土木工程概論第六章本章內容

6.1我國道路的現狀及分類

6.2普通公路

6.3城市道路

6.4

高速公路

6.5我國鐵路的現狀、分類及設計

6.6高速鐵路

6.7城市軌道交通及地鐵6.1我國道路的現狀及分類一、我國道路的現狀我國1904年建成第一條公路，即青島臺東鎮至嶗山柳樹臺的臺柳路。新中國成立后，在經濟基礎薄弱的情況下，公路建設取得顯著成就，前30年間，總里程增加到89萬km。改革開放30多年是我國公路事業發展最快，建設規模最大，最具活力的時期。1980年10月實現高速公路零的突破，為道路運輸的快速高效、安全便捷和舒適提供了技術保證。

2007年“五縱七橫”國道主干線全線貫通。到2010年底，我國建成公路大致400萬km，與建國時期相比足足增長了47倍。我國農村公路建設也取得巨大成就，中央提出的村村通車的方案也已經落實，鄉鎮通車率達到100%。

“五縱”國道主干線網：指同江——三亞、北京——福州、北京——珠海、二連浩特——河口、重慶——湛江。五縱公路網“七橫”國道主干線網：指綏芬河——滿洲里、丹東——拉薩、青島——銀川、衡陽——昆明、上海——成都、上海——云南瑞麗、連云港——霍爾果斯。七橫公路網二、道路的分類

道路按其使用功能分為公路、城市道路、林區道路、廠礦道路及鄉村道路等。公路是指連接城市、鄉村和工礦基地，主要供汽車和少量的非機動車行駛，具有一定技術指標和工程設施的道路。根據我國現行的《公路工程技術標準》（JTJ001-2003），公路按使用任務、功能和適應的交通量分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級。按照公路的位置以及在國民經濟中的地位和運輸特點的行政管理體制分為：國道、省道、縣道、鄉鎮道及專用公路等幾種。城市道路是指在城市范圍內，供車輛及行人通行且具有一定技術條件和工程設施的道路。城市道路除了為城市的各種交通服務外，還是城市規劃布局的骨架，同時還有為城市通風、采光、防火及綠化提供場地的作用，其它配套市政公用設施有給排水、電力、通、照明、燃氣、熱力等。根據道路的地位和交通功能，以及對沿線建筑物及車輛和行人進出的服務功能，將城市道路分為快速道、主干道、次干道、支道等幾類。林區道路是指修建在林區，主要供各種林業運輸工具通行的道路。廠礦道路指主要為工廠、礦山運輸車輛通行的道路。通常分為廠內道路、廠外道路及露天礦山道路。鄉村道路是指修建在鄉村、農場，主要供行人及各種農業運輸工具通行的道路。

6.2普通公路一、公路的幾何組成

公路主要由幾何（或稱線形）和結構兩部分組成。道路的設計一般從幾何和結構兩大方面進行。幾何設計是指道路的線形設計；結構設計指用最小的投資，使得道路在自然力及車輛荷載的共同作用下，在使用期限內保持良好狀態，滿足使用要求。路線方案是路線設計中最根本的問題，公路選線工作一般包括從路線方案選擇、路線布局，到具體定出線位的全過程。公路選線必須考慮以下主要因素：（1）路線在政治、經濟、國防上的意義，國家和地方建設對路線使用的任務、性質方面的要求，國防、支農、綜合利用等重要方針的體現。（2）路線在鐵路、公路、航道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、施工條件以及工程量、主要材料用量、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）其他如沿線歷史古跡、歷史文物、與風景區的聯系等。公路橫斷面是公路中心線的法線方向切面。橫斷面主要是由行車道、路肩、邊溝等組成，典型的公路斷面形式如下圖。公路路基橫斷面組成公路路幅布置分為單幅路、雙幅路。在交通量小、地形復雜、工程艱巨的山區公路或地方性公路可采用單車道，當交通量大時一般選用雙向行車的雙車道，或者可根據交通流量設置四車道、六車道，甚至更多車道，路中間設分隔帶或做成分離式路基而構成“雙幅”路。單幅路雙幅路路線的交叉口是道路設計的重要組成部分。它是提高交叉路口通行能力，減少交通事故的一項重要任務。道路交叉口分為平面交叉和立體交叉兩種。道路平面交叉口道路立體交叉口二、公路的結構建設1.公路的路基建設

路基是行車部分的基礎，它由土、石按照一定尺寸、結構要求建筑成帶狀土工構筑物，路基必須具有一定的力學強度和穩定性，又要經濟合理，以保證行車部分的穩定性和防止自然破壞力的損害。公路路基的橫斷面形式有路堤、路塹和半填半挖三種。路堤示意圖路塹示意圖2.公路的路面建設

