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1、第三章 高速公路的規劃與勘測設計第一節 高速公路網的規劃第二節 項目可行性研究第三節 高速公路的選線第四節 現代化測設技術第一節 高速公路網的規劃我國公路規劃法規與管理體制 中華人民共和國公路法和交通部發布的公路網規劃編制辦法都對我國公路規劃的意義、目的、任務、方法及管理體制作了比較明確的規定。雖然沒有專門就高速公路做出具體規定，但高速公路的規劃也必須在以上法律、法規的框架內進行。高速公路由于自身的特點，在規劃時也要符合土地管理法、城市規劃法、水土保持法、環境保護法、文物保護法等有關法律及相應政策規定。一、高速公路網規劃的意義一、高速公路網規劃的意義 高速公路網絡是區域公路干線網系統的主骨架，2、在各級公路網的基礎上制定，形成主次有別的公路網絡，各自發揮重要作用。高速公路規劃是高速公路建設的前期重要工作，是進行公路網規劃和決策的重要依據。高速公路規劃是區域交通系統的重要組成部分，是區域國土規劃，社會經濟發展規劃的主要內容。做好高速公路規劃是做好區域干線公路網規劃的重要內容，是促進公路運輸與其它運輸方式形成有機、配合、協調發展格局的有效保障，通過合理科學的規劃使高速公路建設適應國民經濟發展，同時使管理工作趨于程序化、規范化和科學化。二、高速公路規劃的任務二、高速公路規劃的任務 通過深入細致的調查研究，系統地剖析、評價現有公路交通狀況，在充分揭示公路建設發展內在矛盾的基礎上，根據區域社會經3、濟發展與公路交通客貨流分布特點，科學預測交通量發展態勢，提出高速公路發展的總目標和總格局，由此合理確定路線主要控制點和分期實施的建設序列，并提出確保實現規劃目標的政策與措施。三、高速公路規劃的主要內容三、高速公路規劃的主要內容 高高速速公公路路的的規規劃劃是是以以運運輸輸聯聯系系為為依依據據，分分析析研研究究客客貨貨運運量量的的變變化化、以以工工程程經經濟濟及及運運營營經經濟濟的的原原則則，結結合合地地形形地地物物擬擬定定路路線線的的布布局，并通過技術經濟的綜合評價，最后確定規劃方案。局，并通過技術經濟的綜合評價，最后確定規劃方案。1 1公路網現狀分析與評價公路網現狀分析與評價 對對區區域域的4、的自自然然地地理理條條件件、社社會會經經濟濟發發展展水水平平、綜綜合合交交通通運運輸輸布布局局、交交通通網網的的現現狀狀、交交通通現現狀狀、運運營營條條件件、管管理理現現狀狀的的調調查查、分分析析和和評評價。價。2 2社會經濟發展趨勢預測社會經濟發展趨勢預測 對對區區域域自自然然資資源源及及生生產產力力的的布布局局，城城鎮鎮及及人人口口分分布布 、產產業業結結構構、經濟發展水平等調查分析、做出經濟發展趨勢的科學預測。經濟發展水平等調查分析、做出經濟發展趨勢的科學預測。3 3公路交通量預測公路交通量預測在在區區域域社社會會經經濟濟發發展展分分析析與與預預測測的的基基礎礎上上，研研究究綜綜合合運運5、輸輸與與社社會會經經濟濟發發展展的的相相互互關關系系，同同時時對對綜綜合合運運輸輸量量，旅旅客客、貨貨物物的的運運量量及及流流向向（特特別別是是公公路路運運輸輸的的運運量量及及流向）做出分析及預測流向）做出分析及預測 4 4高速公路布局優化高速公路布局優化結結合合生生產產力力布布局局、城城鎮鎮分分布布及及公公路路網網的的特特點點，對對路路線線的的走走向向，主主要要控控制制點點做做出出多多種種布布局局方方案案，經經技技術術經經濟濟比較，選定最優方案。