一级公路建设项目可行性研究报告.docx
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一级公路建设项目可行性研究报告
一级公路建设项目可行性研究报告
第1章绪论
11概述
高等级公路的建设带动了沿线经济的发展快速运输日益显示出巨大的经济效益和社会效益形成了快速发展的高速公路产业带高等级公路不仅技术标准高线形顺畅路面平整沿线设施安全而且全立交全控制出入双向隔离行驶无混合交通干扰为公路运输的快速安全高效便捷和舒适提供了技术保障高等级公路也因其快速舒适安全便捷的优越性成为我国交通运输的主要组成部分
尽管我国高速公路建设取得了巨大进展但是由于公路交通基础薄弱各地发展极不平衡因此与国际上发达国家还有很大差距还不能完全适应国民经济和社会发展的需要在今后相当长的时期内加快高等级公路建设是我国公路建设的主要任务
com绪言
常州水陆空交通便利京沪铁路京杭大运河312国道和沪宁宁杭常宁沿江高速常澄锡宜等高速公路以及江苏第2大机场4D级民航常州机场构成了常州发达的水陆空交通网此外在建的京沪高速铁路常州站沪宁城际轨道常州站以及城市高架快速路网和筹建的轻轨1号线也给常州的交通增添亮色常州
com1交通量资料
实测交通量资料
车型交通量辆日
特大型货车178
大中型货车276
小型货车309
大中型客车383
小型客车1024
拖拉机1675
摩托车432
自行车19253
com2自然条件
1地貌性质
本段地处长江下游冲积平原地势平坦起伏在12米之间多属软土地区地温较高地下水一般为12米
2气象
①气温
本地区属亚热季风区是我国最热的地区年平均气温153C月平均气温中以7月份最高为284C1月份最低为21C
②降雨
本地区春夏两季的梅雨是明显的季节其累计年平均降水为10800mm多集中在49月份已测到的日最大降水量为1606mm占该年总降水量的146使累年平均值的149
com3工程地质情况
本工程所经地区的表层为厚1525m的黄色亚粘土硬壳层且为该地区唯一适合作为路堤填料的土
自地表以下2m即为淤泥质灰色粘土或灰色亚粘土呈极软塑液限状态厚约为2022m约2035m以下为夹薄层粉砂地质极差强度低高压缩性工程地质极其不良是产生路堤沉降的主要层次
com4等高线地形图
比例12000
12设计规范标准
1《道路工程制图标准》GB50162-92
2《公路路线设计规范》JTGD20-2006
3《公路工程技术标准》JTGB01-2003
4《公路路基设计规范》JTGD30-2004
5《公路自然区划标准》JTJ003-86
6《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006
7《公路排水设计规范》JTJ018-97
13道路等级的确定
com《公路工程技术标准》要求
公路根据交通量及其使用功能性质分为五个等级高速公路一级公路二级公路三级公路和四级公路根据设计原始交通量资料查得中华人民共和国交通部颁发的《公路工程技术标准》JTGB01-2003以下称《标准》规定高速一级公路以小客车为折算标准各汽车代表车型与换算系数如表1-1所示
表1-1各汽车代表车型与车辆折算系数
汽车代表车型车辆折算系数说明小型客车10≤19座的客车和载质量≤2t的货车大中型客车及小型货车15>19座的客车和载质量>2t≤7t的货车大中型货车20载质量>7t≤14t的货车特大型货车30载质量>14t的货车com交通量计算
由《标准》中规定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一二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计将实测各种车型的交通量折算成小客车的交通当量
初始年交通量
N01024×10383×15309×15276×20178×303148辆日
由《标准》中规定一级公路设计交通量按20年预测交通当量年平均增长率按10计则20年后道路通行能力为
com确定线路技术标准
根据《标准》确定该道路为四车道一级公路设计车速为100kmh其在平原区主要技术指标如下
1服务水平
一级公路设计采用的服务水平为二级作为集散公路时可采用三级服务水平设计
2建筑限界
路基宽度245m
行车道宽度375m
设计行车速度100kmh
圆曲线
一般最小半径700m
极限最小半径400m
缓和曲线最小长度85m
竖曲线最小长度85m
凸形竖曲线
一般最小半径10000m
极限最小半径6500m
凹形竖曲线
一般最小半径4500m
最小半径3000m
