起来，担负着国家建设中原材料和产品的集散、城乡间的物质交流运输任务，并满足人们在物质文化生活上的需要，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消费的纽带。
在国家的政治、经济、军事、文化建设中，在社会物质财富的生产和分配过程中，在广大人民生活中具有重要的作用。
（一）国家综合运输系统的构成
现代交通运输由铁路、公路、水运、航空以及管道等五种运输方式组成。
这些运输方式的点、线、面交通运输组成国家综合运输系统。
铁路运输适用于远程的大宗货物及旅客运输，其特点是运量大、迅速，特别是高速铁路（轮轨、磁悬浮）的出现，使铁路运输能力得到进一步提高，但由于铁路运输需转运（二次、三次），装卸费用较高，使其一般只在远距离运输上占有优势。
由于受铁路轨道的限制，铁路运输属线性运输。
水路运输是通航地区最廉价的运输方式，但速度慢，并受自然因素制约大；运输方式包括内河及海洋（近海、远洋）运输。
航空运输适于快速运送旅客、紧急物资及邮件，速度快，但成本也高。
管道运输是用于液态、气态及散装粉状材料运输的专用方式。
公路运输适用于旅客及货物各种运距的批量运输。
（二）公路运输的特点及其在国民经济中的地位
公路运输和其他运输方式比较，具有如下特点：
1．机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可以实现“门到门”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。
2．受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式，可伸展到任何山区、农村、机关、单位，可承担其他运输方式的转运任务，是交通运输网中其他各种运输方式联系的纽带。
3．适应性强，服务面广，时间上随意性强，可适于小批量运输和大宗运输。
4．公路运输投资少，资金周转快，社会效益显著。
5．和铁路、水运比较，公路运输由于汽车燃料价格高，服务人员多，单位运量小，所以在长途运输中，其运输成本偏高。
但随着高速公路的迅速发展，汽车制造技术的不断改进，运输管理水平的不断提高，这些不足正在逐步得到改善。
由于公路运输的这些特点，使公路得以快速发展。
到上世纪70年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面，公路运输在各种运输方式中起了主导作用，特别现代高速公路的出现，使公路运输在经济建设中发挥更加重要的作用，是我国综合运输体系中最活跃的一种运输方式，并显示出广阔的发展前景。
二、我国公路现状和发展规划
（一）公路发展史
古代：
早在公元前2000年前，就有了可以行驶牛、马车的道路。
秦始皇统一六国后，大修驰道，颁布“车同轨”法令，使得道路建设得到一个较大的发展。
近代：
上世纪初（1902年）汽车输入我国，通行汽车的公路开始发展起来。
从1906年在广西友谊关修建第一条公路开始，到1949年底，全国公路通车里程仅有8.1万公里。
现代：
中华人民共和国成立以后，为了迅速恢复和发展国民经济，巩固国防，国家对公路建设做出了很大的努力，取得了显著成就，特别是改革开放后的十几年来，公路建设迅速发展。
1978年底公路通车里程达88万公里。
1994年底公路通车里程达到110万公里,并实现了县县通公路，97%的乡及78%的村通了汽车。
到2004年底，我国公路总里程达到185万公里。
我国高速公路建设非常迅速，从1990年第一条高速公路（沈大高速公路）建成通车后，到2004年底高速公路总里程达3.42万公里，仅次于美国，居世界第二位。
（二）公路现状分析
新中国成立后，特别是改革开放以来，我国公路建设取得了巨大成就，但是和国际上发达国家相比，差距仍很大；和国内其他工业相比，仍相对滞后，远不能满足新形势下对公路运输大要求。
归纳起来，还存在如下几方面的问题：
１．公路数量少，通达深度不够
（1）公路通车总里程少
2004年底，我国公路通车里程虽已达185万公里，居世界第四位，但和公路建设水平高的国家相比，仍然相差较大。
如美国、印度和巴西分别为631万公里、322万公里和198万公里。
（2）公路密度低
公路密度指每百平方公里国土面积拥有的公路里程数。
美国公路密度67km，英国为160km，法国为147km，日本为303km，印度为61km，而我国只有17.5km。
每万人拥有公路长度，美国为242km，英国为63km，法国为140km，日本为91.5km，印度为22km，而我国只有11km。
由于公路里程少、密度低、通达深度不够，很多地区的经济发展仍受到制约。
2．路网等级低、路面质量差、标准低
在通车里程中，二级以上的公路，只占公路总里程的13.1%多一点，等级以上公路所占比例为78.3%。
高级、次高级路面里程占公路总里程的38.9%。
无路面里程15.4万公里，占9%。
