1、第5章,交通土建工程,道路工程 鐵路工程,隧道工程,5.1,公路與城市道路工程,道路工程的概念,指通行各種車輛和行人的工程設施。,分類,根據(jù)其所處的位置、交通性質(zhì)、使用特點等可分為：,公路：指連接城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村和工礦基地之間主要供汽車行駛的道路。,城市道路：供城市各地區(qū)間交通用,廠礦道路：為廠礦服務用,農(nóng)村道路：野外鄉(xiāng)村地區(qū)間交通用,人行小路,北京珠海,同江三亞,上海成都,連云港霍爾果斯,兩縱,兩橫,我國國道干線系統(tǒng)的代號：北京向外輻射的有12條，代號第一個字取“1”，如北京至昆明為108國道。,由北向南的有28條，代號第一個字取“2”，如山海關至廣州為205國道。,由東向西的有30條，代號第一個

2、字取“3”，如上海至拉薩為318國道,一、道路的基本體系,公路,城市道路,二、道路的基本組成線路、路基、路面,線路,1.概念：線路由直線段和曲線段組成,道路由于受到自然環(huán)境與地物地貌的限制，在平面上有轉折，縱面上有起伏。在轉折點兩側相鄰處，為滿足車輛行駛順適、安全和速度要求，要有一定的曲線連接。,2.平面線形,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。,3.三種線段的技術要求,直線段不宜過長。否則引起駕駛員麻痹、疲勞。,圓曲線段半徑R不宜過小否則引起汽車向外滑移或傾覆。,緩和曲線長度也不能過小，應使汽車行駛所受離心力平穩(wěn)過渡。,4.線路縱斷面,通過線路中線的豎向剖面即沿著線

3、路的走向所作的剖面。,線路縱斷面反映了線路的起伏和設計線路的坡度。它由直線（坡度線上坡、下坡）和曲線（豎曲線，有凸和凹形）。同樣對線路縱向坡度和曲率也要符合公路規(guī)范提出的要求。,5.道路交叉口,道路與道路、道路與鐵路的相交處。,平面交叉口,簡單交叉口 拓寬路面式 環(huán)行交叉口,立體交叉口,分離式 互通式,二、路基,1.概念：道路路面下的基礎部分。,2.路基的三項技術要求,足夠的承載力和剛度。即不應發(fā)生過大的沉陷。,足夠的整體穩(wěn)定性，即不致產(chǎn)生路基的整體滑坍。,足夠的水溫穩(wěn)定性，即在地面水、地下水或冰凍時不致顯著地降低承載力。,3.路基的三種形式,自然地面起伏不平，為了使路面平順，有時需填土，有時

4、需挖土，出現(xiàn)了以下幾種形式：,路堤,路塹,填挖結合, 路基的幾何特征：高、寬、邊坡。, 路基的填挖高度, 路基的總寬度=行車道總寬+0.51.0m, 邊坡坡度的要求, 要十分重視路基排水,三、路面,1.概念：用筑路材料鋪在路基頂面，供車輛在其表面行使的一層或多層的道路結構層。,2.分類, 按荷載作用下路面的工作特征,柔性路面：如瀝青砼路面、瀝青貫入式碎（礫）石路面、泥（水泥）結碎石路面等,剛性路面：如砼路面。,半剛性路面：如用石灰或水泥穩(wěn)定土或石灰爐渣等材料建成的路面。, 按路面的質(zhì)量級別,高級、次高級、中級、低級。,柔性路面,剛性路面,3.路面結構,面層：要保證結構強度、剛度、不透水性、溫度

5、穩(wěn)定性、平整度、粗糙度和耐磨性。,聯(lián)結層：加強面層與基層的聯(lián)結，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置。,低、中級路面,高級路面,4.路面的橫斷面構造,為保證路面排水，路面要做成一定坡度。,高速公路和一級公路的橫斷面,二、三級公路的橫斷面,高速公路,定義: 具有四條以上車道，路中央設有中央隔離帶，分隔雙向車輛行駛，互不干擾，全封閉，全立交，控制出入口，嚴禁產(chǎn)生橫向干擾，為汽車專用，設有自動化監(jiān)控系統(tǒng)，以及沿線設有必要服務設施的道路。 1988年上海至嘉定高速公路建成通車1998年年均通車里程

6、超過4000公里2004年底，中國高速公路通車里程已超過3.4萬公里。,普通公路與高速公路的轉彎線形的比較,高速公路的特點,速度快：我國規(guī)定高速公路的設計行車速度最低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34倍。,安全性能高。交通事故死亡率為一般公路的1/31/2。,高速公路有很高的社會效益和經(jīng)濟效益,運輸效益高。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%，可承擔全國公路交通量的24%。,技術效益好。因高速公路線形條件好，路面平整，無橫向干擾，可降低機件磨損，減少技術保養(yǎng)開支，降低燃料消耗。,