停车视距160m
超车视距550m
最大纵坡4
路面类型沥青混凝土
3路线
①一级公路路基宽度245m行车道宽度为375m
②一级公路整体式断面必须设置中间带中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成
第2章路线方案比选与定线
21选线原则
公路选线就是根据路线的基本走向和技术标准的要求结合当地的地形地质地物及其它沿线条件和施工条件等选定一条技术上可行经济上合理又能符合使用要求的公路中心线的工作选线的目的就是根据国家建设发展的需要结合自然条件选定合理的路线使筑路费用与使用质量达到统一且行车迅速安全经济舒适构造物稳定耐久及易于养护的目的
com平原微丘地区选线
com1平原区路线布设要点
选线时首先在路线的起终点间把经过的城镇厂矿农场及风景文物点作为大的控制点在控制点间通过实地视察根据地形条件和水文条件进一步选择中间控制点一般较大的建筑群水电设施跨河桥位洪水泛滥线以外及其必须绕越的障碍物均可作为中间控制点在中间控制点之间如果没有充分的理由一般不再设置转角点
在安排平面线形时既要使路线短捷顺直又要注意避免过长的直线可能条件下争取采用转角适当半径较大的长缓的平曲线线形
综合平原区自然和路线特征布线时应着重考虑以下几点
1正确处理好路线与农业的关系
修建公路时占地是难以避免的解决好路线与农田规划农业灌溉水利设施的关系是平原区选线时的关键问题布设路线时要注意既不片面要求路线顺直而占用大面积的良田也不片面要求少占耕地而降低线形标准甚至恶化行车条件再者应解决好路线与农田水利设施的关系使路线的布置尽可能地与农业灌溉系统相配合少占良田不占高产田除较高等级的公路外一般不要破坏灌溉系统布线要注意尽量与干渠相平行减少路线与渠道的相交次数最好把路线布置在渠道的上方非灌溉区一侧或者是渠道的尾部注意筑路与造田护田相结合在可能条件下布线要有利于造田护田以支援农业路线通过河曲地带当水文条件许可时可考虑路线直穿裁弯取直改移河道缩短路线改善线形
2处理好路线和桥位的关系
大中桥位往往是路线的控制点应在服从路线总方向的原则下路桥综合考虑选择有利的桥位布设路线既要防止只考虑路线顺直不顾桥位条件增加桥跨的难度又要防止片面强调桥位使路线绕线过长标准过低一般情况下桥位中线应尽可能与洪水主流流向正交桥梁和引道都在直线上桥位应选在水文地质跨河条件较好的河段
小桥涵位置原则上应服从路线走向但遇到斜交过大夹角小于45o时或河沟过于弯曲时可考虑采取改沟或改移路线的办法调整交角布线时应比较确定
3理好路线与城镇居民点的关系
平原区有较多的城镇村庄工业设施等路线布设应正确处理好路线与它们的关系
①国防公路与高等级的干道应采取绕避的方式远离城镇必要时还应考虑采用支线联系
②较高等级的公路应尽量避免直穿城镇工矿区和居民密集区以减少相互干扰但考虑到公路对这些地区的服务性能路线又不宜相离太远往往从城镇的边缘经过做到近村而不进村利民而不扰民既方便运输又保证交通安全这种路线布线时要注意与城镇等的规划相结合
③公路等级较低时应考虑县区村的沟通经地方同意可穿越城镇但要注意有足够的视距和必要的公路宽度以及必要的交通设施以保证行人和行车的安全
4注意土壤水文条件
平原区的水位条件较差取土较为困难为了保证路基的稳定性和节约用土在低洼地区应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线以使路基具有较好的水文条件在排水不良的地带布线时要注意保证路基最小填土高度路线要尽量避开较大的湖塘水库泥沼等不得已时应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过并采取措施保证路基稳定
5注意利用老路并与铁路航道及已有公路运输相配合在平原区路线布设时若有老路与新布路线相距较近而且走向一致时在条件许可时应尽量地将其改造后加以利用以减少耕地的占用和提高路基的稳定性
6注意就地取材和利用工业废料修建公路需要消耗大量的筑路材料为节省工程造价应充分利用当地的材料特别是地方上的工业废料
22方案比选
方案比较是选线中确定路线总体布局的有效方法在可能布局的多种方案中通过方案比较和取舍选择技术合理费用经济切实可行的最优方案路线方案的取舍是路线设计中的重要问题方案是否合理不仅关系到公路本身的工程投资和运输效率更重要的是影响到路线在公路网中的作用直接关系到是否满足国家政治经济及国防的要求和长远利益
根据方案比较的深度上的不同可分为原则性方案比较和详细的方案比较两种
com路线方案的拟定
由已确定的道路等级和主要技术标准指标在原始设计交通量资料所在地区的气候土壤地质水文等资料和现有地形地物分布图资料的基础上经审查判断分析初步选定了两个方案线路走向如下所述
