高速公路第三章高速公路的规划与勘测设计

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1、第三章 高速公路的规划与勘测设计 第一节 高速公路网的规划 第二节 项目可行性研究 第三节 高速公路的选线 第四节 现代化测设技术第一节 高速公路网的规划我国公路规划法规与管理体制 中华人民共和国公路法和交通部发布的公路网规划编制办法都对我国公路规划的意义、目的、任务、方法及管理体制作了比较明确的规定。虽然没有专门就高速公路做出具体规定，但高速公路的规划也必须在以上法律、法规的框架内进行。高速公路由于自身的特点，在规划时也要符合土地管理法、城市规划法、水土保持法、环境保护法、文物保护法等有关法律及相应政策规定。一、高速公路网规划的意义一、高速公路网规划的意义 高速公路网络是区域公路干线网系统的

2、主骨架，在各级公路网的基础上制定，形成主次有别的公路网络，各自发挥重要作用。高速公路规划是高速公路建设的前期重要工作，是进行公路网规划和决策的重要依据。高速公路规划是区域交通系统的重要组成部分，是区域国土规划，社会经济发展规划的主要内容。做好高速公路规划是做好区域干线公路网规划的重要内容，是促进公路运输与其它运输方式形成有机、配合、协调发展格局的有效保障，通过合理科学的规划使高速公路建设适应国民经济发展，同时使管理工作趋于程序化、规范化和科学化。二、高速公路规划的任务二、高速公路规划的任务 通过深入细致的调查研究，系统地剖析、评价现有公路交通状况，在充分揭示公路建设发展内在矛盾的基础上，根据区

3、域社会经济发展与公路交通客货流分布特点，科学预测交通量发展态势，提出高速公路发展的总目标和总格局，由此合理确定路线主要控制点和分期实施的建设序列，并提出确保实现规划目标的政策与措施。三、高速公路规划的主要内容三、高速公路规划的主要内容 高速公路的规划是以运输联系为依据，分析研究客货运量的高速公路的规划是以运输联系为依据，分析研究客货运量的变化、以工程经济及运营经济的原则，结合地形地物拟定路线的布变化、以工程经济及运营经济的原则，结合地形地物拟定路线的布局，并通过技术经济的综合评价，最后确定规划方案。局，并通过技术经济的综合评价，最后确定规划方案。1 1公路网现状分析与评价公路网现状分析与评价

4、对区域的自然地理条件、社会经济发展水平、综合交通运输布局、对区域的自然地理条件、社会经济发展水平、综合交通运输布局、交通网的现状、交通现状、运营条件、管理现状的调查、分析和评交通网的现状、交通现状、运营条件、管理现状的调查、分析和评价。价。2 2社会经济发展趋势预测社会经济发展趋势预测 对区域自然资源及生产力的布局，城镇及人口分布对区域自然资源及生产力的布局，城镇及人口分布 、产业结构、产业结构、经济发展水平等调查分析、做出经济发展趋势的科学预测。经济发展水平等调查分析、做出经济发展趋势的科学预测。3 3公路交通量预测公路交通量预测在区域社会经济发展分析与预测的基础上，研究综合在区域社会经济发

5、展分析与预测的基础上，研究综合运输与社会经济发展的相互关系，同时对综合运输量，运输与社会经济发展的相互关系，同时对综合运输量，旅客、货物的运量及流向（特别是公路运输的运量及旅客、货物的运量及流向（特别是公路运输的运量及流向）做出分析及预测流向）做出分析及预测 4 4高速公路布局优化高速公路布局优化结合生产力布局、城镇分布及公路网的特点，对路线结合生产力布局、城镇分布及公路网的特点，对路线的走向，主要控制点做出多种布局方案，经技术经济的走向，主要控制点做出多种布局方案，经技术经济比较，选定最优方案。比较，选定最优方案。确定方案时除比较运输效益和基建投资外，还要考虑确定方案时除比较运输效益和基建投

