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文檔簡介

第5章交通土建工程第一頁,共194頁。前言◆交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈,是一個(gè)國家社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略基礎(chǔ)?!粑覈鶈T遼闊,物產(chǎn)豐富,人口眾多。在加快國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,特別是在中西部開發(fā)建設(shè)的戰(zhàn)略要求下,為了切實(shí)提高人民群眾的物質(zhì)文化生活水平,增強(qiáng)綜合國力和鞏固國防,必須建立四通八達(dá)的完善的交通運(yùn)輸體系。第二頁,共194頁?!粢粋€(gè)完整的交通運(yùn)輸體系是由鐵路、道路、水運(yùn)、航空和管道五種運(yùn)輸方式構(gòu)成的大系統(tǒng),共同承擔(dān)著客、貨的集散與交流?!羲鼈冊诩夹g(shù)與經(jīng)濟(jì)上各具特點(diǎn),根據(jù)不同自然地理?xiàng)l件和運(yùn)輸功能發(fā)揮各自優(yōu)勢,相互分工、聯(lián)系和合作,取長補(bǔ)短協(xié)調(diào)發(fā)展,形成綜合的運(yùn)輸能力。第三頁,共194頁?!翳F路運(yùn)輸能力大,速度較快,運(yùn)輸成本和能耗都較低,通用性能好,受自然條件的影響也比較小,宜于承擔(dān)中長距離貨運(yùn)和大宗物資的運(yùn)輸,但是鐵路建設(shè)投資大,建設(shè)周期較長。◆航空運(yùn)輸在快速運(yùn)送旅客,運(yùn)輸緊急物資方面顯示出優(yōu)越性,宜于承擔(dān)大中城市間長距離客運(yùn)以及邊遠(yuǎn)地區(qū)高檔和急需物資的運(yùn)輸,但運(yùn)輸成本高,能耗大。第四頁,共194頁?!艄艿肋\(yùn)輸用于原油、成品油和煤炭(加水或添加劑)的運(yùn)輸;◆水路則以其低廉的運(yùn)價(jià)顯示其明顯的經(jīng)濟(jì)效益;◆在綜合運(yùn)輸體系中,道路運(yùn)輸可承擔(dān)其他運(yùn)輸形式和客貨集散與聯(lián)系,承擔(dān)鐵路、水運(yùn)、空運(yùn)固線外的延伸運(yùn)輸任務(wù),可以深人到城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、山區(qū)、港口和機(jī)場等的各個(gè)角落,能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)“門到門”的直達(dá)運(yùn)輸。第五頁,共194頁。5.1道路工程供各種車輛(無軌)和行人等通行的工程設(shè)施。第六頁,共194頁。簡述●路與人的關(guān)系是非常密切的,有人走,便會(huì)成為路,道路的主要功能是作為城市與城市、城市與鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村與鄉(xiāng)村之間的聯(lián)絡(luò)通道。●中國是文明古國,道路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展先于世界各國。●道路的名稱源于周朝,清朝時(shí)將京都通往各省會(huì)的道路稱為為“馳道”、“驛道”、“大道”?!袂宄瘯r(shí)將京都通往各省會(huì)的道路稱為“官路”,省會(huì)之間的道路稱為“大路”,市區(qū)街道稱為“馬路”?!?0世紀(jì)初,汽車出現(xiàn)以后則稱為“公路”等。第七頁,共194頁?!竦缆返男拗龠M(jìn)了人類的進(jìn)步,而人類進(jìn)步又促進(jìn)了道路的建設(shè)。●公元前3000年出現(xiàn)了輪車,從而對道路提出了平整不沉陷的要求?!瘳F(xiàn)代道路的修筑始自18世紀(jì)的法國和英國,當(dāng)時(shí)對道路已有排水良好、有密實(shí)的路基以承受必要的荷載要求。●汽車的出現(xiàn),使得車輛速度猛增,路面荷載要求不斷增長,則對道路又提出更高的要求。第八頁,共194頁。道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)能滿足政治、經(jīng)濟(jì)、國防各方面的要求能承擔(dān)鐵路、水運(yùn)、空運(yùn)、固定路線之外的延伸運(yùn)輸任務(wù)能實(shí)現(xiàn)門對門的直達(dá)運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活性大速度快、造價(jià)低運(yùn)輸流量大第九頁,共194頁?!竦缆肥且环N帶狀的三維空間人工構(gòu)造物,它常常和橋梁、涵洞、隧道等構(gòu)成統(tǒng)一的工程實(shí)體。這里,道路是對所有各種公路或干線的統(tǒng)稱。●道路的設(shè)計(jì)一般從幾何和結(jié)構(gòu)兩大方面進(jìn)行研究。在道路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上一般要求用最小的投資,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(nèi)保持良好狀態(tài),滿足使用要求。第十頁,共194頁。5.1.1道路的基本體系第十一頁,共194頁。按照道路所處的位置、交通性質(zhì)和特點(diǎn)分為:公路、城市道路、廠礦道路、林區(qū)道路以及鄉(xiāng)村道路公路:連接城市、鄉(xiāng)村、主要供汽車行駛,并有一定的技術(shù)設(shè)備和設(shè)施城市道路:分布在城市范圍內(nèi)供車輛和行人通行廠礦道路:共工廠、礦山車輛通行林區(qū)道路:建在林區(qū),供林業(yè)運(yùn)輸工具通行的道路鄉(xiāng)村道路:建在鄉(xiāng)村、農(nóng)場,供行人及各種農(nóng)業(yè)運(yùn)輸工具通行道路的分類與等級(jí)第十二頁,共194頁。1、公路的分類

●國家的公路分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般由該國負(fù)責(zé)管轄公路與建設(shè)的部門來制定其標(biāo)準(zhǔn)。我國由交通部來制定公路分級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)?!癞?dāng)前我國的公路等級(jí)按照其使用任務(wù)、功能和適應(yīng)的交通量分為:高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路五個(gè)等級(jí)。第十三頁,共194頁。1.高速公路為專供汽車分向、分車道行駛,全部控制出入的干線公路。一般按照需要設(shè)計(jì)高速公路的車道數(shù),設(shè)計(jì)年限平均晝夜交通量為25,000~100,000輛;2.一級(jí)公路為專供汽車分向、分車道行駛的公路,設(shè)計(jì)年限平均晝夜交通量為15,000~30,000輛;3.二級(jí)公路一般能適應(yīng)年限平均晝夜交通量為3,000~7,500輛;4.三級(jí)公路為1,000~4,000輛;5.四級(jí)公路一般為雙車道1,500輛以下,單車道200輛以下。另外按照公路的位置以及在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和運(yùn)輸特點(diǎn)的行政管理體制來分類為:國道、省道、縣道、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))道及專用公路等幾種。第十四頁,共194頁。●公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)理論和總結(jié)公路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)以及國家政策而擬定的,是國家的法定技術(shù)要求,它反映了一個(gè)國家公路建設(shè)的技術(shù)方針和生活水平。一般為“幾何標(biāo)準(zhǔn)”、“載重標(biāo)準(zhǔn)”和“凈空標(biāo)準(zhǔn)”等,在公路設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

●“幾何標(biāo)準(zhǔn)”或稱“線形標(biāo)準(zhǔn)”主要是確定路線線形幾何尺寸的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?!瘛拜d重標(biāo)準(zhǔn)”是用于道路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它的主要依據(jù)是汽車的載重標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。●“凈空標(biāo)準(zhǔn)”是根據(jù)不同汽車確定的外輪廓尺寸和軸距,來確定道路的尺寸。第十五頁,共194頁。2、城市道路的分類

按照道路在道路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對沿線建筑物的服務(wù)功能,我國CTJ37-1990《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》將城市道路分為四類:城市道路第十六頁,共194頁。(1)快速道(雙向行車道、中央設(shè)有分車帶、進(jìn)出口一般全控制或部分控制,為城市大量、長距離、快速交通服務(wù));如北京三環(huán)路四環(huán)路。(2)主干道(連接城市主要分區(qū)的干路,以交通功能為主,一般為三幅或四幅路);(3)次干道(與主干道組成道路網(wǎng),起集散交通之用,兼有服務(wù)功能);(4)支路(為次干路與街坊路的連接線,解決局部地區(qū)交通,以服務(wù)功能為主)。