有的公路防护设施不全，抗灾能力很差，据统计每年水毁公路造成的经济损失就达几亿元。
当前最突出的问题是公路建设发展速度跟不上经济发展的速度，也跟不上交通量发展的速度。
据统计：
我国干线公路有50%的路段，其交通量都在2000辆/昼夜以上，处于超负荷运行状态。
而现有的10.8万公里的国道网中二级以上的公路只占30%‘
3．发展不平衡
东西部差距较大，平原区和山区差别大。
公路密度各省市差距大，上海95.4km，天津85.1km，北京81.0km，海南61km，广东58km，江苏56.6km。
10km以下的省、自治区有5个，分别为西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃。
4．通行能力低
通行能力大、运营效益高的公路主骨架未形成。
由于我国二级以上公路所占比重较小，在公路几何条件、交通组成和汽车行驶环境等条件影响下，公路通行能力普遍偏低。
5．服务水平低
公路服务水平由汽车行驶速度、交通密度、交通中断情况、车辆行驶舒适度等来衡量的。
总体上看，我国的公路服务水平还较低，还不能完全达到人民群众对公路运输服务水平的要求。
（三）发展规划
1．发展方向
由于我国公路总量仍然偏少，今后很长一段时间还必须坚持提高公路质量、等级和加大公路密度并重的原则。
积极新建公路，沟通断头路，加速国道主干线高速公路网建设和旧路的技术改造。
2．发展规划
从上世纪80年代末开始，在“五纵七横”国道主干系统规划的指导下，我国高速公路从无到有，实现了持续、快速和有序的发展，特别是1998年以来，国家实施积极财务政策，加大了包括公路在内的基础设施建设投资力度，高速公路建设进入了快速发展期，年均通车里程超过4000公里。
高速公路的快速发展，极大地提高了我国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，对缓解交通运输的“瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促进了我国经济发展和社会进步。
2004年交通部推出新一轮国家高速公路网规划。
我国将建成布局为“7918”的高速公路网络，即7条射线、9条纵线、18条横线，总里程约8.5万公里。
规划的国家高速公路网将连接所有现状人口在20万以上的319个城市，包括所有的省会城市以及港澳台。
规划中，东部地区平均半小时可上高速，中部地区平均1小时上高速，西部地区平均2小时上高速。
此外，国家高速公路网还包括辽中环线、成渝环线、海南环线、珠三角环线、杭州湾环线、台湾环线共6条环线，2段并行线和35条联络线。
（1）7条北京放射线：
北京－上海（1245km） 北京－台北（1973km） 北京－港澳（2387km）
北京－昆明（2865km） 北京－拉萨（3733km） 北京－乌鲁木齐（2582km）
北京－哈尔滨（1280km）
（2）9条南北纵线：
鹤岗－大连（1394km） 沈阳－海口（3711km） 长春－深圳（3618km）
济南－广州（2110km） 大庆－广州（3460km） 二连浩特－广州（2685km）
包头－茂名（3132km） 兰州－海口（2577km） 重庆－昆明（838km）
（3）18条东西横线：
绥芬河－满洲里（1523km） 珲春－乌兰浩特（887km） 丹东－锡林浩特（960km）
荣成－乌海（1880km） 青岛－银川（1601km） 青岛－临汾（920km）
连云港－霍尔果斯（4286km） 南京－洛阳约（712km） 上海－西安（1490km）
上海－成都（1960km） 上海－重庆（1898km） 杭州－瑞丽（3405km）
上海－昆明（2336km） 福州－兰州（2488km） 南昌－南宁（1250km）
厦门－成都（2307km） 汕头－河池（1029km） 广州－昆明（1610km）
三、国外公路现状和发展规划
公元1886年，第一辆汽车在德国问世，开始了汽车运输的新纪元。
到1905年，全世界拥有汽车400多万辆。
当时由于汽车少、车速低，多数公路均由马车道稍加改善，再铺上一层砂石形成。
据传，公元前3000年—公元前2000年，印度文化遗迹摩亨佐·达罗城的城市中央就有9m宽的南北大道，东西修建成接到。
市区接到均为5m、4m、3m宽的铺砖路面，并设有较完善的排水设施。
国外的道路发展也很快，20世纪70年代以来，国外道路运输进入大发展时期，到1971年止，全世界拥有汽车2.5亿辆，并向大型化、高速化发展，一般时速已达60~80公里。
公路网布局合理，密度提高，并广泛进行以改善路面为中心的技术改造。
这时，现有发达国家的公路网体系，包括其中的高速公路网骨架已基本形成，全世界公路总里程已达18725318公里，高级路面铺筑率达23.3%。
这些国家的公路部门除继续将部分精力放在公路建设上外，已将相关精力放在公路的使用功能和车流安全和行车舒适性上，以及改善公路对周围环境、人文景观影响方面。