6、资外，还要考虑运输节约的国民经济的积累，以及一些其他的效益，运输节约的国民经济的积累，以及一些其他的效益，如吸引区的扩大，地价的上升等如吸引区的扩大，地价的上升等 5 5高速公路规划具体实施高速公路规划具体实施建设基金、交通量分布、路线地位、功能等条件，对规划方案中的各建设基金、交通量分布、路线地位、功能等条件，对规划方案中的各条路线、路段做出建设序列安排。条路线、路段做出建设序列安排。6 6实施高速公路规划的对策与措施实施高速公路规划的对策与措施 对高速功能实施的资金、技术、材料等重要问题，需要在前期的可行对高速功能实施的资金、技术、材料等重要问题，需要在前期的可行性研究中论证。目前仅对规划

7、实施的管理体制、提出进步对策和措施。性研究中论证。目前仅对规划实施的管理体制、提出进步对策和措施。7 7高速公路规划的综合评价高速公路规划的综合评价综合评价包括技术评价、经济评价是、社会发展影响评价、国防安全综合评价包括技术评价、经济评价是、社会发展影响评价、国防安全评价、环境影响评价、交通安全评价等。评价、环境影响评价、交通安全评价等。四、高速公路规划的基本原则四、高速公路规划的基本原则 1 1先行于社会经济发展原则先行于社会经济发展原则依据国民经济与社会发展对功能建设提出的任务和要求，制定高速依据国民经济与社会发展对功能建设提出的任务和要求，制定高速公路的总体格局。公路的总体格局。公路网的

8、规划应作为综合交通运输体系的一部分。与其他运输相配公路网的规划应作为综合交通运输体系的一部分。与其他运输相配合，充分发挥公路运输的优越性。合，充分发挥公路运输的优越性。2.2.工程经济性原则工程经济性原则公路网的布置与密度，应达到密度小、路线短、运输效率高，成本公路网的布置与密度，应达到密度小、路线短、运输效率高，成本低的要求低的要求 3.3.分期修建的原则分期修建的原则既满足当前运输的需要，又能适应今后经济发展的需要。既满足当前运输的需要，又能适应今后经济发展的需要。4 4环境保护原则环境保护原则与环境保护，生态平衡相结合，符合国家对环境保护的规定。与环境保护，生态平衡相结合，符合国家对环境

9、保护的规定。5.5.最优方案的原则最优方案的原则为确定最优方案，需要进行经济技术计算，经比较确定。为确定最优方案，需要进行经济技术计算，经比较确定。经济技术论证是以经济技术调查资料为依据，采用相应的技术经济经济技术论证是以经济技术调查资料为依据，采用相应的技术经济指标。指标。经济技术论证需要满足以下两个基本要求：经济技术论证需要满足以下两个基本要求：（1 1）保证道路具有一定的质量指标，以获得更高的运输效益）保证道路具有一定的质量指标，以获得更高的运输效益（2 2）保证道路质量指标的前提下，尽量降低道路造价，节省投资。）保证道路质量指标的前提下，尽量降低道路造价，节省投资。五五 高速公路规划的

10、基本原理与方法高速公路规划的基本原理与方法1 1、公路规划的基本原理、公路规划的基本原理基本原理是以系统分析原理为理论基础，定量分析系统各个元素之基本原理是以系统分析原理为理论基础，定量分析系统各个元素之间的相互关系，系统与环境因素之间的关系，以系统功能及综合运间的相互关系，系统与环境因素之间的关系，以系统功能及综合运输效益为目标，运用多种数学分析方法对公路网分析并优化。输效益为目标，运用多种数学分析方法对公路网分析并优化。目前，我国在公路交通网络规划技术的研究方面，在学术上大目前，我国在公路交通网络规划技术的研究方面，在学术上大致可分为两大体系：即致可分为两大体系：即四阶段模式法四阶段模式法

11、和和总量控制法总量控制法。四阶段模式法是目前采用较多的一种方法，主要以长沙交通学院、东南大学、吉林工业大学及上海海运学院为代表。它是以OD调查(起终点调查)为基点，在确定公路交通现状OD分布的基础上，做出未来OD分布的推算。据此将预测到的OD流通过标定的模型分配到公路网上去，最后依据路网上路线流量的大小确定技术等级，做出建设排序。总量控制法是由西安公路交通大学提出的一种规划方法。这是一种不从OD调查着手，充分利用现有的交通调查资料，通过多个总量预测为基础、路网布局合理为核心，综合评价择优为手段的规划过程。整个过程都是在理论研究与实际调查、模型建立与专家经验、定量计算与定性分析和远期规划与近期安

