道路勘测设计

道路勘测设计主讲：武卫国总学时：40学时考试课时间：3月1日～6月10日道路勘测设计天津城建学院道路桥梁教研室武卫国highwaysurveyanddesign

1．道路勘测设计的专业定位及理念。2．交通运输系统的构成及各自的特点是什么?3．公路如何分级?其依据是什么?公路的设计年限如何选用?4．城市道路如何分级分类?5．什么是设计车辆、设计速度、交通量、通行能力?6．交通量如何换算?7.两阶段施工图设计包括哪些内容?本章重点及思考题道路勘测设计课程简介一、本课程的性质和学习本课程的基本要求

道路勘测设计，是道路与城市道路专业的一门主要专业课。它主要介绍道路勘测设计的基本理论、原则和方法，是实践性很强、与理论紧密结合的课程。因此，学习本课程，必须贯彻理论与实践相结合的原则，通过学习，应能掌握道路线线形的基本设计方法。课程除理论教学外，平时需布置习题，放映结合课程的电影、录像及幻灯片，结合课程完成一条道路的选、定线课程作业，并争取在条件许可的情况下，进行一些专门性问题的参观或调查，生产实践方面的内容可在道路勘测设计生产实习中得到进一步锻炼与补充。二、本课程的特点

道路是一条带状的空间三维结构物，它涉及人、车、路和环境等诸多因素的影响和约束。道路交通特性、驾驶者的心理状态与道路几何设计都有着密切的关系，这就要求在设计时要：1.深入调查、综合研究各方面产生的作用，从而设计出技术先进、方案合理、坚固耐用、经济节约的道路。本课程与各基础课程及其他专业课程有着密切的联系，涉及较多的如工程制图、工程测量、工程地质、桥涵水文、桥梁工程、路基路面、道路建筑材料、道路工程经济与管理……。本课程与这些课程应紧密结合、综合运用。三、本课程的主要内容

本课程的内容包括汽车行驶理论，交通量与通行能力，道路可行性分析，平面线形、纵断面、横断面、平面交叉口、立体交叉等项设计以及道路线形的优化与质量的评定，其中均包含道路与城市道路两个系统的内容。如何进行合理的道路路线性几何设计和路线勘测是本课程研究的重点。有关道路结构设计的内容将在路基路面、桥梁工程、隧道工程、桥涵水文等专业课中学习。四、本课程的教学计划五、道路勘测设计的目的及任务

道路是带状的三维空间人工构造物，包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等工程实体。道路设计要从线形和结构两大方面进行研究。在结构设计上要求用最小的投资，使其在自然力及车辆荷载的共同作用下，在使用年限内保持良好状态，满足使用要求。道路的线形设计是本书的研究内容，这是很重要的一项工作，是随着交通的质和量的发展而被人们逐渐认识的。道路的等级和规模决定线形的几何构造尺寸，一是道路宽度的构成，二是线形的几何构成。道路线形几何构成的重要性表现在：

(1)线形的几何构造尺寸是道路全部设计和施工的基础。

(2)线形的几何构造尺寸决定了车辆行驶的安全性、舒适性及道路建设与运营的经济性。

(3)线形的几何构造尺寸决定了道路的等级与规模。道路线形设计涉及的学科及知识是多方面的，设计中要综合考虑如下因素：

(1)汽车在运动学及力学方面是否安全、舒适。

(2)在视觉及运动心理学方面是否良好。

(3)从地形方面看，在经济上是否妥当，与环境景观是否协调。

第一章绪论交通运输业（产业之一）交通运输网（构成）公路运输（方式之一，网）1.1国家的综合运输系统（网）的构成：1)现代交通组成

铁路运输：适用于远程的大宗货物及人流运输。公路运输：适于人流及货物的各种运距的小批量运输水运：通航地区最廉价的运输方式航空运输：适于快速运送旅客及贵重紧急商品、货物管道运输：运送液体、气体和粉状货物的专用方式运输量大；迅速；但需转运；装卸费用较高；属线性运输

高速铁路：轮轨磁悬浮机动、灵活，适应性强，直达，迅速；可实现库—库运输，减少中转费用；单车运量小。高速公路集装箱运输终端运输耗能省、运输成本低；但受自然因素制约大方式：内河海洋（近海、远洋）速度最快；费用最高；舒适专业性强（专用）；连续性强，运输成本低、损耗少，2)各种交通运输方式的特点及优势

铁路运输公路运输：水运：航空运输：管道运输：运输量大；迅速；但需转运；装卸费用较高；属线性运输

铁路、电气化铁路、高速铁路（轮轨、磁悬浮）铁路运输运量大、耗能省、运输成本低；受自然因素制约大方式：内河海洋（近海、远洋）水运

2006年9月7日，36.5万吨级的“博格斯坦”号散装货轮，成功靠泊位于浙江嵊泗的马迹山港，水运航空运输速度最快；费用最高；舒适专业性强（专用）；连续性强，管道运输运输成本低、损耗少道路运输公路运输：

