道路勘测设计第1章-绪论

1、2020/10/2,1-1,绪 论,第一章绪论,2020/10/2,1-2,绪 论,本章的主要内容：1、交通运输系统组成与特点2、道路的基本组成3、道路的分类、分级与技术标准4、道路勘测设计程序5、道路勘测设计依据 6、本课程研究的主要内容 本章的重点内容：1、道路勘测设计依据,2020/10/2,1-3,绪 论,1.1.1 交通运输系统组成 现代交通运输系统是由铁路、公路、水运、航空及管道运输五种方式组成。 从技术经济两方面比较各有特点。铁路：以大宗货运为主；公路：运输机动灵活；民航：快、小而贵；水运：慢、大而便宜；管道：损耗少、运价低、安全。,1.1交通运输系统组成与道路运输的特点,202

2、0/10/2,1-4,绪 论,1.1.2 道路运输的特点与发展概况 道路运输与其他运输方式相比，主要有以下特点： 优点： 灵活性。受限制较小，可以自成体系，运输的时空性灵活。 直达性。深入到客货集散点直接运输，不需中转，节约时间和费用，减少损耗，对于短途运输，效益更加显著。 公益性。通达深度广，覆盖面大，社会效益好。缺点： 由于单位运量较少，行业服务人员和能源消耗较多，导致运输成本偏高。 对环境污染较大，治理较为困难。地位： 道路客货运量在交通运输体系中所占比重处于绝对优势。,2020/10/2,1-5,绪 论,1.1.3我国道路运输的发展概况 我国道路发展史： 公元前2000年：轩辕氏造舟车

3、 。 周朝：又有“周道如砥，其直如矢”的记载 。 秦朝：秦始皇统一六国后，大修驰道，“东穷燕齐，南极吴楚，江湖之上，濒海之观毕至”，规模宏大，并颁布“车同轨”法令 。 西汉时期(公元前203年公元23年)：汉承秦制，形成了举世闻名的“丝绸之路”。 唐朝：初步形成了以城市为中心的四通八达的道路网。 清朝：形成了层次分明、功能较完善的道路系统-“官马大道”、“大路”、“小路”，分别为京城到各省城、省城至地方重要城市及重要城市到市镇的三级道路。 1949年：全国仅有汽车5万辆，公路通车里程8万公里。 到2005年底，我国已建成公路超过了193.05万公里，较建国初期增长了23倍。我国高速公路通车里程

4、也已经超过4.1万公里，继续保持世界第二，特别是1998年以来，年均通车里程超过了4000公里。,2020/10/2,1-6,绪 论,1.1.3我国道路运输的发展概况 我国道路发展存在的主要问题：一是数量少。按国土面积计算，公路密度仅为印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30；二是质量差，等级低。在通车里程中，大部分为等级较低的三、四级公路，还有一部分达不到技术标准的“等外路”；三是服务水平低。由于公路设施不完善，抗灾能力较差，交通量增长迅速，干线公路超负荷运行，平均运行速度低，交通堵塞严重；公路运输市场不规范，公路运输管理较为混乱。因此，在今后相当长的时期内，加快公路建设和公路运输管理是我

5、国公路建设的主要任务。,2020/10/2,1-7,绪 论,1.1.3我国道路运输的发展概况我国道路发展规划： 由五纵七横12条路线形成国道主干线系统，是由高等级公路组成的快速通道，总里程约3.5万公里。预计到2007年底全部完成“五纵七横”系统中的高速公路建设。 2005年年初完成的全国高速公路网规划，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。 预计这些高速公路用30年左右的时间全部建设完成。除国道主干线外，各省、市、自治区还根据本地区的情况，正在规划建设省级干线网和地方道路网系统，这些规划完全实现后，我国的公路交通将彻底改变面貌。