方案一路线以东城为起点经小片冲沟地带并过部分柑树果园与支渠相接中间跨越两个小桥从大沥村与旧庄之间穿越后直至终点营溪
方案二路线从东城出发向东南方向延伸穿越细沥村至大沥村正东方折向右经过一条河路线偏向南继续延伸过渡渠即到达终点营溪
两方案比选路线如图2-22-3
图2-2路线方案一
图2-3路线方案二
com初步定线
根据《公路路线设计规范》平原区一级公路当设计车速为100kmh时取缓和曲线长度均为l120m符合《标准》规定
方案1
直线部分JD1处平曲线由于受地形地物限制取半径R700m测得转向角α46°21′136〃由《道路勘测设计》知识计算下列各要素设起始点里程为K0000000则JD1处平曲线各主点要素计算如下
1由原始资料等高线地形图计算出起点交点终点的坐标
A256705326597306831JD1C251149532595709241
B246492368586802206
2路线长计算方位角校核
①AC段
m
因为图在第二象限里故
②CB段
m
因为图在第二象限里故
3转角计算
左校核
平曲线部分已知设定的圆曲线半径R700m缓和曲线长度l150m和转向角α46°21′136〃计算JD1C处平曲线各主点要素
切线长
曲线长
外失距
切曲差
圆曲线
确定该平曲线各主点的里程
起点
ZH202862
150
HY352862
2081591
QZ561021
2081591
YH769181
150
HZ919181
终点
校核
ZH202862
2T750462
953324
q34143
919181
方案2按上述规范两平曲线半径R550mR391058m缓和曲线m转向角同理得曲线各要素如下
则各主点里程为
起点
ZH23186
120
HY143186
942484
QZ237434
942484
YH331683
120
HZ451683
终点
校核
ZH23186
2T437428
460614
q8931
451683
起点
ZH451683
120
HY571683
58466
QZ630148
58466
YH688614
120
HZ808614
终点
校核
ZH451683
2T364322
816015
q8388
807627
com土石方计算
本设计地形为平原微丘区路基均为填方以粘性土作为填方材料设边坡为115路基宽度采用245m典型填方断面图如右图
图2-1路基断面图
土石方计算由软件生成不再详述计算结果见附录B表1-4
方案主要技术指标比较汇总及方案选定
表2-1两方案主要经济技术指标比较表
指标单位第一方案第二方案路线长度15490591503271工程数量土石方1694979212033030路面37951953683014桥梁座1大桥2小桥比较结果较好由上表所列主要技术指标结合当地实际情考虑如下因素
方案二经过的地区人口较多与村庄距离较近能够带动当地经济发展有利于提高人们出行从设计施工方面此工程需要设计建造桥涵穿越两条沟渠为小桥造价低设计施工难度小而且填方量小工程造价低
方案一所经过的村镇较少不能够有效带动当地经济发展其设计一座大桥工程造价高且施工时间长对工程的进度产生影响而且其填方量大增加工程造价
因此方案比选最后确定推荐方案二
第3章平面设计
31平面线形设计的基本要求
1平面线形应直捷连续顺适并与地形地物相适应与周围环境相协调2除满足汽车行驶力学上的基本要求外还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求3保持平面线形的均衡与连贯①长直线尽头不能接以小半径曲线②高低标准之间要有过渡4应避免连续急弯的线形5平曲线应有足够的长度
com曲线半径的选定
根据标准段选定设计路段桩号K0143186~K0331683的曲线半径为550m
com直线
1直线的最大长度
我国目前的《标准》和《规范》中均未对直线的最大长度规定具体数值日本和德国以设计车速的20倍数字为最大长度限值当时本设计符合要求
2直线的最小长度
《规范》推荐同向曲线间最短直线长度以不小于6V为宜反向曲线间最短直线以不小于2V为宜本设计采用基本型曲线即直线两端设有缓和曲线本设计符合要求
com缓和曲线的长度及计算公式
《公路工程技术标准》规定设计速度为图3-1基本型平曲线
100kmh的一级公路缓和曲线的最小长度为85m
设计时我们取缓和曲线长度均为120m符合《标准》规定
带有缓和曲线的圆曲线如图3-1其要素的计算公式如下
3-1a
3-1b
3-1c
3-1d
3-1e
3-1f