适于人流及货物的各种运距的小批量运输优点：不需转运、机动、灵活，适应性强，直达，迅速。单车运量小；可实现库——库运输，减少中转费用，属于平面服务；即可承担直达运输，又可承担其他运输方式的转运任务。为终端运输；缺点：运营费用较高，运量小；各种运输方式特性比较表表1—1方式可达性方便性安全性舒适性运输能力运输速度（km/h)能耗服务对象

经济运距(km)投资铁路受地形限制好好，可设餐厅1500人／每列160-200低集装箱，大宗散装货物＜2000大道路直达，方便略差差60人/车＜120中集装箱，散装货物＜1000中水运受可通航道港口限制好中，可设餐厅、游艺厅大16-30低集装箱，散装货物小航空受机场制，直接性好尚可

好小，147人/架160-1000高旅客贵重货物2000-10000大管道普及面差好大1.6-3.0低油、天然气等大我国1950年-2000年各种运输方式的旅客运输构成比例（%）

运输量

周转量我国1950年-2000年各种运输方式的旅客运输构成比例（%）

运输量

周转量我国1950年-2000年各种运输方式的货物运输构成比例（%）

古代：公元前2000年前，就有了可以行驶牛、马车的道路。近代：本世纪初（1902年）汽车输入我国。从1906年在广西友谊关修建第一条公路到1949年底，全国公路通车里程仅8.1万公里。现代：中华人民共和国成立以后（除港、澳、台地区外），1.2我国道路现状与发展规划

一、道路发展史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％的行政村通了汽车。到2000年12月31日我国公路总里程为167.98万公里。其中高速公路通车里程为1.6万公里。98％的乡镇和89％的行政村通了公路。（不通公路的乡镇460个，不通公路的村有7.4万个）到2001年底，我国公路总里程达到169.8万公里，居世界第四位。到2002年底，我国公路总里程达到175.8万公里。我国到2008年12月31日，全国道路总里程为368万公里（不含村道），其中等级公路228.28万公里、等外道路117.42万公里。按技术等级分：高速道路6万公里、一级道路4.53万公里、二级道路26.27万公里、三级道路35.47万公里、四级道路157.48万公里、等外道路117.42万公里。其中等级公路占66%。1990年第一条高速公路（沈大高速公路）通车；到2000年底，高速公路总里程达1.6万公里；到2001年底，高速公路总里程达1.9万公里，超过加拿大（1.9万公里）、仅次于美国（8.8万公里），位居世界第二位；2002年底高速公路总里程达到2.52万公里，2002全年新建高速公路5583km。2004年底高速公路总里程达到3.4万公里，2011年底全国高速道路里程达到7.8222(8.5)万公里，超过了加拿大，仅次于美国，居世界第二位。全国除西藏外，其他30个省(自治区、直辖市)均通了高速道路。高速公路建设情况：

到2008年底中国高速公路里程达到约60300万公里，跃居世界第二位。2008年底各国高速公路总里程（单位：公里）

到2011年底中国高速公路里程达到约78222万公里，位居世界第二位。中国用15年的时间走过了其他国家一般需要50年的发展里程。2011年底各国高速公路总里程（单位：公里）德国的第一条高速公路（1935年）存在如下几方面的问题：

1．数量少。

（1）公路通车总里程：目前通车里程虽己达400万公里，但与发达国家相比，仍然相差较大。如美国为630万公里，日本140万公里，印度160万公里。二、道路现状评价美国、加拿大国土面积与中国差不多，高速公路里程已达8.8万公里和１.9万公里，法国国土仅为中国的十七分之一，高速公路里程已达9000公里；日本国土很小，而高速公路已达近7000公里。高速公路里程占公路总里程的比例偏低。中国仅为0.82％，而发达国家已达1.5％左右，如加拿大为1.88％，德国已达1.72％，美国为1.37％，印度、马来西亚等发展中国家高速公路发展也很快。高速公路总量也明显偏少公路密度即每百平方公里国土面积拥有的公路里程数。从总体上讲，我国公路基础设施总量不足，密度偏低。美国公路密度每百平方公里为67公里，英国为160公里，法国为147公里，日本为303公里，印度为61公里，而我国只有17.5公里。每万人拥有公路长度，美国为242公里，英国为63公里，法国为140公里，日本为91.5公里，印度为22公里，而我国只有11公里。（2）公路密度：在通车里程中，二级以上的公路，只占公路总里程的13.1%多，等级以上公路所占比重为78.3%，还有达不到技术标准的等外公路36.4万公里，占22％左右。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％。2．公路网等级低、高等级公路少、路面质量差、标准低。东西部差距较大，平原区与山区差别大。到2000年底全国仍有353个乡（0.8%），6.9万个村（9.2%）不通公路。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以下的省有5个，西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃，黑龙江省13.8km，排位倒数六。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。5．服务水平低。公路运输服务不满足要求。