第十七頁,共194頁。甘肅隴南高樓盤山公路

城市主干道

第十八頁,共194頁。公路分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第十九頁,共194頁。城市道路主要技術(shù)指標(biāo)第二十頁,共194頁。第二十一頁,共194頁。北京—珠海同江—三亞上?!啥歼B云港—霍爾果斯兩縱兩橫我國國道干線系統(tǒng)的代號(hào):北京向外輻射的有12條,代號(hào)第一個(gè)字取“1”,如北京至昆明為108國道。由北向南的有28條,代號(hào)第一個(gè)字取“2”,如山海關(guān)至廣州為205國道。由東向西的有30條,代號(hào)第一個(gè)字取“3”,如上海至拉薩為318國道第二十二頁,共194頁。5.1.2公路建設(shè)一.公路的幾何(線形)組成濟(jì)青高速公路

太平山景區(qū)路線設(shè)計(jì)

京津塘高速公路徐莊立交橋

1.在選線時(shí)必須考慮的主要因素2.路線方案選擇的方法及步驟3.確定路線的類型及其特點(diǎn)第二十三頁,共194頁。第二十四頁,共194頁。

一.公路的幾何(線形)組成

●公路由于自然條件或現(xiàn)狀地形的限制,在平面上有轉(zhuǎn)折、縱面上有起伏?!裨谵D(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)相鄰直線處,為了滿足車輛行駛順適、安全和速度的要求,必須用某半徑的圓弧連接,可見路線在平面和縱面上均由直線和曲線組成。

濟(jì)青高速公路

第二十五頁,共194頁?!窆愤x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?!褚粭l路線的起點(diǎn)及中間必須經(jīng)過的地點(diǎn),通常是公路網(wǎng)所規(guī)定或決策機(jī)關(guān)根據(jù)需要指定的,這些指定的點(diǎn)成為“據(jù)點(diǎn)”,把據(jù)點(diǎn)連成線,就是路線的總方向或稱大方向。●兩個(gè)據(jù)點(diǎn)之間有許多種不同的走法,而每一種走法就是一個(gè)大的路線方案。

第二十六頁,共194頁?!衤肪€方案是路線設(shè)計(jì)中最根本的問題。方案是否合理,不但直接關(guān)系公路本身的工程投資和運(yùn)輸效率,更重要的是影響到路線在公路網(wǎng)中是否能起到應(yīng)有的作用,是否滿足國家的政治、經(jīng)濟(jì)、國防的要求和長遠(yuǎn)利益。1.在選線時(shí)必須考慮以下主要因素:

(1)路線在政治、經(jīng)濟(jì)、國防上的意義,國家和地方建設(shè)對路線使用的任務(wù)、性質(zhì)的要求,國防、支農(nóng)、綜合利用等重要方針的體現(xiàn)。

第二十七頁,共194頁。

(2)路線在鐵路、公路、航道等交通網(wǎng)系中的作用,與沿線工礦、城鎮(zhèn)等規(guī)劃的關(guān)系,以及與沿線農(nóng)田水利等建設(shè)的配合及用地情況。

(3)沿線地形、地質(zhì)、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(jià)、工期、勞動(dòng)力等情況及其對運(yùn)營、施工、養(yǎng)護(hù)等方面的影響。

(4)其它如沿線歷史史跡、歷史文物、風(fēng)景區(qū)的聯(lián)系等。第二十八頁,共194頁。2.路線方案選擇的方法及步驟為:

(1)搜集與路線方案有關(guān)的規(guī)劃、計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)資料及各種比例尺的地形圖、地質(zhì)圖、水文、地質(zhì)、氣象資料。

(2)根據(jù)確定的路線總方向和公路等級(jí),先在小比例尺的地形圖上,結(jié)合搜集的資料,初步研究各種可能的路線走向。研究重點(diǎn)在地形、地質(zhì)、地貌、外界干擾多、涉及面大的段落,如可能沿哪些溪溝、工礦,是穿過還是繞過等,以提出多種方案,并進(jìn)行實(shí)地查勘。

(3)按室內(nèi)初步研究提出的方案進(jìn)行實(shí)地考察,連同野外考察中發(fā)現(xiàn)的新方案都必須堅(jiān)持跑到、看到、調(diào)查到。第二十九頁,共194頁。3.確定路線的類型及其特點(diǎn),一般有以下幾種:

(1)沿河線:即沿著河谷兩岸布線。特點(diǎn)是縱面困難較少,平面受限制較多。主要問題是河岸選擇、線位高低和跨河橋位的選定等。而路橋配合的關(guān)系一般為:路線服從大橋,小橋服從路線。

(2)越嶺線:是以縱斷面為主導(dǎo),主要處理好啞口選擇、過嶺標(biāo)高選擇和啞口兩側(cè)路線展線方案三者的關(guān)系。啞口是越嶺線的主要控制點(diǎn)。

(3)山坡線:也稱山腰線。要求是在任何情況下,路線必須設(shè)在平緩穩(wěn)定的山坡上。

(4)山脊線:在合乎路線總方向的條件下,沿分水嶺布設(shè)的路線。優(yōu)點(diǎn)是排水性能良好,排水結(jié)構(gòu)物可以少用。缺點(diǎn)是距離居民點(diǎn)遠(yuǎn),受自然條件影響大等。第三十頁,共194頁。①平面線形是指公路中線在平面上的投影,由直線、圓曲線、緩和曲線三部分組成。第三十一頁,共194頁。第三十二頁,共194頁。②縱斷面線形

由直線(坡度線上坡、下坡)和曲線(豎曲線,有凸和凹形)組成。第三十三頁,共194頁?!窆返目v斷面是由于公路經(jīng)過的地形是起伏不平的,汽車必須循著具有不同縱坡度的道路行駛,所以從縱斷面上看,公路也是由一條折線組成,其中縱坡度變化的交點(diǎn),稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。它是公路設(shè)計(jì)的重要技術(shù)文件之一。

●公路的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部分、路肩、邊溝等組成。●公路路面兩側(cè)路基邊緣內(nèi)未鋪筑路面的地帶,其作用是保護(hù)公路路面邊緣。分硬路肩和土路肩兩種,農(nóng)村公路由于技術(shù)等級(jí)相對較低,一般都為土路肩。第三十四頁,共194頁。道路交叉第三十五頁,共194頁。

●路線的交叉又是道路設(shè)計(jì)的重要組成部分。它是提高交叉路口通行能力,減少以致消滅交通事故的一項(xiàng)重要任務(wù)。道路交叉又分為平面交叉和立體交叉兩種,后者又多被采用于高速公路上。交叉口的設(shè)計(jì)一般要進(jìn)行細(xì)致的交通分析。第三十六頁,共194頁。二、公路的結(jié)構(gòu)建設(shè)公路結(jié)構(gòu)主要由路基與路面組成.(1)路基建設(shè)

①路基是行車部分的基礎(chǔ),它是由土、石按一定尺寸、結(jié)構(gòu)要求建筑成的帶狀結(jié)構(gòu)物;②路基的橫斷面組成:路堤、路塹和填挖部分。a.路堤b.路塹c.填挖部分第三十七頁,共194頁。公路的路基

●路基是行車部分的基礎(chǔ),它由土、石按照一定尺寸、結(jié)構(gòu)要求建筑成帶狀土工結(jié)構(gòu)物、路基必須具有一定的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性,又要經(jīng)濟(jì)合理,以保證行車部分的穩(wěn)定性和防止自然破壞力的損害。●公路路基的橫斷面組成有:路堤、路塹和填挖部分組成。路基的幾何尺寸由高度、寬度和邊坡組成。

第三十八頁,共194頁。

路堤:路基面高于天然地面時(shí),路基以填筑的方式構(gòu)成,這種路基稱為路堤。

路塹:路基面低于天然地面時(shí),路基以開挖方式構(gòu)成,這種路基稱為路塹。

公路路基的斷面形式(a)路堤(b)路塹第三十九頁,共194頁?!衿渲新返逃幸话懵返?、軟土路堤、沿河路堤、護(hù)腳路堤等;●路塹是開挖地面而成的路基,兩旁設(shè)排水邊溝,基本路塹形式有全挖式、臺(tái)口式和半山洞式;●填挖部分路基是路堤和路塹的結(jié)合形式?!衤坊膸缀纬叽缬筛叨?、寬度和邊坡組成。路基高度由路線縱斷面設(shè)計(jì)確定;●路基寬度則根據(jù)設(shè)計(jì)交通量和公路等級(jí)定;●路基邊坡則會(huì)影響路基的整體穩(wěn)定性,必須正確設(shè)計(jì)。第四十頁,共194頁。路基按力學(xué)性質(zhì)分類:柔性路面一般是指瀝青混凝土路面容易產(chǎn)生車轍、推移等熱穩(wěn)定性問題。剛性路面一般是指水泥混凝土路面。行車舒適度不如柔性路面,特別是脹縫部位比較容易破壞。第四十一頁,共194頁。(2)路面建設(shè)