7、高速公路的線形設計標準,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：不應當出現(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車道，便于超車。車道寬3.75m。中間帶全寬4.50m，地形受限制時分別為2.00m，2.50m和3.00m。,路緣帶0.75（0.5）m,行車道寬度3.75m,路肩寬度3

8、.25（3.0）m,5.2,鐵路工程,世界第一條蒸汽機車牽引的鐵路1825年在英國建立,我國的鐵路建設史,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。,19051908年，杰出的愛國工程師詹天佑領導建設我國第一條自行設計、自行施工的京張鐵路，全長201公里，長達1091m的“八達嶺”隧道是其中一項著名工程。,據(jù)1987年統(tǒng)計，我國鐵路已達55810km。隨著著名的成昆鐵路、京九鐵路、北京地鐵、上海輕軌鐵路明珠線的建成，標志我國鐵路建設進入新階段。,一、鐵路的基本組成 線路、路基、線路上部建筑,1.線路, 概念：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

9、心線所作的縱斷面狀況。, 線路組成：曲線采用圓曲線，考慮到離心力作用的影響，規(guī)定：,a.圓曲線和直線間插入緩和曲線 b.規(guī)定了最小圓曲線半徑, 關于限制坡度的概念,線路在縱斷面上設置上坡、下坡、平道。,鐵路線路在某區(qū)段上限制貨物列車重量的坡度，稱作限制坡度。,限制坡度定得越小，則所能牽引的列車重量越大，線路的運輸能力越大。,2.路基, 概念：是鐵路線路承受軌道和列車荷載的地面構筑物。, 基本型式,三種型式： 路堤、路塹、半路堤半路塹。, 路基頂面寬度的確定,由鐵路等級、軌道類型、道床標準、路肩寬度、線路間距等因素確定。,軌道類型按鋼軌每米重量分：70、60、50、43、38kg/m,直線行駛路

10、基橫斷面 曲線行駛路基橫斷面,3.線路上部建筑, 內(nèi)容,鋼軌、軌枕、道床、道岔。,作用承受車重、引導車行方向。標準長度兩種25、12.5m，標準軌距1435mm。,作用是鋼軌的支座，并保持鋼軌的方向和軌距。軌枕長度為2.5m。,采用碎石道碴道床。作用傳力均勻，阻止軌道位移，緩和列車沖擊作用，并便于排水。,道岔是鐵路線路、線路間連接和交叉設備的總稱。作用是控制線路轉向或越過與其相交的另一條線路。大都設在車站區(qū)。,最常用、最簡單的線路連接設備是普通單式道岔。,二、鐵路選線設計,1、基本走向：根據(jù)國家政治、經(jīng)濟和國防的需要，結合線路經(jīng)過的自然條件、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。 2

11、、空間位置：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、水利設施，來設計線路的空間位置。 3、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，總體上互相配合、全局經(jīng)濟合理。,線路空間位置的設計是指線路平面和縱斷面設計。 平面：鐵路中心線在水平面上的投影，由直線段和曲線段組成。 縱斷面：鐵路中心線在立面上的投影，由坡段和豎曲線組成。,三、高速鐵路,鐵路速度的分檔為： 時速100120 km 稱為常速； 時速120160 km 稱為中速； 時速160200 km 稱為準高速或快速； 時速200400 km 稱為高速； 時速400 km 以上稱為特高速。 日本、法國、德國

12、和英國等是當今世界高速鐵路技術發(fā)展水平最高的幾個國家。,1.概念：是指客運列車以超過200km/h的速度高速運行的鐵路。,4.發(fā)展情況：1964年10月建成的日本東海道新干線，是世界第一條高速鐵路。,2.優(yōu)點：節(jié)省能源、保護環(huán)境、安全、舒適、省時。,3.與常規(guī)鐵路的區(qū)別：彎道處曲線半徑大，在4000m以上。,1994.12.22我國建成第一條準高速鐵路 廣深高速鐵路建成通車。時速為160km。,規(guī)劃中的我國第一條高速鐵路京滬高速鐵路，全長1300km，實施全封閉、全立交。時速高達300km。,德國高速列車,法國的TGV高速列車,運行于巴黎-里昂高速鐵路的TGV,日本高速列車,四、城市輕軌與地下

13、鐵道,地下鐵道,城市輕軌(上海明珠線),城市輕軌和地下鐵道特點：,線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴，除了對車輛結構采取減震措施及修筑聲障屏以外，對軌道結構也要求采取相應的措施。 行車密度大，運營時間長，留給軌道的作業(yè)時間短，因而須采用較強的軌道部件，一般用混凝土道床等少維修軌道結構。 一般采用直流電機牽引，以軌道作為供電回路。為了減少泄漏電流的電解腐蝕，要求鋼軌與基礎間有較高的絕緣性能。 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造問題。,北京八達嶺磁懸浮旅游列車方案,五、磁懸浮鐵路,磁懸浮列車簡介 磁懸浮列車是利用電磁學中磁極間產(chǎn)生吸引力、