6、,2020/10/2,1-8,绪 论,2020/10/2,1-9,绪 论,“两纵两横”国道主干线,“两纵两横”国道主干线示意图,2020/10/2,1-10,绪 论,“五纵七横”国道主干线,“五纵七横”国道主干线示意图,2020/10/2,1-11,绪 论,国道主干线,国道主干线规划线,2020/10/2,1-12,绪 论,国家高速公路网规划图,2020/10/2,1-13,绪 论,国道：G102，G222，G301 省道：S105 县道：X101 乡道：Y102 村道,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+两位序号 南

7、北纵线： 编号2 +两位序号 东西横线： 编号3 +两位序号,2020/10/2,1-14,绪 论,中国每条国家高速公路以“G”为标志，“G”是“国”字拼音的首写字母，意思是国家路网，后加阿拉伯数字，按序列进行编号，汉语名字以最初的起点和终点命名。 首都路网放射线一位数字，编号区间在1至9； 南北纵线两位奇数，编号区间在11至89； 东西横线两位偶数，编号区间在10至90； 地区环线两位数字，编号区间为91至99。,2020/10/2,1-15,绪 论,1.2.1线形组成 道路路线：是指道路的中线。 线形：是指道路中线在空间的几何形状和尺寸。 中线：是一条三维空间曲线，由直线和曲线组成。 道路

8、：是从平面、纵面和空间三个方面来进行研究的。 道路线形设计：包括平面、纵面线形设计和空间线形（又叫平、纵组合线形）设计三个部分。,道路是布置在地面供各种车辆行驶的一种线形带状结构物，它是 由道路线形、结构物和沿线设施三大部分组成。,1.2道路的基本组成,2020/10/2,1-16,绪 论,1.2.2结构组成主要包括：路基、路面、桥涵、隧道、交叉工程、排水系统、防护工程、特殊构造物等部分。路基：断面组成：,2020/10/2,1-17,绪 论,路基：断面形式：,路堤 路堑 半填半挖,2020/10/2,1-18,绪 论,路面： 路基顶面用各种材料分层铺筑而成的结构层。 路面应具有足够的强度、平

9、整度和粗糙度，以保证汽车以一定的速度安全、舒适地行驶。 路面按其材料组成、结构强度和使用品质有高级、次高级、中级和低级路面之分。 按其力学性质有柔性路面和刚性路面之分。,2020/10/2,1-19,绪 论,桥涵 为公路跨越河流、山谷等障碍物而修建的构造物，其中单孔跨径L05m或多孔跨径总长L8m的称为桥梁，单孔跨径L05m或多孔跨径L 8m的称为涵洞。桥梁、涵洞统称为桥涵，如图所示。,2020/10/2,1-20,绪 论,隧道 为公路穿越山岭等障碍物而修建的构造物，它应满足安全、经济、合理的要求，通常用块石、混凝土、钢筋混凝土和钢等材料修建，如图所示。,2020/10/2,1-21,绪 论,

10、交叉工程 交叉工程包括公路与公路、公路与铁路及公路与管线的交叉。公路与公路及公路与铁路相交可采用平面交又或立体交叉(包括互通式立体交叉、分离式立体交叉)两种形式；公路与管线交叉时，一般采用留净空和横向间距的办法来保证各种管线不致侵入公路建筑界限内。,2020/10/2,1-22,绪 论,排水系统 为了确保路基稳定，避免受水的侵蚀，公路还应修建排水系统。公路排水系统按其排水方向有纵向排水系统和横向排水系统。 纵向排水系统常见的有边沟、截水沟、排水沟等。 横向排水系统常见的有路拱、桥涵、透水路堤、过水路面、渡槽等，如图1.7所示。 道路排水系统按其排水位置不同又分为地面排水和地下排水两种。地面排水

