公路勘测设计 教案 李维维

《公路勘测设计》电子教案课程基本信息课程名称公路勘测设计课程类型专业核心课适用专业道路与桥梁工程技术、土木工程、工程管理等学时56-65学时教材名称《公路勘测设计》（李维维主编）出版社中国铁道出版社授课对象高职及本科交通类、土木类专业学生课程目标1.掌握公路勘测设计核心知识与技能；2.具备外业勘测、选线定线、线形设计等岗位能力；3.培养工匠精神与团队协作素养教案目录课程导入与教材概述（2页）学习情境一：公路外业勘测（6页）学习情境二：公路选线、定线（6页）学习情境三：公路路线线形设计（3页）学习情境四：道路交叉口设计（2页）课程总结与实践指导（1页）第1页：课程导入与教材概述一、课程导入（15分钟）行业背景：公路建设在交通强国战略中的核心地位，公路勘测设计对工程质量的决定性作用。职业场景：展示甲级设计院公路勘测现场图片，介绍测量员、设计员岗位工作流程。课程意义：衔接后续施工、养护课程，为职业资格考试（如道路工程师）奠定基础。二、教材概述（20分钟）教材定位：新型活页式教材，对接职业岗位工作过程，融入行业新标准、新技术。内容架构：4个学习情境、9个任务，覆盖外业勘测、选线定线、线形设计、交叉口设计四大核心模块。配套资源：学银在线精品课程（360分钟微课+174个非视频资源）、实训工单、评价体系。三、教学安排与考核方式（10分钟）教学环节：资讯→计划→决策→实施→检查→评价→反思。考核方式：过程考核（60%，含小组任务、实训工单）+终结考核（40%，含理论笔试、技能实操）。第2-7页：学习情境一公路外业勘测情境导入（5分钟）某甲级设计院承接1.2亿新建公路勘测项目，需完成地况踏勘与地形图测绘，为初步设计和施工图设计提供资料。任务1：公路区域地况踏勘（3页）一、学习目标（5分钟）知识目标：掌握初测/定测方法、外业资料整理、地形图测绘基础知识。能力目标：能收集初测定测资料、完成定测各组工作、独立绘制地形图。素质目标：培养团队协作、严谨细致的工匠精神。二、核心知识点（30分钟）公路初测：目的（为初步设计提供资料）、任务（地形/地质/水文调查）、准备工作（资料搜集、室内研究、现场踏勘）。控制测量：平面控制测量：GPS/导线/三角测量，二级及以上公路必做，最弱点点位中误差≤±5cm。高程控制测量：水准测量为主，采用1985国家高程基准，四等水准闭合差≤20√L（mm）。公路定测：任务（施工图设计资料收集）、各组分工（选线组/测角组/中桩组等9个作业组）。三、任务实施（40分钟）小组分工：每组6-8人，模拟选线组、测角组、中桩组等角色。实训流程：准备阶段：搜集项目可行性研究报告、地形图、水准点资料。现场踏勘：核查地形地物、居民分布、管线文物，记录调查结果。内业整理：编制外业资料清单，绘制固桩草图。注意事项：遵守《公路工程勘察设计招标投标管理办法》，50万以上项目必须招标。四、实训工单填写指导（10分钟）重点填写计划单（人员分工、工具准备）、作业单（现场记录）、评价单（小组互评）。任务2：公路区域地形图测绘（3页）一、学习目标（5分钟）知识目标：掌握地形图比例尺、等高线、地形图图式等基础知识。能力目标：能确定控制点、选择测量方法、绘制公路区域地形图。素质目标：培养诚实守信、精益求精的职业素养。二、核心知识点（30分钟）地形图基础：比例尺：1:2000（初步设计）、1:1000（施工图设计），比例尺精度=0.1×M（mm）。等高线：首曲线、计曲线、间曲线，特性（同线等高、闭合曲线、不相交）。地形图图式：地物符号（比例/非比例/半比例）、地貌符号、注记符号。测绘方法：测记法：全站仪极坐标测量，地形点间距≤30m（1:1000比例尺）。数字化成图：野外采集数据→计算机编辑→绘图仪输出。“3S”技术应用：GPS：实时动态定位（RTK）用于中线放样、地形图测绘。GIS：公路地理信息系统，用于路线方案比选。RS：遥感技术用于地形地貌判读、不良地质识别。三、任务实施（40分钟）实训器材：全站仪、水准仪、棱镜、绘图板、地形图底图。操作步骤：控制点布设：沿公路中心线两侧50-300m设水准点，间距1-1.5km。碎部测量：采集地物（房屋、道路）、地貌（山脊、山谷）特征点坐标。绘图：勾绘等高线，标注地物名称、高程注记点（山顶、鞍部必注）。精度要求：地物点点位中误差≤±0.6mm（图上），等高线高程中误差≤1/3基本等高距（平原）。四、常见问题与解决办法（10分钟）等高线勾绘不光滑：调整地形点采集密度，采用曲线拟合。比例尺选择不当：根据设计阶段，复杂地形选用大比例尺（1:500）。