12、排相结合中进行的。因而，能收到科学性与实用性相统一，总体目标与具体实施步骤相统一的效果。2、四阶段模式法 四阶段法的核心思想是从微观出发，以定量分析为主，通过OD调查获得现状客货流量和流向，应用有关模型进行趋势外推预测未来的客货流出行分布及其不同运输方式分担的比例，采用不同的配流方法对路段交通量进行分配预测，最后根据路段上的交通量分配值建立不同的目标函数，对高速公路的规划方案进行设计和选优，同时做出相应的建设序列安排。由于其在交通量预测中采用了出行生成、出行分布、运输方式划分及交通量分配四个步骤，因而被称为四步模式法或四阶段法。制定目标现状调查系统分析交通量预测综合评价与优选规划方案设计其基本

13、程序如下图所示：其基本程序如下图所示：3、总量控制法 总量控制法是从宏观上、整体上科学地把握规划区域内在规划期间里与公路交通运输密切有关的一些总量变化趋势，将预测的将来交通流量较好地分解到布局合理的公路网上去，并由此安排规划路网建设序列的一种规划方法。其优点是：思路清晰，理论完善，方法简便，符合国情，节省人力、物力及时间。但交通量在路线分配上，尚有进一步完善之处。区域社会经济发展规划区域综合交通运输规划规划目标确定调查与数据收集、整理现状分析和评价发展预测确定规模公路网设计方案实施计划综合评价跟踪调整公路网建设资金预测公路总里程预测公路交通需求预测公路运输量预测区域干线公路网规划多级目标函数专

14、家经验节点分析与层次划分路网层次划分路网逐层展开布局建设迫切度建设序列资金配置评价指标体系评价模型六、高速公路规划的评价1、评价内容 图3-22、评价体系 图3-3第二节 项目可行性研究一、可行性研究报告的内容1、现状评价2、发展预测3、建设条件4、协作条件5、施工工艺6、投资和效益 可行性研究指的是论证工程项目在技术上可能性和经济上的合理性，建设条件是否具备，效益是否最佳，以提供决策依据，保证工程的经济效果。属于基本建设的前期工作，是基本建设程序中规定的重要组成部分。可行性研究的目的，不仅是在于说明拟建项目是不是最佳方案，确定工程的固有价值，预见其效益，还要说明拟建项目该不该实施以及实施的最

15、佳时机。二、公路工程可行性研究的程序 提出问题，调查情况、拟定方案、技术经济论证四阶段公路工程可行性研分为：预可行性研究和工程可行性研究工程可行性研究程序图如图3-4所示比较粗略比较细致，完整，全面可行性研究都要写成报告，按规定上报，经批准以后才能开始进行工程设计。三、经济效益的分析与评估道路经济效益分析分为成本和受益分析两部分 基建投资金额道路使用费用道路大修费汽车运输成本降低公路里程缩短行车时间减少交通事故减少道路经济效益评价可用下式：（见书本p35）B=B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8+B9+B10道路经济评价指标：净现值（ENPV）、效益费用比(EBCR)、内部受益率（E

16、IRR）、投资回收期（T）该指标是在效益费用折现的基础上进行的折现未来各年度的效应和费用的价值折算为同一年份的过程。折现的过程是将评价期内某一年的费用和效益乘以该年的折现系数，折算成基年的的费用和效益。折现基年项目开工的前一年，折现反应了货币的时间价值。（一）净现值（ENPV）指项目效益的现值减去项目费用的现值总额的差值或者项目在评价期内各年的净效益折现到基年的现值之和。净现值越大说明方案越优越。tnittPCBENPV1)(ENPV净现值（万元）Bt 第t年的效益金额（万元）Ct 第t年的费用金额（万元）Pt 按社会折现率计算的第t年的折现系数n公路项目的计算年限（建设年限加使用年限）tni