11、主要是排除危害路基的雨水、积水及外来水等地面水；地下排水系统主要是排除地下水和其他需要通过地下排除的水。盲沟是常见的公路地下排水结构物，如图1.8所示。,2020/10/2,1-23,绪 论,(7)防护工程 在陡峭山坡上或沿河一侧，为保证路基的稳定，加固路基边坡所修建的构造物。常见的路基防护工程有：填石路基、砌石护坡、挡土墙、护脚及护面墙等，如图19所示。,2020/10/2,1-24,绪 论,2020/10/2,1-25,绪 论,(8)特殊构造物 在山区地形、地质特别复杂路段，为了保证公路连续、路 基稳定，有时需修建一些特殊构造物，如悬出路台、半山桥、明洞等，如图110所示。,图110特殊构

12、造物(a)悬出路台；(b)半山桥；(c)明洞,2020/10/2,1-26,绪 论,特殊构造物,半山洞 ,2020/10/2,1-27,绪 论,1.2.3沿线设施公路除线形组成和结构组成外，为了保证行车安全舒适，增进路容美观，还需设置各种沿线设施，主要有：（1）.交通安全设施为保证行车和行人安全，充分发挥公路的作用而设置的设施。如跨线桥、地道、信号灯、护栏、防护网、照明设施、反光标志等。（2）.交通管理设施为保证良好的交通秩序，防止事故发生而设置的各种设施。如各种公路标志、紧急电话、可变（或不可变）情报板、监控装置等。（3）.交通服务设施为汽车和乘客提供各种服务的设施。如加油站、维修站、停车场

13、、食宿点等。（4）.其他沿线设施如绿化、小品建筑及装饰等。,2020/10/2,1-28,绪 论,9、交通服务设施(traffic device),禁令标志：,警告标志：,指示标志：,指路标志：,旅游区标志：,道路施工标志：,2020/10/2,1-29,绪 论,交通服务设施,2020/10/2,1-30,绪 论,交通服务设施(traffic device),2020/10/2,1-31,绪 论,1.3.1道路的分类 道路按其使用特点分为公路、城市道路、林区道路、厂矿道路及乡村道路等。1.3.2公路分级与技术标准（1）.公路分级 交通部2004年颁布的公路工程技术标准（JTG B01-2003

14、）（以下简称标准），根据功能和适应交通量将公路分为五个等级。各个等级又根据地形规定了不同的计算速度及相应的工程技术标准。（2）、技术标准 它反映了我国公路建设的技术方针，是公路设计和施工的基本依据和准则，是法定的技术要求，必须遵守。,1.3道路的分类、分级与技术标准,2020/10/2,1-32,绪 论,各级公路主要技术指标汇总表 (2004),2020/10/2,1-33,绪 论,1.3.2公路分级与技术标准（2）、技术标准 确定各级公路技术指标的因素： 路线在公路网中的功能； 设计交通量和交通组成； 设计速度。 设计速度：是在考虑路线的使用功能和设计交通量的基础上，根据国家的技术政策制定的

15、，是技术标准中最重要的指标，它对公路的几何形状、工程费用和运输效率影响最大（作用）。 使用功能和设计交通量对设计速度采用的影响路线在公路网中具有重要经济、国防意义者，交通量较大者，技术政策规定采用较高的设计速度，反之规定较低的设计速度。 对于某些公路尽管交通量不是很大，但其具有重要的政治、经济、国防意义，比如通向机场、经济开发区、重点游览区或军事用途公路，可以采用较高的设计速度。,2020/10/2,1-34,绪 论,1.3.2 公路分级与技术标准（2）、技术标准 设计交通量： 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

16、预测； 四级公路可根据实际情况确定。,2020/10/2,1-35,绪 论,1.3.2公路分级与技术标准（3）、公路等级的选用 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，经论证后确定。 突出了以功能作为选用公路等级和确定设计目标的理念 。 确定一条公路的等级，应首先确定该公路的功能是干线公路、集散公路或支线公路，即属于直达还是连接，以及是否需要控制出入等，然后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。 预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间时，拟建公路为干线公路时宜选用高速公路；拟建公路为集散公路时，宜选用一级