3-1g
3-1h
式中总切线长m
总曲线长m
外距m
校正数m
主曲线半径m
路线转角度
缓和曲线终点处的缓和曲线角度
缓和曲线切线增值m
设缓和曲线后主曲线的内移值m
缓和曲线长度m
平曲线中圆曲线长度m
平曲线的基本要素已在上一章方案比选处完成计算
33曲线的超高
com超高的作用
为抵消车辆在曲线路段上所产生的离心力将路面做成外侧高于内侧的单向横坡这就是曲线上的超高合理地设置超高可以全部或部分地抵消离心力提高汽车行驶的稳定性与舒适性当汽车等速行驶时在园曲线上所产生的离心力是常数而在回旋线上行驶时由于回旋线曲率是变化的其离心力也是变化的因此超高横坡度在园曲线上应是全超高在缓和曲线上应是逐
渐变化的超高图3-2超高示意图
com超高的确定
由汽车行驶在曲线上的力平衡方程式得
3-2
式中R平曲线半径m
μ横向力系数单位车重的横向力
V行车速度kmh
i横向超高坡度
《规定》规定超高横坡度按设计速度半径大小结合路面的类型自然条件和车辆的组成情况确定一级公路的超高横坡度不超过10%
com超高的计算
交点处超高的计算
由式3-2得
式中横向力系数取012
本设计路段选定的超高值为0255m
com超高缓和段
从直线的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面有一各逐渐变化的过渡路段这一逐渐变化的过渡路段成为超高缓和段
com1超高缓和段长度
为了行车的安全舒适路容的美观和排水的通畅必须设置一定长度的超高缓和段超高过渡则是在超高缓和段全长范围内进行的双车道公路超高缓和段长度可按下式计算
3-3
式中L超高缓和段长m
β旋转轴至行车道外侧边缘的宽度m
超高坡度与路拱坡度的代数差%
p超高渐变率
本设计路段超高缓和段长度值为120m
com2超高缓和段实际计算取值
超高缓和段实际计算值应取下列三项中的最大值
1曲线加宽段长度
2超高缓和段的理论计算值
3缓和曲线的长度
此路段没有加宽超高缓和段的理论计算值为40m和缓和曲线的长度为80m因此超高缓和段实际计算值应取为180m
绕路中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算式见表3-1超高过度方式图见图3-3
表3-1绕中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算式
超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧C计算结果为与设计高之差
设计高程为中央分隔带外侧边缘程
本设计不设加宽
当时为圆曲线上的超高D0内侧D0C式中左侧右侧行车道宽度m
左侧路缘带宽度m
右侧路缘带宽度m
x距离处路基加宽值m
超高横坡度
路拱横坡度
超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离m
图3-3超高过度方式图
交点有缓和曲线的平曲线处绕中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算
如上所述旋转方式按中央分隔带边缘旋转路拱横坡超高横坡
则超高缓和段长度
①确定缓和段长度
查表得
取5的整倍数
缓和曲线
即从缓和曲线后退20m的直线段上开始设置超高缓和段
②计算各桩号的超高
超高起点为K03186由直线段的硬路肩坡度与行车道相同为2土路肩为4圆曲线内侧的土路肩内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同均为4外侧的土路肩坡度为-4内侧土路肩坡度的过渡段的长度为
取内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前即从K03186K05186段内完成路肩的过渡变成-4与路拱横坡相同
③分别计算各桩号的横断面上中央分隔带边缘行车道外侧边缘和硬路肩外缘的超高值计算结果见表3-2
表3-2JD处平曲线超高值计算结果
桩号Xm左侧m右侧mK08186直线段-0375-023100-0175-0257K023186ZH15-0423-038100-0032-0028K0143186HY120-0463-03790000140037K0242832QZ圆曲线-04-03790003750472K0331683YH圆曲线-0-037900037504721K0451683HZ120-0423-0381000528068334平面线型要素的组合