公路路面是用各種堅硬材料分層鋪筑而成的路基頂面的構筑物，以供汽車安全、迅速和舒適地行駛。因此路面必須具有足夠的力學強度和良好的穩定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面的常用材料有瀝青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及某些工業廢料等。路面一般按其力學性質分為柔性路面和剛性路面兩大類。柔性路面主要有碎石路面和各種瀝青路面，它的剛度較小，抗拉強度較低，荷載作用下變形較大，路面彈性較好，無接縫，行車舒適性好。剛性路面是指水泥混凝土路面，它一般強度高、剛性大、整體性好，在車輪的作用下路面的變形較小。3.公路排水構筑物建設

為了確保路基穩定，免受地面水和地下水的侵害，公路還應修建專門的排水設施：地面水的排水系統按其排水方向不同，分為縱向排水和橫向排水。縱向排水設施有邊溝、截水溝和排水溝等。橫向排水設施有橋梁、涵洞、路拱、過水路面、滲水路堤和渡水槽等。4.公路特殊構筑物

公路特殊構筑物有隧道、懸出路臺、防石廊、擋土墻和防護工程等。

5.公路沿線附屬結構建設為了保證行車安全、迅速、舒適和美觀，還需設置交通管理設施、交通安全設施、服務設施和環境美化設施等。

6.3城市道路一、城市道路的要求

現代的城市道路是城市總體規劃的主要組成部分，它關系到整個城市的活動。為了適應城市的人流和車流順利運行，城市道路應具有如下功能：（1）道路路幅要滿足繁重的城市交通要求；（2）堅固耐久，平整抗滑的路面，以利于車輛安全、舒適、快速地行駛；（3）揚塵少、噪聲小以利于環境衛生；（4）便利的排水設施以便于雨、雪水及時排出；（5）充分的照明設施以利于居民晚間活動和車輛運行；（6）道路兩側要設置足夠寬的人行道、綠化帶、地上桿線、地下管線等。

二、城市道路的斷面形式

城市道路既要滿足市內交通運輸及行人使用，還需要滿足市政管線、綠化等要求，其交通性質和組成比較復雜，所以城市道路路線設計中的橫斷面設計是矛盾的主要方面，典型的橫斷面形式見下圖。

城市道路典型橫斷面形式城市道路路幅布置通常有單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路。單幅路俗稱“一塊板”斷面，各種車輛在車道上混合行駛。雙幅路俗稱“兩塊板”斷面，在車道中心用分隔帶或分隔墩將車行道分為兩半，上、下行車輛分向行駛。三幅路俗稱“三塊板”斷面，中間為雙向行駛的機動車車道，兩側為靠右側行駛的非機動車車道。四幅路俗稱“四塊板”斷面，在三幅路的基礎上，再將中間機動車車道分隔為二，分向行駛。6.4高速公路一、國內外高速公路發展概況

1.國外高速公路發展

高速公路是二十世紀三十年代在西方發達國家開始出現的專門為汽車交通服務的基礎設施。高速公路不僅是交通現代化的重要標志，也是國家現代化的重要標志。1932年，德國建成波恩至科隆高速公路，是世界上第一條高速公路。1937年，美國在加利福尼亞州建成了第一條長11.2km的高速公路。1963年，日本第一條高速公路——名神高速公路建成通車。2.我國高速公路發展中國的高速公路發展比西方發達國家晚近半個世紀的時間，從80年代末開始起步，經歷了80年代末至1997年的起步建設階段和1998年至今的快速發展階段。

1988年，上海至嘉定高速公路和被譽為“神州第一路”的沈大高速公路的通車拉開了中國高速公路大發展的序幕。

根據交通部公布的《國家高速公路網規劃》，從2005年起到2030年，國家將斥資兩萬億元，新建5.1萬km高速公路，使中國高速公路里程達到8.5萬km。二、高速公路的特點

1.行車速度快、通行能力大：一般高速公路行車速度在100km/h以上。一條車道每小時可通過1000輛中型車，比一般公路高出3～4倍。

2.物資周轉快、經濟效益高：一般運距在300km以內，用大噸位車輛運輸，無論從時間上，還是從經濟角度來考慮，均優于鐵路和普通公路運輸；同時其綜合經濟效益也高，能促進沿路地區的經濟發展，其投資成本一般在5～7年內收回。