17、公路。 干线公路宜选用二级及二级以上公路。,2020/10/2,1-36,绪 论,1.3.2公路分级与技术标准（3）、公路等级的选用 选取技术标准应注意的问题： 为保持公路技术指标的均衡连续，一条公路的等级或设计速度分段不应频繁变更。 设计速度相同的路段应为同一设计路段， 等级或标准的变更处，原则上选在交通量发生较大变化或驾驶员能够明显判断前方需要改变行车速度处。 高速公路、一级公路宜设在互通式立体交叉或平面交叉处； 二、三、四级公路宜设在交叉路口、桥梁、隧道、村镇附近或地形明显变化处。 在标准变更的相互衔接处前、后一定长度范围内主要技术指标应逐渐过渡，避免产生突变。 应采用连续、均衡的技术指

18、标。,2020/10/2,1-37,绪 论,1.3.3城市道路分级与技术标准（1）.分级 我国目前将城市道路分为四类：1)快速路；2)主干路；3)次干路；4)支路。 我国目前将城市道路分为三级： 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：、级。 大城市（人口50万以上）应采用各类道路中的级标准； 中等城市（人口2050万以上）应采用级标准； 小城市（人口20万以下）应采用级标准。（2）、技术标准 城市道路交通量达到饱和状态时的设计年限，城市道路设计规范CJJ37-90(以下简称城规)规定：快速路、主干路为20年；次干路为15年；支路为1015年。,2020/10/2,1-

19、38,绪 论,各类各级城市道路主要技术指标表(1992),2020/10/2,1-39,绪 论,1.4 公 路 基 本 建 设 程 序,2020/10/2,1-40,绪 论,技术依据自然条件交通条件,1.5道路勘测设计依据,2020/10/2,1-41,绪 论,1.5.1 技术依据 道路勘测设计的主要技术依据有：公路工程技术标准(JTG B01-2003)、公路勘测规范(JTG C10-2007)、公路路线设计规范(JTG D20-2006)、城市道路设计规范(CJJ 37-90)、城市道路交通规划设计规范(GB 50220-95)、林区道路设计规范（LYJ 11392）、厂矿道路设计规范(G

20、BJ 22-87)、公路工程基本建设项目设计文件编制办法(交通部)等。,2020/10/2,1-42,绪 论,1.5.2自然条件地形：决定了选线条件，并直接影响道路的技术标准和指标的选取；气候：气候状况直接或间接地影响地面水及地下水位高度、路基水温状况以及泥 泞期、冬季积雪和冰冻期等路面使用质量；水文：决定排水结构物的数量和大小，水文地质情况决定了含水层厚度和位置、 地基或边坡的稳定性；地质：决定了地基和路基附近岩层的稳定性，决定有无滑坍、碎落和崩坍的可能，同时也决定了土石方工程施工难易程度和筑路材料的质量；土壤：是路基和路面基层的材料，它影响路基形状和尺寸，也影响路面类型和结构的确定；植被：

21、影响暴雨径流、水土流失程度，经济种植物还影响到路线的布设。,2020/10/2,1-43,绪 论,1.5.3交通条件之一设计车辆： 定义：作为道路设计依据的车型为设计车辆。 作用：车辆的几何尺寸、质量、性能等，直接关系到行车道宽度、弯道加宽、道路纵坡、行车视距、公路净空、路面及桥涵荷载等，因此设计车型的规定及采用对确定公路几何尺寸和结构具有重要的意义。 类型：道路上行驶车辆的种类很多，按使用功能及外廓尺寸的不同，对公路和城市道路的设计车辆在规范中都作了明确的规定。可分为四类：小客车、载重汽车、鞍式列车、铰接车（前三者为公路标准）。,2020/10/2,1-44,绪 论,说明：1)总长：为车辆前