本设计主要采用了基本型平面线型基本型按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合
图3-4基本型平曲线图
35平面视距的保证
《标准》规定一级公路的设计视距应满足会车视距的要求其长度不小于停车视距的两倍此路段的曲线路段在平原微丘区因此我们在设计时考虑实际困难和工程量的原因取设计视距为S200m
对平面视距的检查首先应计算出保证设计视距所需要的最大横净距Z其次是计算实际条件下所提供的能通视的横净距若Z设计视距可以保证若Z则应清除障碍物以满足Z的要求本设计实际条件下所能提供的能同时的横净距为15m
在带有缓和曲线的平曲线的交点处
由式求得5385m
视点轨迹圆曲线长为
3-4
式中视点轨迹圆曲线长不包括缓和曲线m
车辆在弯道上行驶时视点的运动轨迹m
路线转角度
缓和曲线终点处的缓和曲线角度
由式3-4求得
37673m
此路段设置缓和曲线因为视点轨迹圆曲线长大于设计视距S可用下式求最大横净距
3-5
由式3-5求得m
由Z929m15m见附录B表5
2直线曲线转角表见附录B表6
3平面设计图见附录B图册图号010203
第4章纵断面设计
41纵断面设计目的
纵断面设计主要任务就是根据汽车的动力特性道路等级当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的几何构成与要素以便达到行车安全迅速运输经济合理及乘客舒适的目的
42纵断面设计的一般要求
为使纵坡设计经济合理必须在全面掌握勘测资料的基础上经过综合分析反复比较定出设计纵坡纵坡设计的一般要求为
1纵坡设计必须满足《标准》的各项规定
2应具有一定的平顺性起伏不宜过大和过于频繁为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶纵坡应具有一定的平顺性起伏不宜过大或过于频繁
3纵坡设计应对沿线的地形地下管线地质水文气候排水等方面综合考虑视具体情况妥善处理以保证道路的稳定与畅通
4纵坡设计应考虑填挖平衡减少借方和废方以降低工程造价和节省用地
5平原微丘地区地下水埋藏较浅池塘湖泊分布较广纵坡除应满足最小坡度要求外还应满足最小填土高度的要求以保证路基稳定
6对连接段纵坡如大中桥引道及隧道两端引线等纵坡应小些避免产生突变路线交叉处前后的纵坡也应平缓一些
7在实地调查的基础上充分考虑通道农田水利等方面的要求
43纵坡基本参数确定
com最大纵坡最小纵坡的确定
最大纵坡的确定
《标准》规定设计速度为100kmh时公路最大纵坡为4
最小纵坡的确定
各级公路的路堑以及其它横向排水不畅路段为保证排水顺利防止水浸路基应采用不小于03的纵坡当必须设计平坡或小于03的纵坡时其边沟应作纵向的排水设计结合设计路段定的是03441622
最大坡长最小坡长限制
《标准》规定各级公路设计不同纵坡时最大坡长不同设计速度为100kmh纵坡坡度为3时最大坡长为1000m纵坡坡度为4时最大坡长为800m纵坡坡度为5时最大坡长为600m《标准》规定设计速度为100kmh时公路最小坡长为250m结合设计路段最大坡长定的是74144m最小坡长定的是25735m
com缓和坡长的要求
缓和坡长可以改善汽车连续在陡坡上行使的紧张状况避免汽车长时间低速行驶或汽车下坡产生不安全因素《规范》要求当连续的纵坡大于5应在期间设置不大于3的缓和坡段其长度不大于100m结合设计本路段不设缓和坡长
44竖曲线设计
纵断面上两个坡段的转折处为了便于行车用一段曲线来缓和称为竖曲线
com竖曲线要素
变坡角4-1
竖曲线长度L=Rω4-2
竖曲线半径R=Lω4-3
竖曲线切线长4-4
竖曲线上任意一点P的竖距
4-5
5竖曲线外距4-6
竖曲线要素计算示意如图4-1
图4-1竖曲线要素图
com竖曲线标高计算
本设计路段第一变坡点里程桩号为K0340高程为1618m坡度《标准》规定竖曲线最小半径R4500m本设计竖曲线半径取R10000m
1竖曲线要素计算
当为时表示凹形曲线为-时为凸形曲线所以该竖曲线为凸形竖曲线
曲线长满足最小长度要求
切线长
外距
2计算设计高程
竖曲线起点桩号K0340-TK02759m
竖曲线起点高程
竖曲线终点桩号K0340TK04041m
竖曲线终点高程
3竖曲线任意点高程
①计算切线高程
4-7
②计算设计高程
4-8
45平纵线形的组合设计
com组合原则组合方式B表7
纵断面设计图见图册图号040506
透视图见图册图号07
第5章横断面及路基设计
51概述
道路的横断面是指中线上各点的法向切面它是由横断面设计线和地
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