方案比选与平丘区选线课件.ppt

1,本章学习要点：本章主要学习公路选线的原则、步骤；路线方案比较、平原地区选线、山岭区选线、丘陵区选线。,第五章 选线,第一节 概述第二节 路线方案比较第三节 平原地区选线第四节 山岭区选线第五节 丘陵区选线,2,第一节 概述,公路选线：根据路线的基本走向和技术标准的要求，结合当地的地形、地质、地物及其他沿线条件和施工条件等，选出一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的公路中心线工作。一、 选线原则1多方案论证、比选； 2技术指标与工程量综合考虑； 3少占田地；4正确运用标准，搞好平、纵、横的结合 ；5保护自然生态环境和重要历史文物遗址；6查清工程地质和水文条件对路线的影响；7路桥综合考虑；,3,第一节 概述,8因地制宜，采用分离式路基；9考虑施工条件对选定路线的影响；10重视环境保护。二、选线的步骤 一条路线的选定是一项由大到小、由粗到细、由轮廓到具体、逐步深入的工作。一般要经过以下三个步骤。1.全面布局 全面布局是解决路线基本走向的工作。就是在起讫点及中间必须通过的据点间寻找可能通行的“路线带”，并确定一些大的控制点，连接起来即形成路线的基本走向。 全面布局是通过路线视察，经过方案比较来解决的。,4,第一节 概述,2逐段安排 这是在路线基本走向已经确定的基础上，进一步加密控制点，解决路线局部方案的工作。即是在大控制点间，结合地形、地质、水文、气候等条件，逐段定出小控制点。 逐段安排路线是通过踏勘测量或详测前的察看路线来解决的。3具体定线 经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。具体定线就是根据技术标准和路线方案，在逐段安排的小控制点问，结合自然条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，反复穿线插点，具体定出路线位置的工作。这一步更深入、更细致、更具体。具体定线由详测时的选线组来完成。,5,第二节路线方案比较,方案比较是选线中确定路线总体布局的有效方法，在可能布局的多种方案中，通过方案比较和取舍，选择技术合理、费用经济、切实可行的最优方案。 根据方案比较的深度上的不同，可分为原则性方案比较和详细的方案比较两种。一、原则性方案比较 从形式上看，方案比较可分为质的比较和量的比较。对于原则性的方案比较，主要是质的比较，多采用综合评价的方法，这种方法不是通过详细计算经济和技术指标进行的比较，而是综合各方面因素进行评比。主要综合的因素有： 1路线在政治、经济、国防上的意义；2路线在铁路、公路、航道等网系中的作用；,6,第二节 路线方案比较,3沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；4其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。二、详细的方案比较 详细的方案比较是在原则性方案比较之后进行的量的比较，它包括技术和经济指标的详细计算。一般多用于作局部方案的分析比较。1技术指标的比选1）路线长度及其延长系数（1）路线总延长系数 式中：L路线方案的实际长度，m； L0路线起、终点间的直线距离，m。,7,第二节路线方案比较,（2）路线技术延长系数式中：L1路线方案中各大控制点间的直线距离，m。2）转角数。包括全线的转角数n（个）和每公里的转角数（个km）。3）转角平均度数。转角是体现路线顺直的一种技术指标，转角平均数按下式计算：式中： 转角平均度数，； 任一转角的度数，； 全线的总转角数。,8,第二节 路线方案比较,4）最大与最小平曲线半径，m；5）回头曲线的数目，个；6）最大与最小纵坡；7）最大与最小竖曲线半径，m；8）与既有公路及铁路的交叉数目（包括平面交叉和立体交叉）；9）限制车速的路段长度（指居住区、小半径转弯处、交叉点、陡坡路段等）。