3.交通事故少、安全舒適：高速公路有嚴格的管理系統，全程采用先進的自動化交通監控手段和完善的交通設施，全封閉、全直交，無橫向干擾，因此交通事故大幅度下降；另外高速公路的線形標準高、路面堅實平整、行車平穩，乘客不會感到顛簸。三、高速公路的線形設計標準

我國公路工程技術標準的規定主要如下：1.最小平曲線半徑及超高橫坡限制對于設計車速為120km/h的高速公路，平曲線的一般最小半徑為1000m，極限最小半徑為650m，超高橫坡限值為10%。2.最大縱坡和豎曲線高速公路的最大縱坡限為3%（平原微丘區）～5%（山嶺區）。豎曲線極限最小半徑：凹型為4000m，凸型為1000m。3.線形要求在司機視線所及的一定線路內不出現轉折、錯位、突變、虛空或遮斷等，線形彼此有良好的配合，圓滑舒暢，沒有過大差比。4.橫斷面高速公路行車帶的每一行駛方向至少有兩個車道，便于超車。車道寬3.75m。一般在平原微丘區設中央分隔帶寬為3.00m，左側路緣帶寬0.75m，中間帶全寬4.50m，地形受限制時分別為2.00m．0.50m和3.00m。在平原微丘區，硬路肩寬不應小于2.50m，土路肩寬不小于0.75m。

四、高速公路沿線設施

高速公路沿線有安全設施、交通管理設施、服務性設施、環境美化設施等。安全設施：一般包括標志（如警告、限制、指示標志等）、標線（用文字或圖形來指示行車的安全設施）、護欄（有剛性護欄、半剛性護欄、柔性護欄等）、隔離設施（如：金屬網、常青綠籬等）、照明及防眩設施（為保證夜間行車的安全所設置的照明燈、車燈燈光防眩板等）、視線誘導設施（為保證司機視覺及心理上的安全感，所設置的全線設置輪廓標）等；交通管理設施：一般為高速公路入口控制、交通監控設施（如檢測器監控、工業電視監控、通訊聯系的電話、巡邏監視）等；服務性設施：一般有綜合性服務站（包括停車場、加油站、修理店、餐廳、旅館、郵局、通訊、休息室、廁所、小賣部等）、小型休息點（以加油為主，附設廁所、電話、小塊綠地、小型停車場等）、停車場等；環境美化設施：是保證司機高速行駛時在視覺、心理協條的重要環節，因此高速公路在設計、施工、養護、管理的全過程中，除要滿足通行和交通的技術要求外，都要以美學觀點出發，使高速公路與當地的自然風景協凋而成為優美的彩帶。6.5我國鐵路的現狀、分類及設計一、我國鐵路的現狀

鐵路運輸是現代化運輸體系之一，也是國家的運輸命脈之一。鐵路運輸的最大優點是運輸能力大、安全可靠、速度較快、成本較低、對環境的污染較小，基本不受氣象及氣候的影響，能源消耗遠低于航空和公路運輸，是現代化運輸體系中的主干力量。

1825年，世界上第一條鐵路在英國Stockton和Darlington之間開通，利用蒸汽機車牽引列車，運行距離為36km，開啟了鐵路時代。1853年亞洲第一條鐵路在印度的孟買和塔納之間開通。1856年，在埃及的亞歷山大港和開羅之間建成了非洲第一條鐵路。1963年，日本第一條高速公路——名神高速公路建成通車。1881年，由清政府洋務派的主持修建的唐山至胥各莊鐵路，成為中國的第一條鐵路，全長9.7km。1881年6月9日中國制造出第一輛蒸氣機車。1909年，完全由中國自己籌資、勘測、設計、施工建造的京張鐵路建成通車。中華人民共和國成立后，中央人民政府鐵道部統一管理全國鐵路的運輸生產、基本建設和機車車輛工業。改革開放以后，隨著國民經濟高速發展，揭開了鐵路歷史性大發展新局面。到2001年全國鐵路營業里程已達到7萬km以上，是建國初期的3.2倍。2007年隨著青藏鐵路的建成通車，我國各省、自治區、直轄市均有鐵路通達，基本形成了橫貫東西、溝通南北、聯結亞歐、四通八達的鐵路運營網絡。為進一步適應國民經濟的發展的需要，在今后的若干年間，我國鐵路要實行跨越式發展的戰略，盡快建立起“八縱八橫”大通道，充分發揮鐵路的網絡優勢。