可以说，发达国家大规模的公路建设时期已经结束或即将结束，已全面进入公路的运营管理阶段，公路网和汽车流已渗透到社会生活各个方面，在社会中产生很大影响。
工作任务二公路的分级和技术标准认知
一、公 路 分 级
交通部2004年1月颁布实行的国家行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）（以后简称《标准》）将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级，即高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。
（一）高速公路
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。
四车道高速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25000~55000辆；六车道高速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45000~80000辆；八车道高速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60000~100000辆。
（二）一级公路
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。
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15000~30000辆;六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25000~55000辆。
一级公路是连接高速公路或是某些大城市的城乡结合部、开发区经济带及人烟稀少地区的干线公路。
它实际上是有两种不同的任务和功能：
一种是具有干线功能，部分控制出入；另一种是可以采用平交的距
离不长的连接线等。
一级公路强调必须分向、分车道行驶，《标准》规定一级公路一般应设置中央分隔带。
当受特殊条件限制时，必须设置分隔设置，不允许用画线代替。
（三）二级公路
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流量5000~15000辆。
二级公路为中等以上城市的干线公路或者是通往大工矿区、港口的公路。
为保证汽车的行驶速度和交通安全，在混合交通量大的路段，可设置慢车道供非汽车交通行驶。
（四）三级公路
三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。
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2000~6000辆。
（五）四级公路
四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。
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。
三、四级公路为“主要供汽车行驶的双车道公路”，是指公路应按汽车行驶的要求设计，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。
二、公路技术标准
公路技术标准是指一定数量的车辆在车道上以一定的设计速度行驶时，对路线和各项工程的设计要
求。
公路技术标准是法定的技术要求，公路设计时必须遵守。
各级公路的具体标准是由各项技术指标来
体现的，主要技术指标一般包括设计速度、行车道数及宽度、路基宽度、最大纵坡、平曲线最小半径、行车视距、桥梁设计荷载等。
设计速度是技术指标中最重要的指标，对工程费用和运输效率的影响最大。
路线在公路网中具有重要经济、国防意义者，交通量较大者，地形平易者，规定较高的设计速度；反之则规定较低的设计速度。
各级公路的具体指标值将在以后中逐一介绍。
确定一条公路的等级，应首先确定该公路的功能，是用于干线公路，还是集散公路，即属于直达还是连接，以及是否需要控制出入等，根据预测交通量初拟公路等级；结合地形、交通组成等，确定设计速度、路基宽度。
（一）公路等级选用的基本原则
1．公路等级的选用应根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展规划等，经论证后确定。
一条公路，可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度、路基宽度，但不同公路等级、设计速度、路基宽度间的衔接应协调，过渡应顺适。
2．预测的交通量介于一级公路和高速公路之间时，拟建公路为干线公路，宜选用高速公路；拟建公路为集散公路，宜选用一级公路。