17、ttnitPCPBEBCR11EBCR效益费用比EBCR1，项目获利大于投资，项目可行EBCR1，获利不足以抵偿投资，不可行（二）效益费用比(EBCR)项目评价年限内各年效益的现值总额和各年费用现值总额的比率，即每万元的投资费用可获得多少效益0)(0ttnttPCB（三）内部受益率（EIRR）一个方案可以有不同的折现率，当对应的净现值为零时的折现率即为内部收益率内部受益率（EIRR）是道路在建设和使用年限内，各年尽现金流量现值累计等于零时的折现率。用线性插值求内部受益率NVPVPViiiie)(121ie内部受益率i1 试算的折现率，此时对应的净现值为正，即PV i2 试算的折现率，此时对应的

18、净现值为负，即NV在进行折现时，折现率一般采用当前的市场利率，如同样期限的贷款利率等；或用资金的实际成本作为折现率。（四）投资回收期（T）指的是以道路的净效益抵偿基建总投资所需要的时间即征收的过路费扣除管养费后还清本息的年限。分为静态和动态静态:不考虑货币的时间价值因素BPTjTj静态回收期P 道路建设的总投资（万元）B一年效益金额（万元）212121211PPBBTEBBPPTjj或E投资比较效果系数P、B分别表示不同方案的投资和运营费用道路规定E0.12或Tj 1,说明第二方案优于第一方案;反之，第一优于第二方案。2、差额内部受益率两个方案净现金流量差额的现值之和等于零时的折现率3、差额投

19、资回收期即对比方案投资差额与年效益差额之比年效益金额为等额，按静态计算的差额投资回收期的计算0)()(02211nttttttPCBCB2121BBPPTj第三节 高速公路的选线 选线是在路线起终点之间的大地表面上，根据计划任务书规定的使用任务和性质，结合当地自然条件，选定道路中线的位置的过程。高速公路具有快捷、安全、容量大、经济等特点，但也有占地多、工程量大、造价高、等问题，故选线尤为重要。同时高速公路线形标准高，又有较多的立体交叉、和交通设施。涉及与城市的连接，进出口地点的选择，通道的设置等都是在确定线位时需要解决的。所以高速公路选线是一项技术经济综合性的工作，必须进行总体设计及方案必选，

20、才能确定最优的路线方案。一、路线方案及总体设计路线方案时根据指定的路线总方向，道路的性质、任务、结合自然因素、经济条件拟定路线的走向。路线起讫点及中间必须经过的城镇和控制点，通常是公路网规划或国家建设需要的“据点”，把“据点”连接成线，即路线的走向。布线时需要考虑的因素1、起讫点确定高速公路一般以城市（市或县）作为控制点，离开城市的距离根据路线的走向或布线情况来确定。2、高速公路的立体交叉高速公路修建互通式立体交叉，其位置的选择应考虑立体交叉的整体布局，横向交通的便利及相交道路的集散情况。3、路堤的高度与通道的设置、路堤的高度与通道的设置平原微丘区的高速公路以低路堤为宜，即控制在最小填土高度附

21、近。同时考虑农业运输、排水等问题。4、高速公路集散车道（辅路）布置、高速公路集散车道（辅路）布置当改变原有交通路线是为减少路线相交次数、合并几条相交道路时，可设置平行的集散车道。1）平原、微丘地形 平原，地形平坦，无明显起伏，地面自然坡度一般在3以内。微丘地形指起伏下大的丘陵，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。5、自然条件对道路路线的影响影响道路的主要自然因素：地形、气候、水文、水文地质、地质、土壤及植物覆盖地形：地形：2）山岭、重丘地形 重丘地形：指连绵、起伏的山丘，具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。山岭地形

22、：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。气候情况直接或间接地影响着地面水的数量、地下水位高度、大气降水量及其强度和形态、路基水温状况、泥泞期、冬季积雪和冰冻延续期。并在一定程度上限制施工期限和条件。水文及水文地质：水文情况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的厚度和位置、地基或路基岩层滑坍的可能性。气候：地质条件：地质构造，决定地基及路基附近岩层的稳定性，确定有无滑坍、碎落和崩坍的可能；同时也决定土石方工程施工难易和筑路材料的质量。土质：土是路基与路面基层的材料，它影响路基形状和尺寸的决定，也影