“八縱”鐵路通道為：京哈通道、沿海通道、京滬通道、京九通道、京廣通道、大湛通道、包柳通道、蘭昆通道。“八橫”鐵路通道為：京蘭通道、煤運北通道、煤運南通道、陸橋通道、寧西通道、沿江通道、滬昆（成）通道、西南出海通道。二、鐵路的分類

我國鐵路根據其投資及管理的不同分為國家鐵路、地方鐵路、合資鐵路、專用鐵路和鐵路專用線。國家鐵路是指由國家投資、國務院鐵路主管部門管理的鐵路，簡稱國鐵。地方鐵路是指由地方自行投資修建或者與其他鐵路聯合投資修建、地方人民政府管理的鐵路。合資建設鐵路是指由地方政府與國家共同合資建設的鐵路。專用鐵路是指由企業或者其他單位管理，專為本企業或者本單位內部提供運輸服務的鐵路。鐵路專用線是指由企業或者其他單位管理的與國家鐵路或者其他鐵路線路接軌的岔線。根據鐵路在路網中的作用、性質和遠期的客貨運量，將我國鐵路等級分為三級，用羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。Ⅰ級鐵路指在路網中起到骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量在20Mt以上。Ⅱ級鐵路分兩種情況，一是指在路網中起骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量小于20Mt；二是指在路網中起聯絡、輔助作用的鐵路，遠期年客貨運量在10Mt以上。Ⅲ級鐵路是指為某一區域服務，具有地區運輸性質的鐵路，遠期年客貨運量在10Mt以下。鐵路線路分為正線、站線、段管線、岔線及特別用途線。正線是指連接車站并貫穿或直股伸入車站的線路。站線是指站內除正線以外的到發線、調車線、牽出線、貨物線及站內指定用途的其他線路。段管線是指機務、車輛、工務、電務等段專用并由其管理的線路。岔線是指在區間或站內接軌，通向路內外單位的專用線路。特別用途線是指安全線和避難線。為防止列車或機車、車輛進入另一列車運行線，防止進站停車的列車駛過警沖標進入區間，在支線與正線或到發線銜接處鋪設的有效長度不小于50m的盡頭線叫安全線。三、鐵路選線設計與路基

鐵路工程涉及到選線設計和路基工程兩大部分。1.鐵路選線設計選線設計的主要工作內容有：（1）根據國家政治、經濟和國防的需要，結合線路經過地區的自然條件、資源分布、工農業發展等情況，規劃線路的基本走向（即方向），選定鐵路的主要技術標準。在城市里，則根據地區的商業或工業發展等情況，來規劃線路的走向。（2）根據沿線的地形、地質、水文等自然條件和村鎮、交通、農田、水利設施，來設計線路的空間位置。（3）研究布置線路上的各種建筑物，如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋墻等，并確定其類型和大小，使其總體上互相配合，布局上經濟合理。2.鐵路路基

鐵路路基是承受并傳遞軌道重力及列車動態作用的結構，是軌道的基礎，是保證列車運行的重要建筑物。路基設計一般需要考慮以下兩個問題：（1）橫斷面指與線路中心線垂直的路基。形式有：路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等。（2）路基穩定性指路基受到列車動態作用及各種自然力影響所出現的道渣陷槽、翻漿冒泥和路基剪切滑動與擠起等。6.6高速鐵路一、國外高速鐵路發展概況

高速鐵路是發達國家于20世紀60～70年代逐步發展起來的一種城市與城市之間的運輸工具。

1964年10月1日，世界上第一條高速鐵路——日本東海道新干線正式投入運營，速度達210km/h，突破了保持多年的鐵路運行速度的世界記錄。英國鐵路公司于1977年開辦的行駛在倫敦、布里斯托爾和南威爾士之間的旅客列車，速度高達200km/h。法國于l981年建成了它的第一條高速鐵路（TGV線），列車速度高達270km/h。二、我國高速鐵路的發展

我國自20世紀90年代開始在常規鐵路路基上進行了列車提速試驗，并先在華東地區鐵路，京滬鐵路上實施。1997年4月1日開始，我國鐵路進行第6次大面積提速，時速200km級的線路延展里程達到6003km，部分區段達到時速250km。按照我國鐵路發展規劃預計到2020年，規劃“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及三個城際快速客運系統。2008年8月連接北京和天津的京津城際鐵路正式投入運營，這是我國第一條時速350km的高速鐵路，預示著我國高速鐵路時代正式開啟。

“四縱四橫”客運通道：京滬、京廣、京哈、隴海、浙贛、青太、滬漢蓉及杭甬廈6.7城市軌道交通及地鐵

一、地鐵工程

世界上第一