交通土建工程

交通土建工程本章內(nèi)容5.1道路工程5.2鐵路工程5.3飛機場工程5.4隧道工程5.1道路工程

道路工程的基本體系組成道路工程基本體系組成圖5.1道路工程2010年的目標：總里程達230×104km，高速公路達3.4×104km，其里程長度僅次于美國而躍居世界第二。從20世紀90年代開始，每年以3000km的速度增長，其建設規(guī)模和速度為世界罕見。5.1道路工程

瀘嘉高速公路：中國第一條高速公路。滬嘉高速公路的高速路段南起上海市區(qū)祁連山路，北至嘉定南門，全長18.5公里。加上兩端入城道路，全長20.5公里，寬45米，4車道，設計時速為120公里。這是一條全立交、全封閉、設施齊全的高等級公路。5.1.1道路的分類

道路按其使用特點可以分為：公路、城市道路、廠礦道路、林區(qū)道路以及鄉(xiāng)村道路。公路城市道路5.1.1道路的分類

5.1.1道路的分類

林區(qū)道路廠礦道路鄉(xiāng)村道路5.1.2公路建設一、公路的線形組成

路線方案是路線設計最根本的問題。方案是否合理，不但直接關系公路本身的工程投資和運輸效率，更重要的是影響到路線在公路網(wǎng)中是否能起到應有的作用，是否滿足國家的政治、經(jīng)濟、國防的要求和長遠利益。二、設計需考慮的參數(shù)5.1.2公路建設1.直線、圓曲線和緩和曲線是平面線形的主要組成要素。2.最小縱坡：為保證地面的排泄暢通，道路應具有一定的最小坡度。若滿足不了最小縱坡度，要采用其他的排水措施。3.最大縱坡：指在縱斷面設計中，各級道路允許采用的最大坡度值。它是道路設計中的一項重要指標。二、公路的結構建設路堤示意圖5.1.2公路建設三、路面結構圖

低、中級路面高級路面

5.1.2公路建設5.1.2公路建設

四、路面分類（按力學性質(zhì)分）

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，板體性好，在車輪的作用下路面的變形較小。5.1.3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

5.1.3高速公路

連霍高速公路

連霍高速公路（045國道）橫貫中國大陸的東、中、西部。連接江蘇連云港和新疆霍爾果斯，全長4395千米，途經(jīng)6個省，目前有41%的部分為高速公路，其它為一級公路，是中國建設的最長的橫向快速陸上交通通道，最終將成為中國高速公路網(wǎng)的橫向骨干。

5.1.3高速公路高速公路里程世界排名（至2006年底）：1.美國，8.8萬公里2.中國，4.5萬公里3.加拿大，1.65萬公里4.德國，1.1萬公里5.法國，1萬公里一、高速公路的線形設計標準

高速公路的幾何設計標準比其它等級的公路要求高，具體規(guī)定各國有所不同。

（1）最下平曲線半徑及超高橫坡限制普通公路與高速公路的轉彎線形的比較5.1.3高速公路

5.1.3高速公路

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％～5％，豎曲線極限最小半徑凹型為4000m，凸型為11000m。（3）線性要求線性要保持連續(xù)、調(diào)和和順暢。（4）橫斷面行車帶的每一行駛方向至少兩個車道，便于超車。二、高速公路的優(yōu)勢1、行車速度快、通行能力大2、物資周轉快、經(jīng)濟效益高3、交通事故少、安全舒適好4、帶動沿線地方的經(jīng)濟發(fā)展高速公路5.1.3高速公路三、高速公路建設存在的問題

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)境保護問題

5.1.3高速公路5.2鐵路工程在我國，鐵路建設自1876年英國商人在上海修建淞滬鐵路已經(jīng)開始，1949年，我國共有鐵路營運里程2.18萬公里，集中分布在東北和東部沿海地區(qū)，截至2002年底，全國鐵路營業(yè)里程達到7.2萬公里，形成延伸祖國東南西北的全國鐵路網(wǎng)。上海的磁懸浮鐵路興建運行成功，標志著我國鐵路建設已逐步邁上國際先進水平。