比較，選定最優方案。確確定定方方案案時時除除比比較較運運輸輸效效益益和和基基建建投投資資外外，還還要要考考慮慮運運輸輸節節約約的的國國民民經經濟濟的6、的積積累累，以以及及一一些些其其他他的的效效益益，如吸引區的擴大，地價的上升等如吸引區的擴大，地價的上升等 5 5高速公路規劃具體實施高速公路規劃具體實施建建設設基基金金、交交通通量量分分布布、路路線線地地位位、功功能能等等條條件件，對對規規劃劃方方案案中中的的各各條路線、路段做出建設序列安排。條路線、路段做出建設序列安排。6 6實施高速公路規劃的對策與措施實施高速公路規劃的對策與措施 對對高高速速功功能能實實施施的的資資金金、技技術術、材材料料等等重重要要問問題題，需需要要在在前前期期的的可可行行性研究中論證。目前僅對規劃實施的管理體制、提出進步對策和措施。性研究中論證。目前僅對規劃實施的管7、理體制、提出進步對策和措施。7 7高速公路規劃的綜合評價高速公路規劃的綜合評價綜綜合合評評價價包包括括技技術術評評價價、經經濟濟評評價價是是、社社會會發發展展影影響響評評價價、國國防防安安全全評價、環境影響評價、交通安全評價等。評價、環境影響評價、交通安全評價等。四、高速公路規劃的基本原則四、高速公路規劃的基本原則 1 1先行于社會經濟發展原則先行于社會經濟發展原則依據國民經濟與社會發展對功能建設提出的任務和要求，制定高速依據國民經濟與社會發展對功能建設提出的任務和要求，制定高速公路的總體格局。公路的總體格局。公路網的規劃應作為綜合交通運輸體系的一部分。與其他運輸相配公路網的規劃應作為綜合交通8、運輸體系的一部分。與其他運輸相配合，充分發揮公路運輸的優越性。合，充分發揮公路運輸的優越性。2.2.工程經濟性原則工程經濟性原則公路網的布置與密度，應達到密度小、路線短、運輸效率高，成本公路網的布置與密度，應達到密度小、路線短、運輸效率高，成本低的要求低的要求 3.3.分期修建的原則分期修建的原則既滿足當前運輸的需要，又能適應今后經濟發展的需要。既滿足當前運輸的需要，又能適應今后經濟發展的需要。4 4環境保護原則環境保護原則與環境保護，生態平衡相結合，符合國家對環境保護的規定。與環境保護，生態平衡相結合，符合國家對環境保護的規定。5.5.最優方案的原則最優方案的原則為確定最優方案，需要進行經濟9、技術計算，經比較確定。為確定最優方案，需要進行經濟技術計算，經比較確定。經濟技術論證是以經濟技術調查資料為依據，采用相應的技術經濟經濟技術論證是以經濟技術調查資料為依據，采用相應的技術經濟指標。指標。經濟技術論證需要滿足以下兩個基本要求：經濟技術論證需要滿足以下兩個基本要求：（1 1）保證道路具有一定的質量指標，以獲得更高的運輸效益）保證道路具有一定的質量指標，以獲得更高的運輸效益（2 2）保證道路質量指標的前提下，盡量降低道路造價，節省投資。）保證道路質量指標的前提下，盡量降低道路造價，節省投資。五五 高速公路規劃的基本原理與方法高速公路規劃的基本原理與方法1 1、公路規劃的基本原理、公路規10、劃的基本原理基基本本原原理理是是以以系系統統分分析析原原理理為為理理論論基基礎礎，定定量量分分析析系系統統各各個個元元素素之之間間的的相相互互關關系系，系系統統與與環環境境因因素素之之間間的的關關系系，以以系系統統功功能能及及綜綜合合運運輸效益為目標，運用多種數學分析方法對公路網分析并優化。