路面結(jié)構(gòu)圖a低.中級(jí)路面b高級(jí)路面路面用筑路材料鋪在路基頂面,供車輛在其表面行駛的一層或多層的道路結(jié)構(gòu)層。按路面荷載作用下的工作特性分,有柔性路面、剛性路面和半剛性路面。包括面層、聯(lián)結(jié)層、基層、底基層、墊層等。第四十二頁,共194頁。3.路面結(jié)構(gòu)面層:要保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、不透水性、溫度穩(wěn)定性、平整度、粗糙度和耐磨性。聯(lián)結(jié)層:加強(qiáng)面層與基層的聯(lián)結(jié),提高面層的抗疲勞能力。基層:碎(礫)石、灰土或工業(yè)廢渣修筑。底基層:重要道路和高速公路多采用。墊層:在路基排水不良或有凍漲翻漿的路段設(shè)置。低、中級(jí)路面高級(jí)路面第四十三頁,共194頁。公路的路面建設(shè)

●公路路面是用各種堅(jiān)硬材料分層鋪筑而成的路基頂面的結(jié)構(gòu)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(xué)強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性,以及表面平整和良好的抗滑性能。第四十四頁,共194頁。●路面一般按其力學(xué)性質(zhì)分為柔性路面和剛性路兩大類。●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(qiáng)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(qiáng)度高,剛性大,板體性好,在車輪的作用下路面的變形較小?!衤访娴某S貌牧嫌袨r青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及其它工業(yè)廢料等。第四十五頁,共194頁。瀝青路面現(xiàn)階段存在的問題高溫車轍及變形問題水損害破壞嚴(yán)重寒冷地區(qū)溫縮裂縫普遍存在表面功能差,抗滑性不足第四十六頁,共194頁。(三)公路排水結(jié)構(gòu)物建設(shè)

●為了確保路基穩(wěn)定,免受地面水和地下水的侵害,公路還應(yīng)修建專門的排水設(shè)施?!竦孛嫠呐懦到y(tǒng)按其排水方向不同,分為縱向排水和橫向排水?!窨v向排水有邊溝、截水溝和排水溝等?!駲M向排水有橋梁、涵洞、路拱、過水路面、透水路堤和渡水槽等。第四十七頁,共194頁。第四十八頁,共194頁。(四)公路特殊結(jié)構(gòu)物

公路的特殊結(jié)構(gòu)物有隧道、懸出路臺(tái)、防石廊、擋土墻和防護(hù)工程等。●隧道是為公路從地層內(nèi)部或水層下通過而修建的結(jié)構(gòu)物,當(dāng)公路翻山越嶺或穿過深水時(shí),為了改善平、縱面的線形和縮短路線長度,一般采用開鑿隧道來解決?!駪页雎放_(tái)是在山嶺地帶修筑公路時(shí),為了保證公路連續(xù)、路基穩(wěn)定和確保行車所需修建的懸臂式路臺(tái)。第四十九頁,共194頁?!穹朗葎t是在山區(qū)或地質(zhì)復(fù)雜地帶,為了保證公路的行車安全而修建的?!駬跬翂κ窃跈M坡陡嶺或沿河岸修筑公路時(shí),為保證路基穩(wěn)定和減少填、挖方工程量而需修建的。●在陡嶺山坡或沿河一側(cè)路基邊坡受水流沖刷或不良地質(zhì)現(xiàn)象的路段,為了保證路基穩(wěn)定,加固路基邊坡所建的人工構(gòu)造物稱之為防護(hù)工程。第五十頁,共194頁。第五十一頁,共194頁。(五)公路沿線附屬結(jié)構(gòu)建設(shè)一般在公路上,除了上述各種基本結(jié)構(gòu)以外,為了保證行車安全、迅速、舒適和美觀,還需設(shè)置交通管理設(shè)施、交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和環(huán)境美化設(shè)施等?!窠煌ü芾碓O(shè)施是為了保證行車安全,使司機(jī)知道前面的路況和特點(diǎn),道路上應(yīng)沿線設(shè)置交通標(biāo)志和路面標(biāo)線。

●公路交通標(biāo)志有三類:指示標(biāo)志(指示司機(jī)行駛的方向、行駛里程等);警告標(biāo)志(警告前方有行車障礙物和行車危險(xiǎn)的地方等);禁令標(biāo)志(如限速標(biāo)志、載重標(biāo)志和不準(zhǔn)停車的標(biāo)志等)。

第五十二頁,共194頁?!衤访鏄?biāo)線是布設(shè)在路面上的一種交通限制的標(biāo)志,有白色連續(xù)實(shí)線以表示不準(zhǔn)逾越的車道分界線;白色間斷線以表示作為車輛可以逾越的車道分界線;白色箭頭指示線以指引汽車左、右轉(zhuǎn)彎或直行;黃色連續(xù)實(shí)線以作為嚴(yán)禁車輛逾越的車道分界線等。●交通安全設(shè)施,是為了保證行車安全和發(fā)揮公路的作用,在各級(jí)公路的急彎、陡坡等路段,均需按規(guī)定設(shè)置的必要的安全設(shè)置,如護(hù)欄、護(hù)柱等。第五十三頁,共194頁。●服務(wù)性設(shè)施一般是指渡口碼頭、汽車站、加油站、修理站、停車場、餐廳、旅館等。

●環(huán)境美化設(shè)施是美化公路,保護(hù)環(huán)境不可缺少的部分。如路側(cè)帶和中間分隔帶等地的綠化等,原則以不影響司機(jī)的視線和視距為宜。第五十四頁,共194頁。5.1.3高速公路

高速公路是一種具有四條以上車道,路中央設(shè)有中央隔離帶,分隔雙向車輛行駛,互不干擾,全封閉,全立交,控制出入口,嚴(yán)禁產(chǎn)生橫向干擾,為汽車專用,設(shè)有自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),以及沿線設(shè)有必要服務(wù)設(shè)施的道路。高速公路的造價(jià)很高,占地多。中央隔離帶0.75(0.5)m行車道寬度3.75m路肩寬度3.25(3.0)m路肩寬度3.25(3.0)m第五十五頁,共194頁。路緣帶0.75(0.5)m行車道寬度3.75m路肩寬度3.25(3.0)m第五十六頁,共194頁。德國高速公路臺(tái)灣高速公路第五十七頁,共194頁。一.高速公路的特點(diǎn)

1.行車速度快、通行能力大2.物資周轉(zhuǎn)快、經(jīng)濟(jì)效益高3.交通事故少、安全舒適好

臺(tái)灣中山高速公路德國高速公路滬嘉高速公路第五十八頁,共194頁。高速公路的特點(diǎn)速度快:我國規(guī)定高速公路的設(shè)計(jì)行車速度最低60km/h,最高120km/h。通行能力大。平均晝夜汽車交通量為25000輛以上,為一般公路的3~4倍。安全性能高。交通事故死亡率為一般公路的1/3~1/2。運(yùn)輸效益高。我國的“兩縱兩橫”全長1萬公里的高速公路主干線建成后,約占全國公路總里程的1.67%,可承擔(dān)全國公路交通量的24%。技術(shù)效益好。因高速公路線形條件好,路面平整,無橫向干擾,可降低機(jī)件磨損,減少技術(shù)保養(yǎng)開支,降低燃料消耗。第五十九頁,共194頁。第六十頁,共194頁。二.高速公路的線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.最小平曲線半徑及超高橫坡限制2.最大縱坡和豎曲線3.線形要求4.橫斷面

深圳機(jī)場高速公路京津塘高速公路首都機(jī)場高速公路第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程第六十一頁,共194頁。高速公路的線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.最小平曲線半徑及超高橫坡限制:對于設(shè)計(jì)車速為120km/h的高速公路,平曲線的一般最小半徑為1,000m,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(qū))~5%(山嶺區(qū)),豎曲線極限最小半徑凹型為4,000m,凸型為11,000m。3.線形要求:不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)急劇的起伏和扭曲的線形,并且線形保持連續(xù)、調(diào)和和舒順。4.橫斷面:行車帶的每一行駛方向至少兩個(gè)車道,便于超車。車道寬3.75m。中間帶全寬4.50m,地形受限制時(shí)分別為2.00m,2.50m和3.00m。第六十二頁,共194頁。普通公路與高速公路的轉(zhuǎn)彎線形

a.普通公路

b.高速公路第六十三頁,共194頁。斷面圖第六十四頁,共194頁。高速公路斷面圖第六十五頁,共194頁。三.高速公路沿線設(shè)施1.安全設(shè)施2.交通管理設(shè)施3.服務(wù)性設(shè)施4.環(huán)境美化設(shè)施