2 经济指标的比选1）路基土石方工程数量；2）桥涵工程数量（大桥、中桥、小桥涵的座数、类型及其长度）；3）隧道工程数量；4）挡土墙工程数量；5）征占土地数量及费用；6）拆迁建筑物及管线设施的数量；,9,第二节 路线方案比较,7）主要材料数量；8）主要机械、劳动力数量；9）工程总造价；10）投资成本效益比；11）投资内利润率；12）投资回收期。三、方案比较的步骤和实例1方案比较1）收集资料；2）在小比例地形图上布局路线，初拟方案；3）室内初步比选，确定可比方案；4）实地视察、踏勘测量；5）进一步比选，确定推荐方案。,10,第二节 路线方案比较,2方案比较实例,11,第二节 路线方案比较,图5-1为某干线公路，根据公路网规划要求按三级公路标准修建，视察后拟定了四个方案进行比较，各方案的技本经济指标汇总于表5-1。 比选结果，第三、四方案过于偏离总方向，较第一、二方案增加了100150km，虽能多联系两、三个县市，但对发展地区经济起的作用不大。而且第三方案线形指标较低，将来改建难以利用原有路线；第四方案又与现有高压电缆线连续干扰，不易解决。因而三、四方案不宜采用。第二方案虽路线最短，但与铁路干扰严重，施工不方便，且占地较多，最后推荐路线较短、线形标准较高，用地最省，造价也较低的第一方案。,12,第二节 路线方案比较,路线方案比较表 表5-1,13,第二节 路线方案比较,接上表,14,第三节 平原区选线,15,第三节 平原区选线,一、自然特征1地面起伏不大，一般自然坡度都在3以下；2耕地较多，农田水系沟渠纵横交错；3居民点多，建筑设施多，交通网系较密；4不良地质现象较少，有时会遇到软土和沼泽地段；5排水困难，地面易积水，地下水位较高；6河流较宽阔，河道平缓。二、路线特征 平原地区地形对路线限制不大，路线的平、纵横三方面的几何条件能容易达到，路线布置主要是考虑地物障碍问题。路线的特征是：平面线形短捷顺直，以直线为主体线形，弯道偏角一般较小，平曲线半径较大；纵断面上坡度平缓，以矮路堤为主。,16,第三节 平原区选线,三、布设要点1正确处理路线与农业的关系解决好路线与农田规划，农业灌溉水利设施的关系，是平原区选线时的关键问题（图52） 。注意筑路与造田、护田相结合（图53） 。2处理好路线和桥位的关系大中桥（路线控制点）路桥综合考虑，选择有利的桥位布设路线（图54） 小桥涵原则上应服从路线走向3处理好路线与城镇居民点的关系国防公路与高等级干道远离城镇,17,第三节 平原区选线,较高等级的公路避免直穿城镇、工矿区和居民密集区等级较低经地方同意可穿越城镇，但要有足够的视距和必要的路基宽度及交通设施。4注意土壤水文条件低洼地区，尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以使路基具有较好的水文条件；在排水不良的地区布线时，要保证路基最小填土高度；路线要尽量避开较大的湖塘、水库、泥沼等，不得已时应选择最窄、最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取措施保证路基稳定。5注意利用老路，并与铁路、航道及已有公路运输相配合。6注意就地取材和利用工业废料。,18,第四节 山岭区选线,一、自然特征1、地形条件山高谷深、地形复杂。2、地质条件岩石多、土层薄、地质复杂。3、水文条件雨季暴雨集中，流速快、流量大、冲刷和破坏力很大。4、气候条件气候多变。 路线的走向明确，顺山沿水方向和横越山岭方向。路线布设时，一般以纵断面线形为主安排路线，其次才是横断面和平面。,19,第四节 山岭区选线,二、沿溪线1、路线特点沿溪线的有利条件是：路线走向明确，河床纵坡较小，平面受纵面线形的约束较小容易争取较好的线形；砂、石材料丰富，用水便利；溪岸两侧居民点密集，沿溪线能更好地为沿线居民点服务。沿溪线的不利条件是：路线临水较近，受洪水威胁较大；峡谷河段，路线线位摆动余地小陡岩河段，工程艰巨，工程量集中，工作面狭窄，测设、施工困难；沿溪线线位低，往往要跨过较多的支沟，桥涵及防护工程较多；与农田争地；河谷两岸通常处于路基病害如滑坡、岩堆、崩塌、泥石流的下部，路线通过时，容易破坏山体平衡，给公路的设计、施工、养护、运营带来困难。