輸效益為目標，運用多種數學分析方法對公路網分析并優化。目目前前，我我國國在在公公路路交交通通網網絡絡規規劃劃技技術術的的研研究究方方面面，在在學學術術上上大大致可分為兩大體系：即致可分為兩大體系：即四階段模式法四階段模式法和和總量控制法總量控制法。四階段模式法是目前采用較多的一種方法，主要以長沙交通學院、東11、南大學、吉林工業大學及上海海運學院為代表。它是以OD調查(起終點調查)為基點，在確定公路交通現狀OD分布的基礎上，做出未來OD分布的推算。據此將預測到的OD流通過標定的模型分配到公路網上去，最后依據路網上路線流量的大小確定技術等級，做出建設排序?？偭靠刂品ㄊ怯晌靼补方煌ù髮W提出的一種規劃方法。這是一種不從OD調查著手，充分利用現有的交通調查資料，通過多個總量預測為基礎、路網布局合理為核心，綜合評價擇優為手段的規劃過程。整個過程都是在理論研究與實際調查、模型建立與專家經驗、定量計算與定性分析和遠期規劃與近期安排相結合中進行的。因而，能收到科學性與實用性相統一，總體目標與具體實施步驟相統一的效果12、。2、四階段模式法 四階段法的核心思想是從微觀出發，以定量分析為主，通過OD調查獲得現狀客貨流量和流向，應用有關模型進行趨勢外推預測未來的客貨流出行分布及其不同運輸方式分擔的比例，采用不同的配流方法對路段交通量進行分配預測，最后根據路段上的交通量分配值建立不同的目標函數，對高速公路的規劃方案進行設計和選優，同時做出相應的建設序列安排。由于其在交通量預測中采用了出行生成、出行分布、運輸方式劃分及交通量分配四個步驟，因而被稱為四步模式法或四階段法。制定目標現狀調查系統分析交通量預測綜合評價與優選規劃方案設計其基本程序如下圖所示：其基本程序如下圖所示：3、總量控制法 總量控制法是從宏觀上、整體上科學13、地把握規劃區域內在規劃期間里與公路交通運輸密切有關的一些總量變化趨勢，將預測的將來交通流量較好地分解到布局合理的公路網上去，并由此安排規劃路網建設序列的一種規劃方法。其優點是：思路清晰，理論完善，方法簡便，符合國情，節省人力、物力及時間。但交通量在路線分配上，尚有進一步完善之處。區域社會經濟發展規劃區域綜合交通運輸規劃規劃目標確定調查與數據收集、整理現狀分析和評價發展預測確定規模公路網設計方案實施計劃綜合評價跟蹤調整公路網建設資金預測公路總里程預測公路交通需求預測公路運輸量預測區域干線公路網規劃多 級 目 標 函 數專家經驗節 點 分 析 與 層 次 劃 分路網層次劃分路 網 逐 層 展 開 14、布 局建設迫切度建設序列資金配置評 價 指 標 體 系評價模型六、高速公路規劃的評價1、評價內容 圖3-22、評價體系 圖3-3第二節 項目可行性研究一、可行性研究報告的內容1、現狀評價2、發展預測3、建設條件4、協作條件5、施工工藝6、投資和效益 可行性研究指的是論證工程項目在技術上可能性和經濟上的合理性，建設條件是否具備，效益是否最佳，以提供決策依據，保證工程的經濟效果。屬于基本建設的前期工作，是基本建設程序中規定的重要組成部分。可行性研究的目的，不僅是在于說明擬建項目是不是最佳方案，確定工程的固有價值，預見其效益，還要說明擬建項目該不該實施以及實施的最佳時機。二、公路工程可行性研究的程序15、 提出問題，調查情況、擬定方案、技術經濟論證四階段公路工程可行性研分為：預可行性研究和工程可行性研究工程可行性研究程序圖如圖3-4所示比較粗略比較細致，完整，全面可行性研究都要寫成報告，按規定上報，經批準以后才能開始進行工程設計。