第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程第六十六頁,共194頁。四、高速公路存在的問題(1)投資大、資金來源困難(2)占地多(3)與普通公路和地方交通貫通問題(4)密集型的管理問題(5)環(huán)保問題第六十七頁,共194頁。學(xué)習(xí)指導(dǎo):

第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程

1.由汽車的行駛特點(diǎn),思考道路設(shè)計(jì)基本原則的由來;

2.聯(lián)系基礎(chǔ).地基的概念,分析路基.路面做法的依據(jù);

3.在身邊、電視、網(wǎng)絡(luò)上找到課程中各種類型道路

3.路基.路面的作用和做法。本節(jié)重點(diǎn):1.道路的分類依據(jù)和各類型道路的作用;2.道路的路線選擇的方法和依據(jù);第六十八頁,共194頁。第二節(jié)鐵路工程

定義世界鐵路發(fā)展簡況中國鐵路發(fā)展簡況第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程第六十九頁,共194頁。

世界第一條蒸汽機(jī)車牽引的鐵路是1825年在英國建立的。

1830年通車的英國利物浦與曼徹斯特鐵路,全長35公里,為第一條完全用于客貨運(yùn)輸且有特定時(shí)間行駛列車的鐵路。

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了高速鐵路,速度從120km/h提高到450km/h,后來的磁懸浮鐵路輪軌脫離,試驗(yàn)運(yùn)行速度達(dá)500km/h以上。第七十頁,共194頁。我國的鐵路建設(shè)史:

最早的一條鐵路是1865年由英國商人在北京宣武門外修建,僅0.5km長。1905~1908年杰出的工程師詹天佑領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)我國第一條自行設(shè)計(jì)、自行施工的京張鐵路,全長201公里,長達(dá)1091m的“八達(dá)嶺”隧道是其中一項(xiàng)著名工程。據(jù)1987年統(tǒng)計(jì),我國鐵路已達(dá)55810km。改革開放以來,著名的成昆鐵路、京九鐵路的建成,標(biāo)志進(jìn)入新階段。上海于2000年12月還順利建成了我國第一條輕軌鐵路-明珠線,它將我國的城市交通發(fā)展推向一個(gè)新的階段。第七十一頁,共194頁。

在鐵路還沒有發(fā)明以前,人們都以馬車做為代步和載貨的工具。但是,當(dāng)馬車長久行駛于一個(gè)地方,雨天時(shí)地面泥濘,車輪很容易陷入輪溝中。因此,人們就想到在地面上鋪上木板,讓車輪好行駛。后來又為了使木板道能長久使用,就在木板上鋪上鐵板,這就是鐵軌的開始。現(xiàn)在,鐵路運(yùn)輸已是現(xiàn)代化運(yùn)輸體系之一,也是國家的運(yùn)輸命脈之一。鐵路運(yùn)輸?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸能力大、安全可靠、速度較快、成本較低、對環(huán)境的污染較小,基本不受氣象及氣候的影響,能源消耗遠(yuǎn)低于航空和公路運(yùn)輸,是現(xiàn)代運(yùn)輸體系中的主干力量。第七十二頁,共194頁。

世界鐵路的發(fā)展已有100多年的歷史,第一條完全用于客貨運(yùn)輸而且有特定時(shí)間行駛列車的鐵路,是1830年通車的英國利物浦與曼徹斯特鐵路,這條鐵路全長為35英里。此后,鐵路主要是依靠牽引動(dòng)力的發(fā)展而發(fā)展。牽引機(jī)車從最初的蒸汽機(jī)車發(fā)展成內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車。運(yùn)行速度也隨著牽引動(dòng)力的發(fā)展而加快。20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)了高速鐵路,速度從120km/h提高到450km/h左右,以后又打破了傳統(tǒng)的輪軌相互接觸的粘著鐵路,發(fā)展了輪軌相互脫離的磁懸浮鐵路。而后者的試驗(yàn)運(yùn)行速度,已經(jīng)達(dá)到500km/h以上。一些發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的大城市已經(jīng)把建設(shè)磁懸浮鐵路列入計(jì)劃。

第七十三頁,共194頁。

我國的鐵路事業(yè),從1876年英國商人在上海修建淞滬鐵路開始,已發(fā)展到延伸祖國東南西北的全國鐵路網(wǎng)。從上海浦東國際機(jī)場至龍陽路地鐵站的磁懸浮鐵路也將興建,這標(biāo)志著我國鐵路建設(shè)已逐步邁上國際先進(jìn)水平。城市輕軌與地下鐵道已是各國發(fā)展城市公共交通的重要手段之一。自北京出現(xiàn)了我國第一條地下鐵路以后,上海、天津、廣州、南京等地已將發(fā)展地鐵作為解決城市公共交通的重要措施之一。上海于2000年12月還順利建成了我國第一條輕軌鐵路-明珠線,它將我國的城市交通發(fā)展推向一個(gè)新的階段。第七十四頁,共194頁?!耔F道工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有:

1、在經(jīng)濟(jì)上論證所設(shè)計(jì)線路在交通運(yùn)輸系統(tǒng)的地位、作用和經(jīng)濟(jì)效應(yīng),說明其可行性;

2、進(jìn)行全線線路的平面和縱剖面設(shè)計(jì);

3、設(shè)計(jì)路基、線路、上部建筑、橋梁、隧道、涵洞等工程;

4、進(jìn)行車站、機(jī)務(wù)、給水、供電、鐵路信號(hào)等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。第七十五頁,共194頁。5.2.1鐵路選線設(shè)計(jì)與路基第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程鐵路選線設(shè)計(jì)

1.規(guī)劃線路的走向2.設(shè)計(jì)線路的空間位置3.經(jīng)濟(jì)合理

鐵路定線一般要考慮以下因素:

(1)設(shè)計(jì)線路的意義和與行政區(qū)其它建設(shè)的配合關(guān)系;

(2)設(shè)計(jì)線路的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)量要求;

(3)設(shè)計(jì)線路所處的自然條件;

(4)設(shè)計(jì)線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工條件等。第七十六頁,共194頁。1.鐵路選線設(shè)計(jì)是整個(gè)鐵路工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)關(guān)系全局的總體性工作。工作內(nèi)容有:①根據(jù)國家政治、經(jīng)濟(jì)和國防的需要,結(jié)合線路經(jīng)過地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況,規(guī)劃線路的基本走向(即方向),選定鐵路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在城市里,則根據(jù)地區(qū)的商業(yè)或工業(yè)發(fā)展等情況,來規(guī)劃線路的走向。②根據(jù)沿線的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設(shè)施,來設(shè)計(jì)線路的空間位置(平面和縱斷面設(shè)計(jì))。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,全局上經(jīng)濟(jì)合理。第七十七頁,共194頁。鐵路的基本組成——線路、路基、線路上部建筑線路是鐵路橫斷面中心線在鐵路平面中的位置,以及沿鐵路橫斷面中心線所作的縱斷面狀況。鐵路定線第七十八頁,共194頁。鐵路路基

1.橫斷面第七十九頁,共194頁。(2)路基穩(wěn)定性:指路基受到列車動(dòng)態(tài)作用及各種自然力影響所出現(xiàn)的道渣陷槽、翻漿冒泥和路基剪切滑動(dòng)與擠起等。第八十頁,共194頁。直線行駛路基橫斷面曲線行駛路基橫斷面

火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所處的地基

思考:為何火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所處的地基筑成傾斜?