14、排斥力的作用原理，以直線電動機作為推動力前進的新型交通工具。 磁懸浮列車運行時懸浮于軌道上面，保持一定的間隙，因而沒有輪軌摩擦及粘著極限速度等問題。其優(yōu)點是：不接觸軌道、無摩擦、運行安全、平穩(wěn)舒適、無噪聲，可以實現(xiàn)全自動化運行。它啟動后39秒即可達到最大速度，最高時速已達552公里。據(jù)德國科學家預測，到2014年，磁懸浮列車采用新技術后，時速將達到1000公里。 此外，由于采用電力驅(qū)動，磁懸浮列車的速度最終能與飛機媲美，其單位能耗卻僅為飛機的一半；而且，磁懸浮列車的發(fā)展也不受能源結構限制（特別是燃油供應），無任何有害氣體排放。,磁懸浮列車技術不足：,由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導向和驅(qū)動

15、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間的運行考驗。 常導磁懸浮技術的懸浮高度較低，因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結構方面的要求較超導技術更高。 超導磁懸浮技術由于渦流效應懸浮能耗較常導技術更大，冷卻系統(tǒng)重，強磁場對人體與環(huán)境都有影響。,德國的磁懸浮列車,5.3,隧道工程,一、概述,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。包括交通運輸方面的鐵路、道路、水（海）底隧道和各種水工隧道等。,楊浦電廠取水工程,2.特點,是交通運輸線路穿越天然障礙的有效方法。,穿越的地質(zhì)條

16、件復雜多變，工程定位、設計、施工方法要隨時作相應調(diào)整。,施工作業(yè)面窄，勞力設備受到限制，工業(yè)化、機械化施工要求高。,造價昂貴。,八達嶺隧道口前石拱橋,上海市大連路隧道工程，使用兩臺直徑為11.22米的超大型盾構機施工。 建成后為雙向四車道，設計車速為每小時40公里，通行凈高4.5米。隧道線路總長約2.5公里。 施工中采用了冰凍法加固等新技術，日最大推進達15米。 工程總投資16.55億元。,大閣山隧道全長496米，開挖高度18米，開挖跨度22米，凈寬18米，單跨雙向四車道，是目前國內(nèi)單孔跨度最大的公路隧道。工程造價為3806.52萬元。,3.發(fā)展簡況,世界第一座交通隧道是公元前21802160

17、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世紀前3世紀）建造有深達40m以上的銅礦礦井（豎井和斜井）,19世紀20年代蒸汽機的出現(xiàn)以及鐵路和煉鋼工業(yè)的發(fā)展，促進了隧道工程的發(fā)展。18261830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50年代，人們才總結出各種類型隧道工程規(guī)劃、設計和施工的基本原理，在土木工程中逐漸形成了一個獨立的工程領域。,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）,盾構法：盾構為一鋼制圓筒，周邊設置千斤頂推向前方。,頂管法,沉

18、管法：多用于水底隧道。,龐大的隧道施工設備,5、隧道結構,洞身：隧道結構的主體部分。 襯砌：承受地層壓力，維持巖體穩(wěn)定，阻止坑道周圍地層變形的永久性支撐物。它由拱圈、邊墻、托梁和仰拱組成。 洞門：位于隧道出入口處，用來保護洞口土體和邊坡穩(wěn)定，排除仰坡流下的水。它由端墻、翼墻及端墻背部的排水系統(tǒng)所組成。,二、各類隧道簡介,1.鐵路隧道,組成,由洞口路塹（或引道）、洞門、洞身襯砌結構和隧道內(nèi)外附屬構筑物（道床、避車洞、水溝、照明、設置電氣化設備的洞室等）組成。,大瑤山隧道是我國鐵路隧道最長的,長14.295km.,隧道內(nèi)的線路可用單向坡或雙向坡,隧道襯砌的橫斷面,2.公路隧道,類別：按隧道所處的位置分為山嶺道路隧道；水底道路隧道；城市道路隧道。,道路隧道要盡量設計成直線。隧道內(nèi)縱坡不宜大于3.5%,也不應小于0.3%。,道路隧道要有較完善的通風、照明、防災等附屬設施。,發(fā)展情況：據(jù)西歐、日本等13個國家的統(tǒng)計資料，長度超過3km的已有105座，最多的國家為日本，29座，最長的為瑞士與意大利間的穿越阿爾卑斯山的圣哥達隧道，長16.918km,單孔雙車道。,四川成渝高速公路隧道長5006m,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,公路隧道通風,公路隧道空氣污染造成危害的主要原因是一氧化碳道路隧道要有較完善的通風、照明、防災等附屬設施。 通風方式