三、經濟效益的分析與評估道路經濟效益分析分為成本和受益分析兩部分 基建投資金額道路使用費用道路大修費汽車運輸成本降低公路里程縮短行車時間減少交通事故減少道路經濟效益評價可用下式：（見書本p35）B=B1+B2+B3+B4+B5+B6+B7+B8+B9+B10道路經濟評價指標：凈現值（ENPV）、效益費用比(EBCR)、內部受益率（EIRR）、投資回收期（T）該指標是在16、效益費用折現的基礎上進行的折現未來各年度的效應和費用的價值折算為同一年份的過程。折現的過程是將評價期內某一年的費用和效益乘以該年的折現系數，折算成基年的的費用和效益。折現基年項目開工的前一年，折現反應了貨幣的時間價值。（一）凈現值（ENPV）指項目效益的現值減去項目費用的現值總額的差值或者項目在評價期內各年的凈效益折現到基年的現值之和。凈現值越大說明方案越優越。ENPV凈現值（萬元）Bt 第t年的效益金額（萬元）Ct 第t年的費用金額（萬元）Pt 按社會折現率計算的第t年的折現系數n公路項目的計算年限（建設年限加使用年限）EBCR效益費用比EBCR1，項目獲利大于投資，項目可行EBCR1，獲利17、不足以抵償投資，不可行（二）效益費用比(EBCR)項目評價年限內各年效益的現值總額和各年費用現值總額的比率，即每萬元的投資費用可獲得多少效益（三）內部受益率（EIRR）一個方案可以有不同的折現率，當對應的凈現值為零時的折現率即為內部收益率內部受益率（EIRR）是道路在建設和使用年限內，各年盡現金流量現值累計等于零時的折現率。用線性插值求內部受益率ie內部受益率i1 試算的折現率，此時對應的凈現值為正，即PV i2 試算的折現率，此時對應的凈現值為負，即NV在進行折現時，折現率一般采用當前的市場利率，如同樣期限的貸款利率等；或用資金的實際成本作為折現率。（四）投資回收期（T）指的是以道路的凈效益18、抵償基建總投資所需要的時間即征收的過路費扣除管養費后還清本息的年限。分為靜態和動態靜態:不考慮貨幣的時間價值因素Tj靜態回收期P 道路建設的總投資（萬元）B一年效益金額（萬元）E投資比較效果系數P、B分別表示不同方案的投資和運營費用道路規定E0.12或Tj 1,說明第二方案優于第一方案;反之，第一優于第二方案。2、差額內部受益率兩個方案凈現金流量差額的現值之和等于零時的折現率3、差額投資回收期即對比方案投資差額與年效益差額之比年效益金額為等額，按靜態計算的差額投資回收期的計算第三節 高速公路的選線選線是在路線起終點之間的大地表面上，根據計劃任務書規定的使用任務和性質，結合當地自然條件，選定道路19、中線的位置的過程。高速公路具有快捷、安全、容量大、經濟等特點，但也有占地多、工程量大、造價高、等問題，故選線尤為重要。同時高速公路線形標準高，又有較多的立體交叉、和交通設施。涉及與城市的連接，進出口地點的選擇，通道的設置等都是在確定線位時需要解決的。所以高速公路選線是一項技術經濟綜合性的工作，必須進行總體設計及方案必選，才能確定最優的路線方案。一、路線方案及總體設計路線方案時根據指定的路線總方向，道路的性質、任務、結合自然因素、經濟條件擬定路線的走向。路線起訖點及中間必須經過的城鎮和控制點，通常是公路網規劃或國家建設需要的“據點”，把“據點”連接成線，即路線的走向。