3．干线公路宜选用二级及二级以上公路。
公路等级应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。
（二）各级公路设计交通量的预测
确定一条公路建设标准的主要因素是公路功能、路网规划和交通量。
交通量是指设计年限末期的设计交通量。
因此确定公路技术等级以前，首先应做好可行性研究。
掌握该公路各路段的近期交通量资料并合理地预测远期交通量。
认真分析该公路在整个公路网中所占的地位，即公路的使用任务和功能，从而正确地确定公路的标准。
避免一条公路投入使用不久，因为交通量不适应而又改建。
各级公路设计交通量的预测应符合下列规定：
（1）高速公路和具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；
（2）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；
（3）设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会、经济的发展和综合运输体系的影响；
（4）设计路段长度。
公路建设是带状的建设项目，沿途的社会环境、经济环境和自然环境都会有很大差异，其地形、地物以及交通量不会完全相同，甚至会有很大的差别。
因此，对于一条比较长的公路可以根据沿途情况的变化和交通量的变化，分段采用不同的车道数或不同的公路等级。
按不同设计速度设计的路段长度不宜太短。
高速公路设计路段长度不宜小于15km；一、二级公路设计路段不宜小于10km。
不同设计速度的设计路段间必须设置过渡段。
对于在现行标准以前已存在的各等级公路，仍然可以继续存在，发挥其应有的作用。
对于某些需要改造的公路，根据需要和可能的原则，按照公路网发展规划，有计划地进行改善，提高通行能力及使用质量，以达到相应等级公路标准的规定。
公路分期修建必须遵照统筹规划、总体设计、分期实施的原则，使前期工程在后期仍能充分利用。
高速公路整体式断面路段不得横向分割分期修建。
工作任务三公路勘测设计的依据和程序认知
一、设计的依据
（一）设计车辆
公路路上行驶的车辆主要是汽车。
对于混合交通的公路还有一部分非机动车。
汽车的物理特性及行驶于路上各种大小车辆的组成对于公路几何设计有决定意义，因此选择有代表性的车辆作为设计的依据（即设计车辆）是必要的。
1．设计车辆
研究公路路幅组成、弯道加宽、交叉口的设计、纵坡、视距等都和设计车辆的外廓尺寸有着密切的关系。
汽车的种类很多，按使用的目的、结构或发动机的不同分成各种类型，而作为公路设计依据的汽车可分为三类，即：
小客车、载重汽车、鞍式列车。
公路设计所采用的设计车辆外廓尺寸（我国国家标准《汽车外廓尺寸限界》（GB1589—89））规定如图1-2和表1-1所示。
表1-1设计车辆外廓尺寸
车辆类型
总长（m）
总宽（m）
总高（m）
前悬（m）
轴距（m）
后悬（m）
小客车
6
1.8
2
0.8
3.8
1.4
载重汽车
12
2.5
4
1.5
6.5
4
鞍式列车
16
2.5
4
1.2
4+8.8
2
汽车外廓尺寸限界即对汽车的总高、总宽、总长的限制规定，这项规定适用于公路和城市道路运输用的汽车及汽车列车。
车高——一般以载重汽车及半挂车的高度决定净空高度，以小客车的高度确定驾驶员的视线高度。
车宽——世界各国大型客、货运输汽车的宽度大致相同，一般为2.5m。
如果超过2.5m，会严重地降低通行能力。
车长——载重汽车的长度为不超过12.0m，为提高运输效率，车辆的长度有向长的方面发展而制定的。
车辆前悬、轴距及后悬的尺寸是根据双后轴的载重汽车考虑的。
鞍式列车分半挂车和全挂车两种。
一般是全挂车的车身较长，但在转弯时则半挂车占用路面的宽度较大。
故，选用了半挂车的车身长度，我国采用16.0m，这个长度可以装运一个30t的集装箱或是两个20t的集装箱。
自行车在大城市近郊和居民密集的地段，数量较多而且有发展的趋势，在设计时应充分注意。
自行车的外廓尺寸为宽0.75m，长2.00m，载人以后的高为2.00m。
2．交通量换算
公路上行驶的汽车有各种不同车型，特别是在我国的二、三、四级公路上，还有着相当大比例的非机动车。
为了设计方便，我国《标准》将公路上行驶的各种车辆折合成小客车。
各种车辆的折算系数和车辆的行驶速度和该车种行车时占用公路净空有关。
《标准》规定交通量换算采用小客车为标准车型。
确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表1-2。
表1-2代表车型和车辆折算系数
代表类型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
＞19座的客车和载质量＞2t~≤7t的货车
大型车
2.0
载质量＞7t~≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量＞14t的货车