左圖示:只有在地基筑成傾斜時(shí),才能在火車轉(zhuǎn)彎時(shí)構(gòu)成受力平衡,抵消離心力的作用。相反若地基平整,則火車轉(zhuǎn)彎時(shí)就會(huì)脫軌。緩和曲線的目的是使車輛增加向心力,利于行車平穩(wěn),同時(shí)使得外軌超高,以增加向心力,使其與離心力的增加相配合。

我們只有用心觀察生活中有趣的現(xiàn)象,勤于思考,養(yǎng)成良好的習(xí)慣,才能將更多的理論知識(shí)牢記于心。

我們只有努力做到處處理論聯(lián)系實(shí)際,對一些平常卻蘊(yùn)含豐富知識(shí)的現(xiàn)象,要多問為什么,才能培養(yǎng)出一雙工程師的慧眼。第八十一頁,共194頁。5.2.2高速鐵路1.概念:是指客運(yùn)列車以超過200km/h的速度高速運(yùn)行的鐵路。1964.10建成的日本東海道新干線,是世界第一條高速鐵路。時(shí)速達(dá)210公里,從東京到大坂運(yùn)行3小時(shí)10分鐘(后來又縮短為2小時(shí)56分鐘)。由于速度比原來提高一倍,票價(jià)比飛機(jī)便宜,從而吸引了大量旅客,使得東京至大坂的飛機(jī)不得不停運(yùn),這是世界上鐵路與航空競爭中首次取勝的實(shí)例。2.優(yōu)點(diǎn):節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境、安全、舒適、省時(shí)。3.與常規(guī)鐵路的區(qū)別在于彎道處曲線半徑大,在4000m以上。第八十二頁,共194頁。德國高速列車第八十三頁,共194頁。1994年,我國第一條廣州—深圳準(zhǔn)高速鐵路建設(shè)成并投入運(yùn)營,其旅客列車速度為160~200km/h,為我國高速鐵路化的起點(diǎn)。第八十四頁,共194頁。我國第一條最高時(shí)速350km/h的客運(yùn)專線,京津城際軌道交通工程是我國鐵路跨越式發(fā)展的標(biāo)志性和示范性工程。2008年8月運(yùn)營第八十五頁,共194頁。法國的TGV高速列車第八十六頁,共194頁。鐵路橋梁

第八十七頁,共194頁。鐵路橋隧相連第八十八頁,共194頁。5.2.2高速鐵路歷史的變遷

第八十九頁,共194頁。

鐵路現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志是大幅度地提高列車的運(yùn)行速度。高速鐵路(HighSpeedRailway)是發(fā)達(dá)國家于20世紀(jì)60~70年代逐步發(fā)展起來的一種城市與城市之間的運(yùn)輸工具。一般地講,鐵路速度的分檔為:■時(shí)速100~120公里稱為常速;■時(shí)速120~160公里稱為中速;■時(shí)速160~200公里稱為準(zhǔn)高速或快速;■時(shí)速200~400公里稱為高速;■時(shí)速400公里以上稱為特高速。第九十頁,共194頁。歸納起來,當(dāng)今世界上建設(shè)高速鐵路有下列幾種模式:1.日本新干線模式:全部修建新線,旅客列車專用;

2.德國ICE模式:全部修建新線,旅客列車及貨物列車混用;

3.英國APT模式:既不修建新線,也不大量改造舊線,主要采用由擺式車體的車輛組成的動(dòng)車組;旅客列車及貨物列車混用;

4.法國TGV模式:部分修建新線,部分舊線改造,旅客列車專用。第九十一頁,共194頁。日本新干線

德國ICE模式

英國APT法國TGV第九十二頁,共194頁。

我國自90年代開始在常規(guī)鐵路路基上進(jìn)行了列車提速試驗(yàn),并先在華東鐵路,京滬鐵路上實(shí)施,列車時(shí)速高達(dá)150~160公里。從時(shí)速160公里起步的主要原因是:

1.技術(shù)上的條件:160公里/小時(shí)是準(zhǔn)高速的起點(diǎn),是通向200公里/小時(shí)及其以上高速的橋梁,也是傳統(tǒng)技術(shù)的延伸與新技術(shù)發(fā)展的接續(xù)點(diǎn);

2.經(jīng)濟(jì)上的條件:在既有線路上進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造,即可達(dá)到時(shí)速160公里的要求,比一開始實(shí)現(xiàn)時(shí)速200公里以上高速的投資少得多。廣州到深圳之間已開通了時(shí)速達(dá)到180~200公里的準(zhǔn)高速鐵路。第九十三頁,共194頁。200系列高速列車

400系列高速列車

700系列高速列車

e3系列高速列車

第九十四頁,共194頁。5.2.3城市輕軌與地下鐵道城市輕軌和地下鐵道一般特點(diǎn)我國發(fā)展情況國外情況第九十五頁,共194頁。我國第一條城市輕軌(上海明珠線)1城市輕軌是城市客運(yùn)有軌交通系統(tǒng)的又一種形式,一般有較大比例專用道,大多采用淺埋隧道或高架橋的方式,車輛和通信信號(hào)也是專門化的,克服了有軌電車運(yùn)行速度慢,正點(diǎn)率低,噪聲大的缺點(diǎn)。比公共汽車速度快,效率高,省能源,無空氣污染等,比地鐵造價(jià)更低,見效更快。第九十六頁,共194頁。城市有軌電車第九十七頁,共194頁。地鐵1

第九十八頁,共194頁。地鐵2第九十九頁,共194頁。國外情況:

世界上第一條載客的地下鐵路是1863年首先通車的倫敦地鐵。早期的地鐵是蒸汽火車,軌道離地面不遠(yuǎn)。它是在街道下面先挖一條條的深溝,然后在兩邊砌上墻壁,下面鋪上鐵路,最后才在上面加頂。第一條使用電動(dòng)火車而且真正深入地下的鐵路直到1890年才建成。這種新型且清潔的電動(dòng)火車改進(jìn)了以往蒸汽火車的很多缺點(diǎn)?,F(xiàn)在全世界建有地下鐵道的城市就多了,如法國的巴黎,英國的倫敦,俄羅斯的莫斯科,美國的紐約、芝加哥,加拿大的多倫多,中國的北京、上海、天津、廣州等城市。第一百頁,共194頁。●發(fā)達(dá)國家的地鐵設(shè)施非常完善,如法國的巴黎,其地鐵在城市地下縱橫交錯(cuò),行駛里程高達(dá)幾百公里長,遍布城市各個(gè)角落的地下車站,給居民帶來了非常便利的公共交通服務(wù)?!裼鴤惗氐牡罔F綿延甚廣,總共長度約250英里?!衩绹ㄊ款D的地鐵,由80余公里長的多條線路交匯于市中心的一點(diǎn)或幾點(diǎn)上,在通過這幾點(diǎn)的換乘站可以轉(zhuǎn)往其它公交站?!衩绹~約的地鐵是世界上最繁忙的,每天行駛的班次多達(dá)九千多次,運(yùn)輸量更是驚人。第一百零一頁,共194頁。●俄羅斯莫斯科的地鐵,以其車站富麗堂皇而聞名于世,參見圖所示。至20世紀(jì)90年代初,地鐵長度已達(dá)212.5公里,設(shè)有132各車站,共擁有8條輻射線和多條環(huán)行線,平面形狀宛如蜘蛛網(wǎng)。莫斯科地鐵自1935年5月15日運(yùn)營以來,累計(jì)運(yùn)營乘客已超過500億人次,擔(dān)負(fù)著莫斯科市總客運(yùn)量的44%。第一百零二頁,共194頁。城市輕軌是城市客運(yùn)有軌交通系統(tǒng)的又一種形式,它與原有的有軌電車交通系統(tǒng)不同。它一般有較大比例的專用道,大多采用淺埋隧道或高架橋的方式,車輛和通信信號(hào)設(shè)備也是專門化的,克服了有軌電車運(yùn)行速度慢,正點(diǎn)率低,噪聲大的缺點(diǎn)。它比公共汽車速度快、效率高、省能源、無空氣污染等。輕軌廣場

城市輕軌

第一百零三頁,共194頁。我國發(fā)展情況:

上海也已建成我國第一條城市輕軌系統(tǒng),即明珠線,明珠線輕軌交通一期工程全長24.975公里,自上海市西南角的徐匯開始,貫穿長寧、普陀、閘北、虹口,直到東北角的寶山區(qū),沿線共設(shè)19座車站。全線無縫線路,除了與上?;疖囌具B接的輕軌站以外,其余全部采用高架橋結(jié)構(gòu)形式。目前,上海城市地上地下軌道交通總里程有65公里。但根據(jù)新一輪城市規(guī)劃,上海擬建地鐵11條,長384公里;輕軌線路10條,長約186公里。每年平均要建設(shè)15~20公里左右,需投入資金100億,而完成總體規(guī)劃則需要投入資金3,000多億元。

第一百零四頁,共194頁。第一百零五頁,共194頁。城市輕軌(上海明珠線)第一百零六頁,共194頁??缡兰o(jì)的上海軌道交通

第一百零七頁,共194頁。城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點(diǎn):

1.線路多經(jīng)過居民區(qū),對噪聲和振動(dòng)的控制較嚴(yán),除了對車輛結(jié)構(gòu)采取減震措施及修筑聲障屏以外,對軌道結(jié)構(gòu)也要求采取相應(yīng)的措施。

2.行車密度大,運(yùn)營時(shí)間長,留給軌道的作業(yè)時(shí)間短,因而須采用較強(qiáng)的軌道部件,一般用混凝土道床等少維修軌道結(jié)構(gòu)。