布線時需要考慮的因素1、起訖20、點確定高速公路一般以城市（市或縣）作為控制點，離開城市的距離根據路線的走向或布線情況來確定。2、高速公路的立體交叉高速公路修建互通式立體交叉，其位置的選擇應考慮立體交叉的整體布局，橫向交通的便利及相交道路的集散情況。3、路堤的高度與通道的設置、路堤的高度與通道的設置平原微丘區的高速公路以低路堤為宜，即控制在最小填土高度附近。同時考慮農業運輸、排水等問題。4、高速公路集散車道（輔路）布置、高速公路集散車道（輔路）布置當改變原有交通路線是為減少路線相交次數、合并幾條相交道路時，可設置平行的集散車道。1）平原、微丘地形 平原，地形平坦，無明顯起伏，地面自然坡度一般在3以內。微丘地形指起伏下大的丘陵，21、地面自然坡度在20以下，相對高差在100m以下，設線一般不受地形限制。5、自然條件對道路路線的影響影響道路的主要自然因素：地形、氣候、水文、水文地質、地質、土壤及植物覆蓋地形：地形：2）山嶺、重丘地形 重丘地形：指連綿、起伏的山丘，具有深谷和較高的分水嶺，地面自然坡度一般在20以上，路線平、縱面大部分受地形限制。山嶺地形：指山脊、陡峻山坡、懸崖、峭壁、峽谷、深溝等。地形變化復雜，地面自然坡度大部分在20以上。路線平、縱、橫面大部分受地形限制。氣候情況直接或間接地影響著地面水的數量、地下水位高度、大氣降水量及其強度和形態、路基水溫狀況、泥濘期、冬季積雪和冰凍延續期。并在一定程度上限制施工期限和條22、件。水文及水文地質：水文情況決定排水結構物的數量和大小，水文地質情況決定了含水層的厚度和位置、地基或路基巖層滑坍的可能性。氣候：地質條件：地質構造，決定地基及路基附近巖層的穩定性，確定有無滑坍、碎落和崩坍的可能；同時也決定土石方工程施工難易和筑路材料的質量。土質：土是路基與路面基層的材料，它影響路基形狀和尺寸的決定，也影響著路面型式和結構的確定。植被情況：地面的植物覆蓋影響暴雨逞流、水土流失程度，并在一定程度上影響路基土壤的水理和熱理狀況。二、道路選線的一般原則1多方案選擇：2工程造價與營運、管理、養護費用綜合考慮：3處理好選線與農業的關系：4路線與周圍環境、景觀相協調：5工程地質和水文地質的23、影響：6選線應重視環境保護：7.施工條件的影響.三、選線的步驟和方法 1路線總體布局（全面布局）：路線方案選擇 路線方案選擇主要是解決起、終點間路線基本走向問題。（小比例尺1：2.51：10萬地形圖）2路線帶選擇（逐段安排）在路線基本方向選定的基礎上，按地形、地質、水文等自然條件選定出一些細部控制點，連接這些控制點，即構成路線帶，也稱路線布局。（地形圖1：10001：5000比例尺）3具體定線（具體定線）定線就是根據技術標準和路線方案，結合有關條件在有利的定線帶內進行平、縱、橫綜合設計，具體定出道路中線的工作。1、影響路線方案選擇的主要因素 1）路線在政治、經濟、國防上的意義，國家或地方建設對24、路線使用任務、性質的要求，改革開放、綜合利用等重要方針的體現。2）路線在鐵路、公路、航道、空運等交通網系中的作用，與沿線工礦、城鎮等規劃的關系，以及與沿線農田水利等建設的配合及用地情況。3）沿線地形、地質、水文、氣象、地震等自然條件的影響；路線長度、筑路材料來源、施工等件以及工程量、三材（鋼筋、木材、水泥）用量、造價、工期、勞動力等情況及其對運營、施工、養護等方面的影響。4）其他如與沿線旅游景點、歷史文物、風景名勝的聯系等。