3．发展不平衡。三、发展规划1．发展方向

（1）提高等级与加大密度并举。新建公路，沟通断头路。国道主干线高速公路网建设（2）运输工具向专业化方向发展。大型车、小型车发展，控制中型车（3）运输服务向高效优质发展。（4）管理信息化发展。国道主干线公路全部建成高速公路

2004年12月17日，国家高速公路网(7918网）规划已经国务院审议通过，

国家高速公路网是中国公路网中最高层次的骨干通道，主要连接大中城市，包括国家和区域性经济中心、交通枢纽、重要对外贸易口岸；主要承担区域间、省际间以及大中城市间的快速客货运输。

规划的主要目标是：连接所有目前城镇人口在20万以上的城市；连接首都与各省会、自治区首府和直辖市；连接各大经济区和相邻省会级城市；完善省会级城市与地市之间、城市群内部的连接；强化长江三角洲、珠江三角洲和环渤海三大经济区之间及与其他经济区之间的联系；保障西部地区、东北老工业基地内部高速网络的合理布局和对外连接；加强对国家主要港口、铁路枢纽、公路枢纽、重点机场、著名旅游区和主要公路口岸的连接。

静态投资2.2万亿元人民币，这项规划计划用30年的时间完成，力争用20年的时间完成这个计划。

2020年，完成“五纵七横”。2．发展规划“两纵两横”国道主干线“两纵两横”国道主干线示意图“五纵七横”国道主干线“五纵七横”国道主干线示意图国道主干线国道主干线规划线国道：G102，G222，G301省道：S105县道：X101乡道村道（2）省道干线道路网形成。

各省、市、自治区根据本地区的情况，规划修建省级干线网。我国公路网管理层次：国道网分类：首都放射线：编号1南北纵线：编号2东西横线：编号3黑河同江绥汾河甘南哈尔滨伊春鹤岗佳木斯鸡西牡丹江齐齐哈尔（3）2030年实现智能化公路运输系统。（4）2040年智能化综合交通运输系统形成。一、道路空间的几何设计路基、路面、桥梁、涵洞、防护与加固工程、排水设备、其他特殊构造物、沿线交通设施（安全、管理、服务、环保等）平面——公路中线及中线两侧一定范围内的地物、地貌在水平面上投影纵断面——公路中线在立面上投影横断面——垂直于公路中线方面的剖面（二）道路基本构造物（一）三维组成1.3道路勘测设计概述路基的断面形式通常可分为三种类型：路堤

Embankment路堑cutting半填半挖式路基part-fillpart-cutsubgrade路基（subgrade）——按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物。组成：结构本体＋排水结构物＋防护与加固设施＋其他特殊构造物1.路堤（Embankment）

1）一般路堤2）浸水路堤3）陡坡路堤路堤（Embankment）1、路堤：路基顶面高于原地面的填高路基称为路堤。低矮路堤的两测设置边沟。

路堤的几种常见形式矮路堤一般路堤浸水路堤挖沟填筑路堤2.路堑（cutting）1）全路堑2）半路堑3）半山洞路堑（cutting）2、路堑：全部由地面开挖出的路基称为路堑。分为全路堑、半路堑和半山洞三种。（三）半填半挖横断面上，部分为挖方部分为填方的路基称为半填半挖路基，通常出现在地面横坡较陡时候，它兼有上述路堤和路堑的构造特点和要求。

注：挖方边坡的坡脚设置边沟，汇集和排除路基范围内地表径流。上方设置截水沟拦截和排除流向路基的地表径流。挖方弃土堆在路堑的下方。坡体因开挖而可能失去稳定性时必须采用支挡结构物。边坡坡面易风化或有碎落物时，可设置碎落台也可坡面防护。3.半填半挖路基（part-fillpart-cutsubgrade）1）一般情况2）

设挡土墙情况3）半山桥第三节

道路的分级与技术标准

一、公路分级与技术标准

1．公路分级交通部2003年颁布2004年3.1实行的《公路工程技术标准》JTGB01一2003

（现行）将公路分为五个等级高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。划分等级目的：按需求建设公路依据：公路使用任务、功能交通量（远景设计）高速公路高速公路分为四个等级：（1）四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为25000～55000辆；（2）六车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为45000～80000辆；（3）八车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为60000～100000辆。★高速公路：为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。功能：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。（1）四车道一级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000～30000辆；（2）六车道一级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为25000～55000辆；●功能：与高速公路相比具有两种不同的任务和功能：（1）干线功能，部分控制出入；（2）可以部分采用平交等。★一级公路：为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000～30000辆。功能：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。为供汽车行驶的双车道公路。