3.一般采用直流電機(jī)牽引,以軌道作為供電回路。為了減少泄漏電流的電解腐蝕,要求鋼軌與基礎(chǔ)間有較高的絕緣性能。

4.曲線段占的比例大,曲線半徑比常規(guī)鐵路小的多,一般為100m左右,因此要解決好曲線軌道構(gòu)造問題。第一百零八頁,共194頁。磁懸浮鐵路的原理與特點(diǎn)磁懸浮鐵路的現(xiàn)狀磁懸浮面臨的挑戰(zhàn)第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程5.2.4磁懸浮鐵路第一百零九頁,共194頁。原理:是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起,使整個(gè)列車懸浮在線路上,利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向,并利用直流電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力來推動(dòng)列車前進(jìn)。有兩種形式:一種是利用磁鐵同性相斥原理而設(shè)計(jì)的電磁運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車,是以德國為代表的常導(dǎo)型懸浮系統(tǒng);另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設(shè)計(jì)的電動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車,以日本為代表的超導(dǎo)型懸浮系統(tǒng)。

特點(diǎn):時(shí)速高達(dá)幾百公里;磁懸浮列車可靠性大、維修簡便、成本低,其能源消耗僅是汽車的一半、飛機(jī)的四分之一;由于它以電為動(dòng)力,在軌道沿線不會(huì)排放廢氣,無污染,是一種名副其實(shí)的綠色交通工具。

第一百一十頁,共194頁。

德國的磁懸浮列車

第一種類型:以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)(EMS),利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理,把列車吸引上來,懸空運(yùn)行,懸浮的氣隙較小,一般為10mm左右。車速可達(dá)400—500km/h,適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸。

第一百一十一頁,共194頁。日本從1962年起,經(jīng)過廣泛深入地分析和論證,決定采用超導(dǎo)磁磁斥式磁懸浮系統(tǒng)。日本磁懸浮列車時(shí)速達(dá)581公里創(chuàng)世界記錄

日本的磁懸浮列車

第二種類型:以日本為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)(EDS),它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理,使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力,使列車懸空運(yùn)行,懸浮氣息較大,一般為100mm左右,速度可達(dá)500km/h以上。第一百一十二頁,共194頁。

第三種類型:我國的永磁懸浮,它利用特殊的永磁材料,不需要其他動(dòng)力,我國擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。適合于城市軌道交通及城際間交通的應(yīng)用,既可低速運(yùn)行又可高速運(yùn)行,最高時(shí)速可達(dá)500km/h以上。

中國上海的磁懸浮列車第一百一十三頁,共194頁。我國對磁懸浮鐵路的研究起步較晚,1989年我國第一臺(tái)磁懸浮實(shí)驗(yàn)鐵路與列車,在湖南長沙的國防科技大學(xué)建成,試驗(yàn)運(yùn)行速度為10米/秒。

中國乃至世界上第一條高速磁懸浮鐵路商業(yè)運(yùn)行線是2001年3月1日開工建設(shè)的上海磁懸浮列車示范線,采用了蒂森克虜伯-西門子的技術(shù)。2004年5月,正式投入商業(yè)試運(yùn)營。是世界第一條商業(yè)運(yùn)營的磁懸浮專線。上海磁懸浮鐵路第一百一十四頁,共194頁。超導(dǎo)磁懸浮列車導(dǎo)軌第一百一十五頁,共194頁。磁懸浮鐵路的優(yōu)勢:(1)與傳統(tǒng)的鐵路相比,磁懸浮鐵路由于消除了輪軌之間的接觸,無磨擦阻力,線路垂直荷載小,適于高速運(yùn)行。(2)由于無機(jī)械振動(dòng)和噪聲,無廢氣排出和污染,有利于環(huán)境保護(hù),能充分利用能源,從而獲得高的運(yùn)輸效率。(3)磁懸浮鐵路的運(yùn)行速度高于傳統(tǒng)鐵路,低于飛機(jī)。是彌補(bǔ)傳統(tǒng)鐵路與飛機(jī)之間速度差距的一種有效運(yùn)輸工具。第一百一十六頁,共194頁。磁懸浮鐵路面臨的挑戰(zhàn):1.磁懸浮鐵路的造價(jià)十分昂貴;德國20世紀(jì)80年代估算:659萬美元/km。所需投入比較大,利潤回收期較長,投資風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高,因此制約磁懸浮鐵路的發(fā)展。2.無法利用既有的線路,必須全部從新建設(shè)3.速度上的優(yōu)勢還未凸顯出來4.安全問題;由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的,斷電后磁懸浮的安全保障措施,尤其是列車停電后的制動(dòng)問題仍然是要解決的問題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)。第一百一十七頁,共194頁。目前存在的技術(shù)問題:

(1)由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的,斷電后磁懸浮的安全保障措施,尤其是列車停電后的制動(dòng)問題仍然是要解決的問題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)。

(2)常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低,因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高。

(3)超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大,冷卻系統(tǒng)重,強(qiáng)磁場對人體與環(huán)境都有影響。第一百一十八頁,共194頁。學(xué)習(xí)指導(dǎo):

1.考慮列車和汽車的特點(diǎn),思考鐵路選線和公路選線的區(qū)別;

2.親身查看鐵路路基的形式。本節(jié)重點(diǎn):

1.鐵路路基的構(gòu)造和各構(gòu)造層的作用;

2.鐵路選線需考慮的主要因素。第五章交通土建工程道路工程鐵路工程飛機(jī)場工程隧道工程及地下工程第一百一十九頁,共194頁。一、

民航運(yùn)輸機(jī)概況

干線運(yùn)輸機(jī):是指載客量>100人,航程>3,000km的大型運(yùn)輸機(jī)。以美國波音公司的Boeing757(以后簡稱B757)、B767、B747、B777、DC10(美國麥道公司制造,現(xiàn)麥道公司已并入波音公司)、MD11(DC10的改進(jìn)型);歐洲空中客車公司的A340/A330、俄羅斯的伊爾81等為代表。支線運(yùn)輸機(jī):是指載客量<100人,航程200~400km的中心城市與小城市及小城市之間的運(yùn)輸機(jī)。以美國的DC3、英國宇航公司的SH330和Bae146、中國與美國聯(lián)合制造的MD82、MD90等為代表。

第三節(jié)飛機(jī)場工程5.3.1機(jī)場概況第一百二十頁,共194頁。波音—767空中客車--340MD90飛機(jī)

新舟90第一百二十一頁,共194頁。③機(jī)場旅客設(shè)施日益完善,如賓館,銀行等;④機(jī)場距城市有一定距離,滿足了客機(jī)對機(jī)場凈空區(qū)的要求,且避免噪聲對城市的污染。首都國際機(jī)場有東、西兩條雙向跑道,長寬分別為3800×60米、3200×50米,并且裝備有II類儀表著陸系統(tǒng);一號(hào)航站樓為中國南方航空公司和廈門航空專用,二號(hào)航站樓用于其它航空公司的國內(nèi)及國際航班。二、民航機(jī)場概況①飛行區(qū)不斷擴(kuò)大和完善,運(yùn)輸機(jī)在各種氣象條件下都能安全起飛著陸;②航站樓日益增大和現(xiàn)代化;第一百二十二頁,共194頁。二、民航機(jī)場概況

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的大型寬體客機(jī)和運(yùn)輸量的增加,使機(jī)場向大型化和現(xiàn)代化邁進(jìn)。其主要特點(diǎn)為:1.飛行區(qū)不斷擴(kuò)大和完善,可以保證運(yùn)輸機(jī)在各種氣象條件下都能安全起飛著陸。如水泥混凝土或?yàn)r青混凝土跑道,以適應(yīng)飛機(jī)噴出的高溫高速氣流;跑道距離增長,以滿足大型客機(jī)由于質(zhì)量增大對跑道長度的要求;跑道兩側(cè)設(shè)置了日益完善的助航燈光及無線電導(dǎo)航設(shè)備等。第一百二十三頁,共194頁。2.航站樓日益增大和現(xiàn)代化,可以保證大量旅客迅速出入。目前大型機(jī)場的航站樓面積為數(shù)萬平方米,有的達(dá)數(shù)十萬平方米。候機(jī)樓設(shè)置相當(dāng)完善。

3.機(jī)場旅客設(shè)施日益完善,機(jī)場內(nèi)有賓館、餐廳、郵局、銀行、各種商店,旅客在機(jī)場內(nèi)就和在城市一樣方便。

4.機(jī)場距城市有一定距離,有先進(jìn)的客運(yùn)手段與城市聯(lián)系。因?yàn)橄冗M(jìn)的噴氣式客機(jī)對機(jī)場的凈空要求較嚴(yán),且噪聲也大,因此機(jī)場一般必須離開城市一定的距離。