四、路線方案選擇（1）路線長度（2）線形標準、技術指標（3）占地面積（4）工程數量：土石方、路面、橋涵、擋土墻、防 護工程（5）材料用量：鋼材、水泥、木材（6）勞動力：數量25、來源（7）工程總造價。2、評價路線方案的主要技術、經濟指標：、評價路線方案的主要技術、經濟指標：1）搜集與路線方案有關的規劃、計劃、統計資料及各種比例尺的地形圖、航測圖、水文、地質、氣象等資料。2）根據確定了的路線總方向和公路等級，先在小比例尺（1：50000或1：100000）的地形圖上，結合搜集的資料，初步研究各種可能的路線走向。3）按室內初步研究提出的方案進行實地調查，連同野外調查中發現的新方案，都必須堅持跑到、看到、調查到，不遺漏一個可能的方案。4）分項整理匯總調查成果，編寫工程可行性研究報告，為上級編制或補充修改設計任務書提供依據。3、路線方案選擇的方法和步驟五、平原地區選線1、平26、原區路線特點 平原區是地面高度變化微小的地區，有時有輕微的波狀起伏和傾斜；平原地區除泥沼、鹽漬上、河谷漫灘、草原、戈壁、沙漠等外，一般多為耕地，且分布有各種建筑設施，居民點較密；在天然河網湖區，還具有湖泊、水塘、河又多等特點；路線縱坡及曲線半徑等幾何要素比較容易達到較高的技術標準；易受當地自然條件和地物的障礙。2、平原區路線布設要點 1）正確處理道路與農業的關系正確處理道路與農業的關系平原區新建公路要占用一些農田，要盡量做到少占和不占高產田平原區新建公路要占用一些農田，要盡量做到少占和不占高產田。路線應與農田水利建設相配合。路線應與農田水利建設相配合。當當路路線線靠靠近近河河邊邊低低洼洼的的村27、村莊莊或或田田地地通通過過時時，應應爭爭取取靠靠河河岸岸布布線線，利利用用公公路路的的防防護護措措施施，兼兼作作保保村村保保田之用。田之用。2）合理考慮路線與城鎮的聯系）合理考慮路線與城鎮的聯系基本原則：過境公路：靠村不進村，利民不擾民 連接公路：選擇適當位置與城市道路連接或穿越城鎮。國防公路和高等級公路，應盡量避免穿越城鎮、工礦區及較密集的居民點。一般溝通縣、鄉、村直接為農業運輸服務的公路，經地方同意也可穿越城鎮，但應有足夠的路基寬和行車視距，以保證行人、行車的安全。路線應盡量避開重要的電力、電訊設施。當必須靠近或穿越時，應保持足夠的距離和凈空，盡量不拆或少拆各種電力，電訊設施。3）處理好路28、線與橋位的關系）處理好路線與橋位的關系指定的特大橋是路線基本走向的控制點。大橋原則是應服從路線基本走向，一般作為路線走向的控制點。中小橋涵的位置應服從路線走向。一般情況下，橋位中線應盡可能與洪水的主流流向正交，橋梁和引道最好都在直線上。4）注意土壤水文條件）注意土壤水文條件 合理利用地形、地質條件：高地布線。應盡可能沿接近分水嶺的地勢較高處布線；當路線遇到面積較大的湖塘、泥沼和洼地時，一般應繞避；如需要穿越時，應選擇最窄最淺和基底坡面較平緩的地方通過，并采取有效措施，保證路基的確定。5）正確處理新舊路的關系 舊路改建為一級、二級公路：盡量利用舊路。處理好充分利用與積極改造的關系 新建高速公路：保留原路。6）盡量靠近建筑材料產地 平原地區一般缺乏砂石建筑材料，路線應盡可能靠近建筑材料產地，以減少施工，養護材料運輸費用。第四節 現代化測設技術一、全站儀 全站儀是一種兼有電子測距、電子測角、計算和數據自動記錄及傳輸功能的自動化、數字化的三維坐標測量與定位系統，使用戶能在一個測站上完成全部的測角量距工作。二、GPS(全球衛星定位系統)三、攝影測量新技術四、計算機輔助設計（CAD）