22、保险杠至后保险杠的距离(m)；2)总宽：为车箱宽度(不包括后视镜) (m)；3)总高：为车箱顶或装载顶到地面的高度(m)；4)前悬：为车辆前保险杠至前轴轴中心的距离(m)；5)后悬：为车辆后保险杠至后轴轴中心的距离(m)；6)轴距：为前轴轴中线至后轴轴中线的距离(m)。,2020/10/2,1-45,绪 论,1.5.3交通条件之二设计速度 （1）定义是指在气候条件良好，汽车密度小，车辆行驶只受公路本身条件(几何要素、路面、附属设施等)的影响时，具有中等驾驶技术的人员能够安全、顺适驾驶车辆的最大行驶速度。 （2）作用设计速度是道路设计时确定几何线形的基本依据，是用来体现道路等级的一项重要指标。道

23、路的曲线半径、超高、坡度、坡长及视距等直接与设计速度有关。,2020/10/2,1-46,绪 论,（2）设计速度的规定：在规定设计速度时，主要考虑汽车的以下几种车速： 1)最高车速。在规定设计速度时，必须与汽车所能行驶的最高车速相适应，并考虑公路上行驶的多数车辆的要求。 2)经济车速。汽车行驶的经济车速是指新出厂的汽车，在一般道路上行驶时，所测定的最经济(油耗少、轮耗小)车速。 3)平均技术速度。平均技术速度是指汽车在道路上行驶的平均速度。据观测，由于受行车条件的限制，平均技术速度很难达到设计速度，设计速度较高时，平均技术速度约为设计速度的60%70%，设计速度较低时约为设计速度的80%90%

24、。,2020/10/2,1-47,绪 论,1.5.3交通条件之三设计交通量交通量是指单位时间内通过道路某一断面的车辆数，交通量的大小是由交通调查和交通预测来确定的。设计交通量有设计年平均日交通量和设计小时交通量。 设计年平均日交通量(设计交通量) 设计交通量是指拟建道路在预测年限时所能达到的年平均日交通量(辆/日)。它是确定道路等级、论证道路的计划费用及进行各项结构设计的重要依据，但不宜直接用于公路几何设计。,2020/10/2,1-48,绪 论,设计小时交通量 根据交通量预测以小时为计算时段作为公路设计标准的交通量。它是确定车道数和车道宽度及评价道路服务水平的主要依据。目前，包括我国在内的世

25、界许多国家都采用第30位小时交通量作为设计的依据。,2020/10/2,1-49,绪 论,设计小时交通量的定义：在确定设计小时交通量时，应根据交通量观测资料绘制设计路线的交通量变化图；如没有观测资料时，可参考性质相似、交通情况相仿的其他道路观测资料进行推算。设计小时交通量按下式计算： (1-2)式中： 主要方向高峰小时设计交通量； 设计年限年平均日交通量； 方向不均匀系数，即高峰小时期间主要方向交通量与双向总交通量之比，一般取0.50.6； 高峰小时交通量(双向)； 设计小时交通量系数，一般取0.11；,2020/10/2,1-50,绪 论,(3)机动车车行道宽度的确定1)初定车道数2)设计交

26、通组织方案 3)验算总的通行能力 4)确定各条车道宽度,多车道通行能力折算率,2020/10/2,1-51,绪 论,(4)标准车型与车辆折算系数 我国新的标准规定，将涵盖小客车与小型货车的“小客车”定为各级公路设计交通量换算的标准车型。,各级公路车辆折算系数,2020/10/2,1-52,绪 论,1.5.3交通条件之四通行能力与服务水平 通行能力通行能力是指道路设施所能疏导交通流的能力。即在一定的时段(通常取1h或15 min)和正常的道路、交通、管制以及运行质量要求下，道路设施所能通过交通流的能力。通行能力实质上是道路负荷性能的一种量度，它既反映了道路疏导交通的能力，也反映了在规定的道路交通