5.2鐵路工程

詹天佑出生于1861年3月17日，于1919年4月24日逝世，享年58歲。字眷誠，號達朝，漢族，廣東南海人，居住在湖南省。英文名：JemeTienYow；他是中國首位杰出的愛國鐵路工程師，負責修建了京張鐵路（北京——張家口）等鐵路工程，有“中國鐵路之父”“中國近代工程之父”之稱。另有中國詹天佑土木工程大獎、小學課文、電影等以詹天佑為名。

5.2鐵路工程

京張鐵路連接北京豐臺，經(jīng)八達嶺、居庸關、沙城、宣化至河北張家口，全長約200千米，是中國首條不使用外國資金及人員，由中國人自行完成，投入營運的鐵路。這條鐵路工程艱巨?，F(xiàn)為北京至包頭鐵路線的首段。京張鐵路是清政府排除英國、俄國等殖民主義者的阻撓，委派詹天佑為京張鐵路局總工程師（后兼任京張鐵路局總辦）。2009年是京張鐵路一百年紀念，現(xiàn)代京張鐵路沿線圍繞旅游主題開發(fā)，有關方面還將京張鐵路的申報文物保護單位，京張鐵路在1905年9月4日開工，1909年8月11日建成，10月2日通車，施工時間比原定縮短了兩年；而建造成本亦比原來預算（729萬兩白銀）節(jié)省了三十五萬兩白銀（也有一說是節(jié)約了二十八萬兩白銀）。這是中國人的一次飛躍。5.2鐵路工程世界鐵路里程排名（至2006年底）：1.美國，23萬公里2.俄羅斯，8.6萬公里3.中國，7.7萬公里4.印度，6.3萬公里5.加拿大，4.9萬公里5.2.1鐵路選線設計與路基一、鐵路選線設計眼鏡線

螺旋線二、鐵路路基設計1、橫斷面形式有：路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等，同公路工程。2、路基穩(wěn)定性：設計中要對路基的穩(wěn)定性進行驗算。

5.2.1鐵路選線設計與路基5.2.2高速鐵路

鐵路速度的分檔為：時速100～120km稱為常速；時速120～160km稱為中速；時速160～200km稱為準高速或快速；時速200～400km稱為高速；時速400km以上稱為特高速。日本、法國、德國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

日本的高速列車德國的高速列車英國的高速擺式列車法國的TGV高速列車5.2.2高速鐵路

5.2.2高速鐵路

鐵道部部長劉志軍在2009年11月17日對來訪的美國商務部部長駱家輝表示，到2012年，中國將有1.3萬公里高速鐵路投入運營。

有專家預計，提前在2012年建成的中國鐵路快速客運網(wǎng)絡將輻射全國70%的50萬以上人口城市，覆蓋7億多人口，以較大程度地滿足人們便捷出行的要求。按照鐵道部2008年年底調(diào)整的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，鐵道部將鋪設一個巨大的四縱四橫、時速在200公里以上的客運專線網(wǎng)絡，里程增至1.6萬公里，其中1.3萬公里將于2012年便可投入運營，屆時將形成以北京為中心，到全國絕大部分省會城市的1小時至8小時交通圈，給人們出行帶來極大便利。高鐵每公里投入達1.3億。5.2.3城市輕軌與地下鐵道

城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點：1、線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴；2、行車密度大，運營時間長；3、一般采用直流電機牽引，以軌道作為供電回路；4、曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小。倫敦地鐵視頻城市輕軌(上海明珠線)地下鐵道

5.2.3城市輕軌與地下鐵道

5.2.3城市輕軌與地下鐵道

京津城際鐵路：京津城際鐵路是中國最早開工建設并最先建成的第一條高標準鐵路客運專線，全長約120公里，鐵路設計最高時速為350公里。連接首都北京和天津兩大直轄市。該線路采用高新技術的系統(tǒng)集成。于2005年7月4日開工建設，2007年12月15日全線鋪通。2008年8月1日運營。全程直達運行時間約為30分鐘5.2.3城市輕軌與地下鐵道小知識：（1）全球只有紐約地鐵全天24小時運行。（2）韓國首爾地鐵是世界最繁忙的地鐵，每天運送旅客超過800萬人次。（3）巴西地鐵是世界上最干凈和最安全的。（4）俄羅斯莫斯科地鐵是世界上最大和最快的地鐵，列車速度可達120Km/h。5.2.3城市輕軌與地下鐵道