二级公路：应能适应按各种汽车折合成小客车年平均昼夜交通量为5000～15000辆；三级公路三级公路：三级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为2000～6000辆；功能：

为主要供汽车行驶的双车道公路。四级公路：四级公路：双车道四级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为2000辆以下；单车道四级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为400辆以下；功能：

为主要供汽车行驶的双车道货单车道公路。

2．公路技术标准

定义：一定数量的车辆在车道上以一定的计算行车速度行驶时，对路线和各项工程的限定设计要求。各级公路的主要技术指标汇总表

地形分类可参考地形特征划分为：平原、微丘地形山岭、重丘地形平原地形：指一般平原、山间盆地。高原（高平原）等地形平坦，无明显起伏，地面自然坡度一般在3°以内；微丘地形：指起伏不大的丘陵，地面自然坡度在20°以下，相对高差在100m以下，设线一般不受地形限制；对于河湾顺适、地形开阔且有连续的宽缓台地的河谷地形，河床坡度大部在5°以下，地面自然坡度在20°以下，沿河设线一般不受限制，路线纵坡平缓或略有起伏，也属平原微丘地形。3．地形分类（适用于一、二、三、四级公路）：重丘地形：指连续起伏的山丘，且有深谷和较高的分水岭，地面自然坡度一般在20°以上，路线平、纵面大部分受地形限制；高原地区的深浸蚀沟，以及有明显分水线的绵延较长的高地，地面自然坡度多在2°以上，路线平、纵面大部分受地形限制。山岭地形：指山脊，陡峻山坡、悬崖、峭壁、峡谷、深沟等地形变化复杂，地面自然坡度大部分在20°以上，路线平、纵、横面大部分受地形限制。

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。各级公路远景设计年限（自可研报告的通车年算起）：高速公路和一级公路为20年具集散功能的一级公路、二级公路为15年三级公路为15年四级公路一般为10年。设计变速路段要点：

按不同计算行车速度设计的各路段不宜过短。

1.高速公路每级差路段长度不宜小于15km2.一级、二级公路每级差路段长度不宜小于10km。相邻路段级差≤20km/h4．公路等级的选用

对于一条比较长的公路可以根据地型分区和交通量的变化，分段采用不同的不同的等级或不同的车速；按不同计算行车速度设计的路段长度不宜太短。高速、一级公路一般不小于20km，特殊情况下可减少至10km，其他等级公路及城市出入口一级公路一般不小于10km，特殊情况可减至5km。二、城市道路分类与技术分级城市道路分类：

按照道路在城市道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能，城市道路分为四类：

1．快速路快速路为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路对向行车道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。快速路两侧不应设置吸引大量车流，人流的公共建筑物的进出口，两侧一般建筑物的进出口应加以控制。在进出口较多时，宜在两侧另建辅道。

主干路为连接城市各主要分区的干路，以交通功能力主。自行车交通量大时，宣采用机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。主干路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。3．次干路次干路与主干路结合组成城市道路网，起集散交通作用，兼有服务功能。4．支路

支路为次于路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。

2．主干路

除快速路外，各类道路按照所在城市的规模、设计交通量、地形等分为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。大城市应采用各类道路中的Ⅰ级标准；中等城市应采用Ⅱ级标准；小城市应采用Ⅲ级标准。

城市道路分级：1．城市道路网的结构形式和特点（1）方格网式：呈方格棋盘形状，是最常见的一种形式，即每隔一定的距离设置接近平行的干道，在干道之间再布置次要道路，将用地分为大小合适的街坊。（2）环形放射式：一般由旧城中心区逐渐向外发展，由旧城中心向四周引出放射干道的放射式道路网演变而来。（3）自由式：以结合地形为主，路线弯曲无一定几何图形。

（4）混合式：为上述三种形式的组合，如规划得合理，能发扬上述各式的优点，又避免了它们的缺点，是一种扬长避短较合理的形式。

四、城市道路网和红线规划道路红线：指城市道路用地分界控制线，红线之间宽度即道路用地范围，亦可称道路的总宽度或称规划路幅。道路红线宽度确定：根据道路的功能与性质，考虑适当的横断面型式和定出机动车道、非机动车道、人行道、绿带等各组成部分的合理宽度，从而确定道路的总宽度，即红线宽度。2．城市道路红线规则

一、公路勘察设计阶段

一阶段设计：对于技术简单、方案明确的小型建设项目，可采用，即一阶段施工图设计；

两阶段设计：公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计

三阶段设计：技术上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，必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。第四节道路勘测设计的阶段和任务一阶段设计：路线视察→设计任务书→一次定测→一阶段施工图设计→施工图预算两阶段设计：（预可研→）可行性研究→计划任务书→初步测量→初步设计，设计概算→定线测量→两阶段施工图