27、特性前提下，道路所能承担车辆运行的极限值。对于多车道道路以一条车道所能通过的最大车辆数表示；双车道道路以往返车道合计车辆数表示。基本单位是pcu/h/ln。,2020/10/2,1-53,绪 论,1.5.3交通条件之四通行能力与服务水平 通行能力按其性质和使用要求的不同分为基本通行能力、可能通行能力和设计通行能力。1)基本通行能力基本通行能力是指在理想条件下，单位时间内一个车道或一条道路某一路段可以通过小客车的最大数，是计算各种通行能力的基础。2)可能通行能力可能通行能力是指考虑到通常的道路和交通条件与理想条件的差距，并对基本通行能力进行修正后得到的通行能力，实际上是指道路所能承担的最大交通量

28、。,2020/10/2,1-54,绪 论,3)设计通行能力设计通行能力也叫实用通行能力，是指作为道路规划和设计标准，要求道路交通的运行状态保持在某一服务水平时道路承担的通行能力。与每一级服务水平相应的交通量称为服务交通量。设计通行能力由可能通行能力乘以与该路服务水平相应的最大服务交通量和基本通行能力之比(v/C)得到。当值(v/C)小时，最大服务交通量小，车流运行条件好，相应地服务水平就高；反之当值大时，服务交通量也大，车流运行条件差，服务水平也低。当设计小时交通量超过设计通行能力时，道路将发生堵塞。,2020/10/2,1-55,绪 论,服务水平：服务水平是指道路使用者根据交通状态，从行车速

29、度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。我国标准中以交通流的运行状态，定性地将交通流描述为从自由流和稳定流到饱和流和强制流变化的四个阶段，采用四级服务水平，评价公路交通的运行质量。服务水平的划分标准：高速公路和一级公路以车流密度作为主要指标；二、三级公路以延误率和平均运行速度作为主要指标；交叉口则用车辆延误来描述其服务水平。,2020/10/2,1-56,绪 论,1公路网规划 （1）公路网：所谓公路网是由区域内的运输点，以及连接诸运输点的所有公路，按一定的要求组合而成，并具有特定功能的网络系统。 公路网规划的目的 公路设计 （2）公路网的功能和特性： 功能：满足区域内外的交通需求，

30、承担城市之间的运输联系；维持区域内交通的通畅及保证交通运输的快速和高效；确保交通安全和提供优质运输服务；维护生态平衡，防止水土流失，注意环境保护，方便人民生活；满足国防建设和防灾、抗灾需要。,1.5.4 道路网规划,2020/10/2,1-57,绪 论,（2）公路网的功能和特性： 特征： 1)集合性。 2)关联性。 3)目的性。 4)适应性。 （3）公路网的图式 下图为常用的几种典型的公路网结构形式。,(a)三角形； (e)棋网形； (f)并列形；,2020/10/2,1-58,绪 论,3）公路网的图式 下图为常用的几种典型的公路网结构形式。,(d)放射形；(e)扇形；(f)树权形； (g)条

31、形,2020/10/2,1-59,绪 论,（1）城市道路网 定义：城市道路网是城市范围内所有道路组成的一个系统。城市道路系统不仅是组织城市交通运输的基础，而且是布置城市公用管线、街道绿化、组织沿街建筑和划分街坊的基础。 结构形式：是指道路系统的平面几何图形。首先定出干道系统，逐次定出次要道路和一般道路，形成一个有机的结构图形。 目前城市道路网系统形式可归纳为四种主要类型：方格网式、环形放射式、自由式和混合式，如下图所示。,2城市道路网与红线规划,2020/10/2,1-60,绪 论,（1）城市道路网,(a)方格网式；,(b)环形放射式,(c)自由式,(d)混合式,2020/10/2,1-61,绪 论,2020/10/2,1-62,绪 论,2020/10/2,1-63,绪 论,（2）城市道路红线 城市道路红线是指划分城市道路、城市建筑用地、生产用地及其他备用地的分界控制线。红线之间的宽度就是道路用地范围，称为道路建筑红线宽度或路幅宽度。 红线不仅是确定道路及两侧建筑物设计、施工的依据，也是城市公用设施各项管线工程的用地依据。 道路红线规划设计的主要内容： 1）