（1）畜力车、人力车、自行车等非机动车，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）设计速度
评价一条公路首先要看它在客、货运输方面是否方便。
这些是和运行速度和交通安全直接相关的。
在驾车行驶中，驾驶人员采用的速度，除了他本身的驾驶技术和汽车的性能以外，还取决于以下四个基本条件：
公路及其路侧的外部特征、气候、其他车辆的存在以及限速标志或设施。
上述任何一种条件都能控制速度。
当交通量和气候条件良好时，公路的外部特征（包括公路本身的道路条件）基本上决定着驾驶人员采用的速度。
1．1． 设计速度的定义
所谓设计速度是指在气候条件良好，交通量正常，汽车行驶只受公路本身条件影响时，驾驶员能够安全、舒适驾驶车辆行驶的最大速度。
根据国内外观测研究，当设计速度高时，运行速度低于设计速度；而当设计速度低时，运行速度高于设计速度。
这也说明设计速度和运行安全有关。
设计速度是公路设计时确定其几何线形的最关键参数。
技术标准根据车辆动力性能和地形条件，确定了不同等级公路的设计速度指标。
设计速度一经选定，公路的所有相关要素如圆曲线半径、视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标均和其配合以获得均衡设计。
2．设计速度的规定
设计速度的最大值：
根据汽车性能，并参考国内外的实际经验，从节约能源以及人在感官上的感觉出发，设计速度的最大值采用120km/h是适宜的。
设计速度的最低值：
考虑我国实际的地形条件、土地利用和投资的可能性，确定设计的最低值20km/h。
各级公路设计速度规定如表1-3。
表1-3各级公路设计速度
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
设计速度km/h
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
3．设计速度的选用
设计速度应根据公路的功能，结合地形、交通组成等条件综合评价来确定，不应仅考虑地形条件。
（1）高速公路特殊困难的局部路段，且因新建工程可能诱发工程地质病害时，经论证，该局部路段的设计速度可采用60km/h，但其长度不宜大于15km，或仅限于相邻两互通式立体交叉之间，和其他相邻路段的设计速度不应大于80km/h。
（2）一级公路作为干线公路时，设计速度宜采用100km/h或80km/h，作为集散公路时，根据混合交通量、平面交叉间距等因素，设计速度宜采用60km/h或80km/h。
（3）二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用80km/h，作为集散公路时，混合交通量较大、平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用60km/h。
二级公路位于地形、地质等自然条件复杂的山区，经论证该路段的设计速度可采用40km/h。
（三）交通量
交通量是指单位时间内通过公路某段面的交通流量（即单位时间通过公路某段面的车辆数目）。
交通量的具体数值由交通调查和交通预测确定。
交通调查、分析和交通预测是公路建设项目可行性研究阶段进行现状评价、综合分析建设项目的必要性和可行性的基础，也是确定公路建设项目的建设规模、技术等级、工程设施、经济效益评价及公路几何线形设计的主要依据。
交通调查、分析及交通量预测水平的高低，尤其是预测的水平、质量和可靠程度，将直接影响到项目决策的科学性和工程技术设计的经济合理性。
交通量的概念根据单位时间可分为：
日交通量（单向/双向，汽车/混合交通）、小时交通量和年累计交通量。
1．设计日交通量
一条公路交通量普遍采用的计量单位是年平均日交通量（简写为AADT），用全年总交通量除以365而得。
设计交通量是指拟建公路到达交通预测年限时能达到的年平均日交通量（辆/d）。
它在确定道路等级，论证公路的计划费用或各项结构设计等有重要作用，但直接用于几何设计却不适宜。
因为在1年中的每月、每日、每1小时交通量都会变化，在某些季节、某些时段可能会高出年平均日交通量数倍，不宜作为具体设计的依据。
远景设计年平均日交通量以公路使用任务及性质，根据历年交通观测资料推算求得。
一般按年平均增长率累计计算确定。
（1–1）
式中：
Nd——预测年的平均日交通量，辆/d；
N0——起始年平均日交通量，辆/d，包括现有交通量和道路建成后从其他道路吸引过来的交通量；
Y——年平均增长率，%;
n——远景设计年限。
2．设计小时交通量
小时交通量（辆/h）是以小时为计算时段的交通量，是确定车道数和车道宽度或评价服务水平时的依据。
大量的公路交通量变化图示表明，在
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