,20,第四节 山岭区选线,2、布线要点1）河岸的选择地形、地质、水文条件路线应优先选择台地较宽、支沟较少、地质水文条件较好的一岸。气候条件走阳坡面和迎风面。城镇、工矿和居民点的分布除高等级公路和国防公路以外，一般路线应选在工矿企业较集中、村镇较多、人口较为密集的一岸，以促进山区的经济发展和方便居民出行。其他因素 具备上述有利条件的一岸即为选线时应走的河岸，但这些有利的条件可能不在一岸，而交替出现在两岸，此时就需要深入调查，进行技术论证和经济比较，最终确定一条合理的方案。（图5-5）,21,第四节 山岭区选线,2）线位的高度低线位：是指高出设计洪水位不多，路基一侧临水很近的布线方案。低线位主要优点是：一般情况有较宽的台地可以利用；地形较好，平面线形较顺适，纵面不需要较大的填挖，容易达到较高的指标；路线低，填方边坡低，边坡较稳定，路线活动的余地较大，跨河时利用有利条件和避让不利条件较容易；养护和施工用水、材料运输均较方便。低线位主要缺点是：线位低，受洪水威胁大，防护工程较多；低线位多在沟口附近跨越支沟，桥涵较多；路线与农田矛盾较大，处理废方较为困难。高线位：指路线高出洪水位较多，完全不受洪水威胁的布线方案。高线位的主要优点是：不受洪水影响；废方易于处理，当采用台口路基时，路基比较稳定。,22,第四节 山岭区选线,高线位的主要缺点是：路基挖方往往较大、废方多；由于线位高，路线势必随着山形走势绕行，平面线形指标低；跨河时线位高，构造物长大，工程费用高；支挡、加固工程较多；施工、养护用料取水较困难。 综上比较，高线弊多而利少，在洪水位允许、无特殊困难时，一般以低线位为主 。3）桥位的选择跨主河路线布局问题跨支流局部方案问题利用河曲河段跨河（图5-6）利用“S”形河段跨河（图5-7）改善桥头线形（图5-8）,23,第四节 山岭区选线,3、河谷断面路线的布设1）开阔河谷路线有三种走法：沿河线：如图5-9中的实线方案。路线坡度均匀平缓，并对保村护田有利。但一般路线较长，路基受洪水威胁较大，防护工程大。傍山线，如图5-9中点画线方案。占田少，路基远离河岸，故较稳定且无防护工程。但纵面线形略有起伏，土石方工程稍大。是常采用的一种方案。中穿线，如图5-9中的虚线方案。线形好，路线短，标准较高。但占田较多，路基稳定性差，施工时需换土，一般不宜采用。,24,第四节 山岭区选线,2）狭窄河谷 沿河岸自然地形，绕山嘴、沿河弯布线。 按直线布线。如图5-10所示。 3）陡崖峭壁河谷 （1）绕避：当岩壁陡峻又很长，路线无法直穿时，只能采取绕避。绕避方案有绕走对岸、绕走岩顶和另找越岭垭口三种方案，如图5-11所示。（2）直穿陡崖峭壁 与水争路、侵河筑堤。 硬开石壁等特殊措施通过。,25,第四节 山岭区选线,通过技术经济比较考虑可考虑在石壁上开挖出路基形成半山洞，或采用隧道、半山桥及悬出路台等措施通过，如图5-12所示。图5-13为某公路半山洞示意图。4、急流及跌水河段 河床纵坡陡峻时，河床纵断面在短距离内突然下落几米至几十米，形成急流、跌水，这时的河床纵坡远远陡于路线纵坡的允许值，为了尽快降低线位，避开陡峻的山腰线，布线时应利用平缓的山坡地形和支谷展线来降低线位，如图5-14所示。5、不良地质地段的路线布设 沿河两岸的滑坡、崩塌、岩堆、泥石流等是较为常见地质病害。路线通过这些地带时、应遵循：避强制弱加强调查、综合防治的原则。,26,第四节 山岭区选线,三、越岭线 越岭线是指公路走向与河谷及分水岭方向横交时所布设的路线。1、路线特点 特点是路线需要克服很大的高差，路线的长度和平面位置主要取决于路线纵坡的安排。因此，越岭线选线中，是以路线纵断面为主导的。越岭线有利条件是布线不受河谷限制，布线较为灵活；越岭线不受洪水威胁和影响，路基稳定，沿线的桥涵及防护工程较少。越岭线不利条件是里程较长、线形差、指标低；越岭线的线位高，远离河谷，施工和运营条件较差。2、布设要点 1）垭口的选择,27,第四节 山岭区选线,垭口是分水岭山脊上的凹形地带（又称作鞍部），由于标高低，常常是越岭线的重要控制点。垭口的位置 垭口位置的选择应在符合路线基本走向的前提下，与两侧路线展线方案一起考虑。首先选择标高较低、而且展线后能很快与山下控制点直接相连的垭口。