注意：地鐵有建于地下的、地面的、高架的；而輕軌鐵路同樣有建于地下、地面、高架的。兩者區(qū)分主要視其單向最大高峰小時。客流量地鐵能適宜的單向最大高峰小時客流量3～6萬人次，輕軌能適應的單向最大高峰小時客流量為1～3萬人次。5.2.3城市輕軌與地下鐵道世界著名地鐵排名：（1）英國倫敦（2）法國巴黎（3）俄羅斯莫斯科（4）西班牙馬德里（5）日本東京（6）韓國首爾（7）美國紐約（8）加拿大蒙特利爾（9）中國北京（10）中國香港5.2.4磁懸浮鐵路一、磁懸浮鐵路的由來

1、磁懸浮鐵路上運行的列車，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在線路上，利用電磁力進行導向，并利用直流電機將電能直接轉換成推進力來推動列車前進。

2、輪軌粘著式→非粘著式超高速鐵路

3、常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）與排斥式懸浮系統(tǒng)（EDS系統(tǒng)）二、磁懸浮列車的組成分為三部分：懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和導向系統(tǒng)5.2.4磁懸浮鐵路磁懸浮列車的組成

磁懸浮列車懸浮系統(tǒng)的組成示意圖

5.2.4磁懸浮鐵路磁懸浮列車推進系統(tǒng)的組成示意圖5.2.4磁懸浮鐵路導向系統(tǒng)是一種測向力來保證懸浮的機車能夠沿著導軌的方向運動。必要的推力與懸浮力相類似，也可以分為引力和斥力。在機車底板上的同一塊電磁鐵可以同時為導向系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)提供動力，也可以采用獨立的導向系統(tǒng)電磁鐵。

5.2.4磁懸浮鐵路日本的磁懸浮列車5.2.4磁懸浮鐵路

5.2.4磁懸浮鐵路

日本于1962年開始研究常導磁懸浮鐵路。2003年7月31日，在日本山梨縣的一處山野中，時速高達500km/h的磁懸浮列車首次進行了試驗。德國的磁懸浮列5.2.4磁懸浮鐵路

5.2.4磁懸浮鐵路1922年，德國的赫爾肯珀提出了電磁懸浮原理，并在1934年申請了磁懸浮列車的專利。德國從1968年開始研究磁懸浮列車，目前，德國在常導磁懸浮鐵路研究方面的技術已趨于成熟。5.2.4磁懸浮鐵路

我國對磁懸浮鐵路鐵路的研究起步較晚，1989年我國第一臺磁懸浮試驗列車，在湖南長沙的國防科技大學建成，試驗運行速度為10m/s。中國上海的磁懸浮列車5.2.4磁懸浮鐵路

5.2.4磁懸浮鐵路

上海磁懸浮列車由中德兩國合作開發(fā)的世界第一條磁懸浮商運線，2001年3月1日在浦東挖下第一鏟，2002年12月31日全線試運行，2003年1月4日正式開始商業(yè)運營。三、磁浮鐵路的優(yōu)缺點

優(yōu)點：1、克服了傳統(tǒng)輪軌鐵路提高速度的主要障礙，發(fā)展前景廣闊。2、速度高，可達400～600km/h3、列車能耗低5.2.4磁懸浮鐵路缺點：1、由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導向和驅(qū)動功能的，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。2、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。3、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。4、造價昂貴、不能利用既有線路以及速度優(yōu)勢不明顯。5.2.4磁懸浮鐵路5.3飛機場工程5.3.1機場概況一、民航運輸機1、干線運輸機：載客量>100人，航程>3000km2、支線運輸機：載客量<100人，航程200～400km萊特兄弟飛機視頻各類民航飛機Boeing777空中客車380協(xié)和超音速客機MD905.3.1機場概況二、民航機場分類和組成