23、响着路面型式和结构的确定。植被情况：地面的植物覆盖影响暴雨逞流、水土流失程度，并在一定程度上影响路基土壤的水理和热理状况。二、道路选线的一般原则1多方案选择：2工程造价与营运、管理、养护费用综合考虑：3处理好选线与农业的关系：4路线与周围环境、景观相协调：5工程地质和水文地质的影响：6选线应重视环境保护：7.施工条件的影响.三、选线的步骤和方法 1路线总体布局（全面布局）：路线方案选择 路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。（小比例尺1：2.51：10万地形图）2路线带选择（逐段安排）在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构

24、成路线带，也称路线布局。（地形图1：10001：5000比例尺）3具体定线（具体定线）定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。1、影响路线方案选择的主要因素 1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；路线长度、筑路材料来源、施工等件以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工

25、期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。4）其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。四、路线方案选择（1）路线长度（2）线形标准、技术指标（3）占地面积（4）工程数量：土石方、路面、桥涵、挡土墙、防 护工程（5）材料用量：钢材、水泥、木材（6）劳动力：数量、来源（7）工程总造价。2、评价路线方案的主要技术、经济指标：、评价路线方案的主要技术、经济指标：1）搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料及各种比例尺的地形图、航测图、水文、地质、气象等资料。2）根据确定了的路线总方向和公路等级，先在小比例尺（1：50000或1：100000）的地形图上，结合搜集的资料，初步研究各种

26、可能的路线走向。3）按室内初步研究提出的方案进行实地调查，连同野外调查中发现的新方案，都必须坚持跑到、看到、调查到，不遗漏一个可能的方案。4）分项整理汇总调查成果，编写工程可行性研究报告，为上级编制或补充修改设计任务书提供依据。3、路线方案选择的方法和步骤五、平原地区选线1、平原区路线特点 平原区是地面高度变化微小的地区，有时有轻微的波状起伏和倾斜；平原地区除泥沼、盐渍上、河谷漫滩、草原、戈壁、沙漠等外，一般多为耕地，且分布有各种建筑设施，居民点较密；在天然河网湖区，还具有湖泊、水塘、河又多等特点；路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术标准；易受当地自然条件和地物的障碍。2、平原区

27、路线布设要点 1）正确处理道路与农业的关系正确处理道路与农业的关系平原区新建公路要占用一些农田，要尽量做到少占和不占高产田平原区新建公路要占用一些农田，要尽量做到少占和不占高产田。路线应与农田水利建设相配合。路线应与农田水利建设相配合。当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村保取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村保田之用。田之用。2）合理考虑路线与城镇的联系）合理考虑路线与城镇的联系基本原则：过境公路：靠村不进村，利民不扰民 连接公路：选择适当位置与城市道路连接或穿越城镇。国防公路和高等级公路，应尽量避

28、免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点。一般沟通县、乡、村直接为农业运输服务的公路，经地方同意也可穿越城镇，但应有足够的路基宽和行车视距，以保证行人、行车的安全。路线应尽量避开重要的电力、电讯设施。当必须靠近或穿越时，应保持足够的距离和净空，尽量不拆或少拆各种电力，电讯设施。3）处理好路线与桥位的关系）处理好路线与桥位的关系指定的特大桥是路线基本走向的控制点。大桥原则是应服从路线基本走向，一般作为路线走向的控制点。中小桥涵的位置应服从路线走向。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好都在直线上。4）注意土壤水文条件）注意土壤水文条件 合理利用地形、地质条件：高地布线。应尽可

29、能沿接近分水岭的地势较高处布线；当路线遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避；如需要穿越时，应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证路基的确定。5）正确处理新旧路的关系 旧路改建为一级、二级公路：尽量利用旧路。处理好充分利用与积极改造的关系 新建高速公路：保留原路。6）尽量靠近建筑材料产地 平原地区一般缺乏砂石建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工，养护材料运输费用。第四节 现代化测设技术一、全站仪 全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统，使用户能在一个测站上完成全部的测角量距工作。二、GPS(全球卫星定位系统)三、摄影测量新技术四、计算机辅助设计（CAD）