第8-13页：学习情境二公路选线、定线情境导入（5分钟）某新建高速公路需完成平原区、丘陵区及山岭区定线，需遵照《公路路线设计规范》（JTGD20-2017），兼顾技术标准与工程经济。任务1：平原区、丘陵区公路定线（3页）一、学习目标（5分钟）知识目标：掌握公路分级标准、选线原则、纸上定线方法。能力目标：能选择最佳路线方案、完成平原区/丘陵区定线。素质目标：培养爱国情怀与团队协作能力。二、核心知识点（30分钟）公路分级与技术标准：分级：高速公路（年平均日交通量2.5-10万辆）、一级至四级公路。核心指标：设计速度（高速100-120km/h）、路基宽度（高速26m）、平曲线最小半径（高速250m）。选线原则：平原区：顺直短捷，少占高产田，避让居民点、管线。丘陵区：沿匀坡线布线，兼顾平纵横协调，减少高填深挖。路线方案比选：技术指标：路线长度、转角数、平纵曲线半径。经济指标：土石方量、桥涵数量、征地拆迁费用。三、任务实施（40分钟）案例分析：对比某公路A（一级公路，30km）、B（一级公路，25km）、C（二级公路，28km）三个方案的技术经济指标。纸上定线步骤：定导向点：在1:2000地形图上确定控制点（城镇、桥梁）。试定导线：穿出直线，交汇交点，初定平曲线半径。检查调整：验证技术指标，优化线位。实训要求：每组完成1条平原区路线定线，提交路线平面示意图。任务2：山岭区公路定线（3页）一、学习目标（5分钟）知识目标：掌握山岭区地形特点、越岭线/沿溪线布线要点。能力目标：能进行垭口选择、展线设计、实地放线。素质目标：培养艰苦奋斗、勇于创新的职业精神。二、核心知识点（30分钟）山岭区地形特点：山高谷深、地质复杂、水文多变，路线受纵坡限制大。布线形式：沿溪线：选择河岸、确定线位高度、跨河桥位选择，避开洪水威胁。越岭线：垭口选择（低垭口、地质好）、过岭标高（浅挖/深挖/隧道）、展线设计（自然展线/回头展线/螺旋展线）。山脊线：沿分水岭布线，减少桥涵数量，注意引线衔接。实地放线方法：穿线交点法：支距法（地形简单）、解析法（精度要求高）。拨角法：按坐标计算转向角和距离，直接放线。三、任务实施（40分钟）展线设计实训：已知垭口两侧高差80m，设计速度60km/h（最大纵坡6%），采用回头展线，计算路线长度（L=H/i=80/6%≈1333m）。实地放线模拟：用全站仪模拟支距法放线，定出路线交点和转点。注意事项：回头曲线最小半径（二级公路30m），相邻回头曲线间距≥200m。第14-16页：学习情境三公路路线线形设计情境导入（5分钟）路线线形直接影响行车安全与舒适性，需实现平、纵、横三维协调，如长陡下坡尽头避免小半径平曲线。核心任务（3页）平面几何设计：直线：最大长度（高速≤20V，V为设计速度），避免长直线接小偏角曲线。平曲线：圆曲线半径（满足最小半径要求）、缓和曲线（长度≥0.036V³/R）。纵断面几何设计：纵坡：最大纵坡（高速≤6%）、最小纵坡（≥0.3%，排水要求）、坡长限制（陡坡最长300m）。竖曲线：二次抛物线，最小半径（凹形竖曲线2000m，凸形竖曲线1400m）。横断面几何设计：路基宽度：高速双向四车道26m，含行车道（3.75m/道）、硬路肩、中央分隔带。超高与加宽：平曲线超高（最大6%）、路面加宽（小半径曲线按车型加宽）。实训任务（20分钟）给定设计速度80km/h，平曲线半径300m，计算缓和曲线长度（≥0.036×80³/300≈61.44m，取70m），绘制平曲线要素图（切线长、曲线长、外距）。第17-18页：学习情境四道路交叉口设计情境导入（5分钟）交叉口是交通流汇集点，需减少冲突点，提高通行效率，如平面交叉口采用信号控制，立体交叉口用于高速与高速衔接。核心任务（2页）平面交叉口设计：形式：十字形、T形、环形，根据交通量选择。设计要素：交叉口转角半径（高速≥25m）、视距三角形（确保通视）、渠化设计（导流岛、车道拓宽）。立体交叉口设计：形式：互通式（苜蓿叶形、菱形）、分离式（跨线桥/地道）。设计要点：匝道设计（平纵坡符合标准）、进出口渐变段（长度≥30m）。案例分析（15分钟）对比平面交叉口与立体交叉口的工程造价、通行能力、适用场景，小组讨论某城郊公路交叉口设计方案。第19页：课程总结与实践指导一、课程总结（10分钟）核心知识体系：外业勘测→选线定线→线形设计→交叉口设计，形成“勘测-设计-落地”完整流程。职业能力梳理：测量操作、图纸绘制、方案比选、规范应用。素养提升重点：工匠精神（严谨细致）、团队协作（分工