1、機場分類:國際機場、干線機場、支線機場國際機場：指供國際航線用，并設有海關、邊防檢查、衛(wèi)生防疫、動植物檢疫和商品檢驗等聯(lián)檢機構的機場。干線機場：指省會、自治區(qū)首府及重要旅游、開發(fā)城市的機場。支線機場：指各省、自治區(qū)內(nèi)地面交通不便的地方所建的機場，其規(guī)模通常較小。2、機場的組成:主要由飛行區(qū)、旅客航站區(qū)、貨運區(qū)、機務維修設施、供油設施、空中交通管制設施、安全保衛(wèi)設施、救援和消防設施、行政辦公區(qū)。生活區(qū)、生成輔助設施、后勤保障設施、地面交通設施及機場空域等組成。5.3.1機場概況5.3.2機場的跑道方案機場跑道方案

(a)單條跑道(b)平行跑道(c)端部錯位的平行的跑道(d)增加垂直向的跑道(e)四條平行跑道一、跑道的分類與構成跑道按其作用可分為：主要跑道、輔助跑道、起飛跑道等三種。跑道的作用與構成包括：跑道道肩、停止道、跑道端的安全區(qū)、凈空道、滑行道等5.3.2機場的跑道方案二、機場跑道長度的限制條件5.3.2機場的跑道方案三、機坪與機場凈空區(qū)機坪：等待坪和掉頭坪機場凈空區(qū)：指飛機起飛著陸涉及的范圍，沿著機場周圍要有一個沒有影響飛行安全的障礙物的區(qū)域。國際民航組織對機場的凈空區(qū)專門的要求如下圖所示：5.3.2機場的跑道方案機場凈空區(qū)要求5.3.2機場的跑道方案5.3.3航站區(qū)布局航站區(qū)主要有航站樓、站坪及停車場所等組成。上海浦東國際機場一、航站樓

1、布局：平面布局和豎向布局2、主要型式：線型、廊道型(上海浦東國際機場)、衛(wèi)星型(原北京國際機場)、轉運型二、站坪、機場停車場與貨運區(qū)5.3.3航站區(qū)布局5.3.4機場維護區(qū)及環(huán)境一、機場維護區(qū)機場維護區(qū)是飛機維修，供油設施、空中交通管制設施、安全保衛(wèi)設施、救援和消防設施、行政辦公區(qū)等設置的地方。

二、機場環(huán)境問題1、機場周圍環(huán)境：聲環(huán)境、空氣環(huán)境、水環(huán)境2、機場營運環(huán)境：凈空環(huán)境、電磁環(huán)境、預防鳥擊飛機3、機場內(nèi)部環(huán)境：機場的內(nèi)部環(huán)境保護重點是聲環(huán)境，機場建筑物要進行合理的聲學設計。5.3.4機場維護區(qū)及環(huán)境5.4隧道工程

世界經(jīng)濟發(fā)展合作組織（OECD）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2m2的洞室。隧道的種類很多，按用途分,有鐵路隧道、公路隧道、公鐵兩用隧道等；按斷面形狀分,有圓形隧道、拱形隧道、卵形隧道、矩形隧道等；按位置分，有傍山隧道、越嶺隧道、水底隧道和地下隧道等；按襯砌結構分，有之墻式襯砌隧洞、曲墻式襯砌隧道、曲邊墻叫仰拱襯砌隧道等；按隧道內(nèi)鐵路線路數(shù)分，有單線隧道、雙線隧道和多線隧道等。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。

5.4隧道工程

英吉利海峽隧道視頻5.4.1公路隧道

一、公路隧道線路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

5.4.1公路隧道

二、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。通風方式的種類：5.4.1公路隧道

三、公路隧道施工

施工的主要程序:5.4.1公路隧道

施工方法：新奧法(NATM):新奧法的概念是奧地利學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)驗和巖體力學的理論基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法。挪威法（NMT）：是20世紀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Q值進行圍巖分類并選定支護，是對新奧法的完善、補充和發(fā)展。5.4.1公路隧道

5.4.2鐵路隧道

一、地鐵車站的站臺型式：島式站臺、側式站臺和島側混合式站臺。二、地鐵隧道施工地下鐵道的施工方法概括起來有兩大施工方式：明挖法和暗挖法。明挖法