第一百二十四頁,共194頁。三、民航機(jī)場分類

1.國際機(jī)場:指供國際航線用,并設(shè)有海關(guān)、邊防檢查、衛(wèi)生檢疫、動(dòng)植物檢疫、商品檢驗(yàn)等聯(lián)檢機(jī)構(gòu)的機(jī)場。如圖(香港機(jī)場)2.干線機(jī)場:指省會(huì)、自治區(qū)首府及重要旅游、開發(fā)城市的機(jī)場。如圖(合肥機(jī)場)3.支線機(jī)場:又稱地方航線機(jī)場,指各省、自治區(qū)內(nèi)地面交通不便的地方所建的機(jī)場,其規(guī)模通常較小。如圖(西藏機(jī)場)香港機(jī)場合肥機(jī)場西藏機(jī)場第一百二十五頁,共194頁。四、飛行區(qū)分級(jí)

為了使機(jī)場各種設(shè)施的技術(shù)要求與運(yùn)行的飛機(jī)性能相適應(yīng),飛行區(qū)等級(jí)由第一要素的代碼和第二要素的代號(hào)所組成的基準(zhǔn)代號(hào)來劃分。第一要素是根據(jù)飛機(jī)起飛著陸性能來劃分飛行區(qū)等級(jí)的要素,第二要素是根據(jù)飛機(jī)主要尺寸劃分飛行區(qū)等級(jí)的要素。如B757-200飛機(jī)需要的飛行區(qū)等級(jí)為4D。

第一要素

第二要素

代號(hào)

飛機(jī)基準(zhǔn)飛行場地長度(m)

代號(hào)

翼展(m)主要起落架外輪外側(cè)間距(m)

1〈800A<15<4.52800---1,200B15--244.5--631,200---,1800C24--366--94>=1,800D36--529--14E52--659--14第一百二十六頁,共194頁。五、機(jī)場組成

民航機(jī)場主要由飛行區(qū)、旅客航站區(qū)、貨運(yùn)區(qū)、維修設(shè)施、供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施等組成。第一百二十七頁,共194頁。5.3.2跑道方案

跑道是機(jī)場飛行區(qū)的主體,是機(jī)場上最重要的工程設(shè)施,直接供飛機(jī)起飛和著陸滑跑之用。跑道方案1:單條跑道第一百二十八頁,共194頁。跑道方案2:平行跑道第一百二十九頁,共194頁。跑道方案3:端部錯(cuò)位的平行跑道第一百三十頁,共194頁。跑道方案4:增加垂直向跑道第一百三十一頁,共194頁。跑道方案5:四條平行跑道第一百三十二頁,共194頁。1.跑道的作用與構(gòu)成跑道按其作用分為:主要跑道、輔助跑道、起飛跑道等。①主要跑道:指在條件許可時(shí)比其他跑道優(yōu)先使用的跑道;②輔助跑道:指因側(cè)風(fēng)影響,飛機(jī)不能在主跑道上起飛著陸時(shí),供輔助起降用的跑道;③起飛跑道:指只供起飛用的跑道;另外,還有停止道、凈空道、滑行道等。北京奧運(yùn)會(huì)最為重要配套工程——首都機(jī)場3號(hào)航站樓機(jī)場跑道第一百三十三頁,共194頁。2.決定機(jī)場跑道長度的條件第一百三十四頁,共194頁。第一百三十五頁,共194頁。3.機(jī)坪與機(jī)場凈空區(qū)機(jī)坪主要有等待坪和掉頭坪;

等待坪供飛機(jī)等待起飛或讓路而臨時(shí)停放用;掉頭坪供飛機(jī)掉頭用;①機(jī)坪②機(jī)場凈空區(qū)定義

指飛機(jī)起飛著陸涉及的范圍,沿著機(jī)場周圍的一個(gè)沒有影響飛行安全的障礙物的區(qū)域.機(jī)場凈空區(qū)要求第一百三十六頁,共194頁。5.3.4航站區(qū)布局航站區(qū)主要由航站樓、站坪及停車場所組成。旅客航站區(qū)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)是機(jī)場工程的又一重要方面。旅客航站區(qū)主要有航站樓、站坪及停車場所組成。航站樓的設(shè)計(jì)涉及到位置、形式、建筑面積等要素。1.航站樓它供旅客完成從地面到空中或從空中到地面轉(zhuǎn)換交通方式之用。航站樓主要有以下五項(xiàng)設(shè)施組成:①連接地面交通的設(shè)施;②辦理各種手續(xù)的設(shè)施;③連接飛機(jī)的設(shè)施;④機(jī)場管理辦公室等;⑤服務(wù)設(shè)施,如餐廳等。第一百三十七頁,共194頁。

航站樓的型式:一般有一層式、一層半式、二層式三種。一層式航站樓的離港和到港活動(dòng)都在同一層平面內(nèi),適用于客運(yùn)量較小的機(jī)場。一層半式的航站樓是兩層,樓前車道是一層。通常第一層供到港旅客用,第二層供離港旅客用,適用于客運(yùn)量中等的機(jī)場。二層式是航站樓與樓前車道都是二層。通常第一層供到港旅客用,第二層供離港旅客用,適用于客運(yùn)量大的機(jī)場。

航站樓及站坪的平面型式有線型、廊道型(上海浦東國際機(jī)場)、衛(wèi)星型(原北京國際機(jī)場)、轉(zhuǎn)運(yùn)型等四種。航站樓的建筑面積根據(jù)高峰小時(shí)客運(yùn)量確定。面積配置標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)場性質(zhì)、規(guī)模及經(jīng)濟(jì)條件有關(guān)。目前我國可考慮采用的國內(nèi)航班為14~26/人,國際航班為28~40/人。第一百三十八頁,共194頁。迪拜國際機(jī)場的阿聯(lián)酋航空公司3號(hào)航站樓外觀。

第一百三十九頁,共194頁。2.站坪、機(jī)場停車場及貨運(yùn)區(qū)

貨運(yùn)區(qū)供貨運(yùn)辦理手續(xù)、飛機(jī)裝卸及臨時(shí)儲(chǔ)存等。黃山機(jī)場站坪昆明機(jī)場停車場第一百四十頁,共194頁。站坪設(shè)計(jì):站坪或稱客機(jī)坪,是設(shè)在航站樓前的機(jī)坪。供客機(jī)停放、上下旅客、完成起飛前的準(zhǔn)備和到達(dá)后各項(xiàng)作業(yè)用。

機(jī)場停車場設(shè)在機(jī)場的航站樓附近,停放車輛很多且土地緊張時(shí)宜用多層車庫。停車場建筑面積主要根據(jù)高峰小時(shí)車流量、停車比例及平均每輛車所需面積確定。高峰小時(shí)車流量可根據(jù)高峰小時(shí)旅客人數(shù)、迎送者、出入機(jī)場的職工與辦事人員數(shù)以及平均每輛車載客量確定。

機(jī)場貨運(yùn)區(qū)供貨運(yùn)辦理手續(xù)、裝上飛機(jī)以及飛機(jī)卸貨、臨時(shí)儲(chǔ)存、交貨等用。主要由業(yè)務(wù)樓、貨運(yùn)庫、裝卸場及停車場組成。貨運(yùn)手段由客機(jī)帶運(yùn)和貨機(jī)載運(yùn)兩種??蜋C(jī)帶運(yùn)通常在客機(jī)坪上進(jìn)行。貨機(jī)載運(yùn)通常在貨機(jī)坪上進(jìn)行。

第一百四十一頁,共194頁。站坪

機(jī)場停車場

貨運(yùn)

第一百四十二頁,共194頁。機(jī)場維護(hù)區(qū)及環(huán)境1.機(jī)場維護(hù)區(qū)是指飛機(jī)維修,供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施、求援和消防設(shè)施等設(shè)置的地方。2.機(jī)場環(huán)境問題分為兩個(gè)方面:二是機(jī)場營運(yùn)環(huán)境的保護(hù)。

一是機(jī)場周圍環(huán)境的保護(hù),使得機(jī)場建設(shè)和營運(yùn)不至于對周圍環(huán)境造成不良影響;二是第一百四十三頁,共194頁。第四節(jié)隧道工程一、引言1.概念

是修筑在巖體、土體或水底的,兩端有出入口的,供車輛、行人、水流及管線等通過的通道。但孔徑太小,屬于所謂管道范疇的除外。包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水(海)底隧道和各種水工隧道等。

1970年經(jīng)合組織(OECD)的隧道會(huì)議對隧道所下的定義為:以某種用途,在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸,修筑的斷面積大于2的硐室。隧道按用途可分為鐵路、公路交通和水力發(fā)電、灌溉等水工隧洞,也可用于上下水道、輸電線路等大型管路的通道。按地質(zhì)條件分為巖石隧道和土砂隧道第一百四十四頁,共194頁。英吉利海峽鑿?fù)ǚ▏と藙倮謩?/p>

英吉利海峽海底隧道

1994年5月6日,被譽(yù)為“世紀(jì)工程”的英吉利海峽海底隧道經(jīng)過6年半艱辛施工后,正式峻工通車。

從此,天塹變通途,西歐各國邊為一體,大大方便了英國與歐洲大陸的聯(lián)系。

這項(xiàng)巨大的工程包括兩條各長50.5千米、直徑7.6米的鐵路隧道,

分別供倫敦一巴黎客貨列車和運(yùn)載汽車的列車行駛,介于其間還有一條直徑為4.8米的中心服務(wù)隧道。

從倫敦到巴黎的列車運(yùn)行時(shí)間從原來的5小時(shí)(依靠輪渡)縮短為3小時(shí)。圖為隧道內(nèi)的貨運(yùn)列車。

第一百四十五頁,共194頁。甬臺(tái)溫鐵路客運(yùn)專線隧道

黃浦江外灘觀光隧道第一百四十六頁,共194頁。2.特點(diǎn)是交通運(yùn)輸線路穿越天然障礙的有效方法。穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜多變,工程定位、設(shè)計(jì)、施工方法要隨時(shí)作相應(yīng)調(diào)整。施工作業(yè)面窄,勞力設(shè)備受到限制,工業(yè)化、機(jī)械化施工要求高。造價(jià)昂貴。第一百四十七頁,共194頁。3.發(fā)展簡況

世界第一座交通隧道是公元前2180-2160年在巴比倫城中幼發(fā)拉底河下修筑的人行通道。我國古代(公元前8世紀(jì)-前3世紀(jì))建造有深達(dá)40m以上的銅礦礦井(豎井和斜井)19世紀(jì)20年代蒸汽機(jī)的出現(xiàn)以及鐵路和煉鋼工業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)了隧道工程的發(fā)展。1826-1830年英國在利物浦硬巖中修建了兩座最早的鐵路隧道。1843年英國在泰晤士河修建了第一條水底道路隧道。20世紀(jì)50年代,人們才總結(jié)出各種類型隧道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的基本原理,在土木工程中逐漸形成了一個(gè)獨(dú)立的工程領(lǐng)域。

第一百四十八頁,共194頁。八達(dá)嶺隧道竣工時(shí)工程人員合影第一百四十九頁,共194頁。4.主要施工方法

明挖法或圍堤明挖法(敞口開挖基坑,修建隧道后覆填)

鉆眼爆破法(適用于硬巖中開挖隧道)

盾構(gòu)法:盾構(gòu)為一鋼制圓筒,周邊設(shè)置千斤頂推向前方。

頂管法

沉管法:多用于水底隧道。第一百五十頁,共194頁。盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)管片第一百五十一頁,共194頁。頂管法施工第一百五十二頁,共194頁。1-預(yù)制的混凝土管;2-運(yùn)輸車;3-扶梯;4-主頂油泵;5-行車;6-安全護(hù)欄;7-潤滑注漿系統(tǒng);8-操縱房;9-配電系統(tǒng);10-操縱系統(tǒng);11-后座;12-測量系統(tǒng);13-主頂油缸;14-導(dǎo)軌;15-弧形頂鐵;16-環(huán)形頂鐵;17-已頂入的混凝土管;18-運(yùn)土車;19-機(jī)頭

第一百五十三頁,共194頁。頂管施工第一百五十四頁,共194頁。龐大的隧道施工設(shè)備第一百五十五頁,共194頁?!袼淼兰夹g(shù),對應(yīng)于修筑隧道過程的各個(gè)階段,可以大致分為:

調(diào)查計(jì)劃技術(shù)(有關(guān)地質(zhì)、水文等的調(diào)查和預(yù)測、測量等);

設(shè)計(jì)技術(shù)(指巖石力學(xué)、土力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料等);

施工技術(shù)(指開挖、運(yùn)輸、支撐襯砌的施工、地基改良、為改善施工條件而采用的特殊施工方法、安全衛(wèi)生等);

運(yùn)用技術(shù)(指照明、通風(fēng)、維修管理、防災(zāi)等)。

第一百五十六頁,共194頁。5.4.1.公路隧道1、公路隧道線路

公路隧道的平面線形和普通道路一樣,根據(jù)公路規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì),隧道平面線形一般采用直線,避免曲線。

隧道凈空:隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。第一百五十七頁,共194頁。公路隧道的各種主要斷面形狀公路建筑限界公路隧道橫斷面凈空

第一百五十八頁,共194頁。公路隧道通風(fēng)方式2、公路隧道通風(fēng)汽車排出的廢氣含有多種有害物質(zhì),如一氧化碳、氮氧化合物和煙霧粉塵等,其主要污染原因是CO。第一百五十九頁,共194頁。3、公路隧道照明●與一般部位的照明不同,公路隧道照明的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是晝間需要照明?!袼淼勒彰髦饕腥肟诓空彰?、基本部照明和出口部照明與連續(xù)道路照明構(gòu)成。●入口照明:為司機(jī)從適應(yīng)野外的高照度到適應(yīng)隧道內(nèi)的明亮度的照明。由臨界部、變動(dòng)部和緩和部構(gòu)成。

●出口照明:是汽車從較暗的隧道駛出至明亮的隧道外時(shí),為防止視覺降低而設(shè)的照明。第一百六十頁,共194頁。4、公路隧道施工施工的主要程序:第一百六十一頁,共194頁。施工方法:新奧法(NATM):新奧法的概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于1948年提出的,它是以既有隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論基礎(chǔ),將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法。挪威法(NMT):是20世紀(jì)90年代在西北歐隧道工程中發(fā)展起來的一種新方法,該法根據(jù)隧道質(zhì)量指標(biāo)Q值進(jìn)行圍巖分類并選定支護(hù),是對新奧法的完善、補(bǔ)充和發(fā)展。第一百六十二頁,共194頁。公路隧道世界最長的雙洞單向公路隧道,它北起西安市長安區(qū)青岔,南至商洛市所轄的柞水縣營盤鎮(zhèn),全長18.02公里,設(shè)計(jì)時(shí)速80公里。挪威洛達(dá)爾隧道——世界上最長的單洞公路隧道,全長約24.5公里。它位于挪威中部地區(qū),東起洛達(dá)爾城,西至艾于蘭城,是連接首都奧斯陸與第二大城市卑爾根的咽喉要道。

第一百六十三頁,共194頁。公路隧道第一百六十四頁,共194頁。5.4.2.鐵路隧道鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車車輛通行的建筑物。由洞口路塹(或引道)、洞門、洞身襯砌結(jié)構(gòu)和隧道內(nèi)外附屬構(gòu)筑物(道床、避車洞、水溝、照明、設(shè)置電氣化設(shè)備的洞室等)組成。1、地鐵隧道結(jié)構(gòu):淺埋區(qū)間隧道、深埋區(qū)間隧道。①淺埋區(qū)間隧道:多采用明挖施工,常用鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)。

第一百六十五頁,共194頁。2、站臺(tái)形式站臺(tái)是地鐵車站的最主要部分,是分散上下車人流、供乘客乘降的場地。站臺(tái)形式:島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)、混合站臺(tái)第一百六十六頁,共194頁。3、地鐵隧道施工地下鐵道沿城市主要街道布置,在市區(qū)或市郊修建。因此,施工方案的選取應(yīng)充分考慮地鐵對城市交通、建筑物拆遷以及對地面上下管線的影響,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面加以權(quán)衡比較。

地下鐵道的修建方法很多,概括起來有兩大施工方式,即明挖法和暗挖法。第一百六十七頁,共194頁。①明挖法●明挖法是淺埋地下通道最常用的方法,也稱作基坑法。它是一種用垂直開挖方式修建隧道的方法(對應(yīng)于水平方向掘進(jìn)隧道而言)?;臃ㄊ┕な侵笍牡孛嫦蛳麻_挖,并在欲建地下鐵道結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修建,然后在結(jié)構(gòu)上部回填土及恢復(fù)路面的施工方法?;蛘邚牡孛嫦?/p>

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