其次再考虑稍微偏离路线方向，但是接线较顺、增加路线里程不多的垭口。 如图5-15，A、B控制点间有C、D两个垭口，从平面位置看，C垭口在AB直线上，D垭口稍微偏离在AB直线方向，但从符合路线基本定向来看，穿D垭口比穿C垭口反而展线短些，而且平面线形较好。因此，D垭口比C垭口更有优势。,28,第四节 山岭区选线,垭口的高度 垭口与其山下控制点的高差，直接影响路线展线长度、工程数量大小及运营条件。在展线条件相同时，垭口降低的高度和缩短的里程有如下的关系： 式中：展线的平均坡度，一般可取55.5。垭口的展线条件 垭口选择要与侧坡展线条件结合考虑。选择时，如有地质稳定、地形平缓有利于展线的侧坡，即使垭口位置略偏或垭口较高，也应比较，不要轻易放弃。2)过岭标高 过岭标高是越岭线布局的重要控制因素。不同的控制标高，不仅影响工程大小，路线长短，线形标准。而且直接关系到垭口两端的展线布局。如图5-16所,29,第四节 山岭区选线,示，由于选用了不同的挖深出现了三个展线方案：甲方案浅挖9m，需设两个回头弯道；乙方案挖深13m，只需设一个回头弯道；丙方案挖深20m，不需要设回头弯道，顺山势展线即可。丙方案线形好，路线最短，有利于行车。(1)决定过岭标高的因素 垭口及两侧的地形 垭口的地质条件 松软土侵蚀型垭口：如图5-17，这是由坡积或沉积形成的土层，经长期侵蚀而形成的山脊低凹地。当土质松软、地下水较严重时，不宜深挖。并在可能条件下尽量绕避。软弱岩层垭口：如图5-18，一般岩层外倾侧的边坡渗水性强、稳定性差，常引起顺层滑坡，不宜深挖。,30,第四节 山岭区选线,构造破碎带垭口：由地层褶曲部或断层带经侵蚀风化所形成的垭口，如图5-19。这类垭口岩层破碎、地表水容易下渗，路基及边坡稳定性差，是地质条件最差的地带。特别是图中(b)、(c)两种垭口最为不利。对这类垭口一般应绕避，必须通过时，不能深挖，并结合岩层破碎程度、风化情况、断层及地下水状况慎重决定开挖深度，并要采取加固及排水措施。(2)过岭的方式有以下三种 浅挖低填垭口山坡平缓、容易展线、垭口地带的地形宽而且厚时深挖垭口垭口比较瘦削时 隧道穿越垭口地挖深较大时3）展线布局 越岭展线的形式 （图5-20）,31,第四节 山岭区选线,自然展线。图中I方案，当山坡平缓、地质稳定时，以适当的纵坡，绕山嘴、沿侧沟来延展路线、克服高差的展线方式。回头展线。图中方案，利用回头曲线延展路线克服高差的布线方式。一般较肥厚的山包、山脊平台、平缓的山坡、山沟、山坳及岔谷间的缓坡台地均是回头的有利地形。如图5-21所示的地形均适合于布置回头曲线。螺旋展线。当路线受到地形、地质限制，需要在某一处集中提高或降低一定高度才能充分利用前后的有利地形时，可以采用螺旋展线的方式。（2）展线布局的步骤 拟定路线的大致走向 试坡布线分析、落实控制点，决定路线布局 3.展线示例,32,第四节 山岭区选线,四、山脊线1、路线特点山脊线是指大致沿分水岭方向所布设的路线。山脊线的有利条件是： 当山脊条件好时，山脊线一般里程短，土石方工程量小；水文、地质条件好，路基病害少，稳定； 地面排水条件好，桥涵人工构造物少。山脊线的不利条件是； 线位高，远离居民点，服务性能差； 山势高、海拔高、空气稀薄，冬季云雾、积雪、结冰较大，对行车和养护都不利；远离河谷，砂石材料及施工用水运输不便。,33,第四节 山岭区选线,2、布设要点1）控制垭口的选择 在山脊上，连绵布置着很多垭口，每一组控制垭口代表着一个方案。因此，选择控制垭口是山脊线布线的关键。一般当分水岭顺直，起伏不大时，几乎每个垭口均可暂作控制点。地形复杂，山脊起伏较大且较频繁，各垭口高低悬殊时，则低垭口即为路线控制点，而突出的高垭口可以舍去。在有支脉的情况下，相距不远的并排垭口，则选择前后与路线联系较好、路线较短的垭口为控制点。选择垭口时，还应与两侧布线条件结合起来考虑。,34,第四节 山岭区选线,2）试坡布线垭口间平均纵坡不超过规定，如中间无太大的障碍，应以均匀坡度沿侧坡布线。若中间遇障碍，则可以加设中间控制点，调整坡度，向两端垭口按均匀坡度布线。垭口间平均纵坡超过规定时，为利用山脊地形展线，选线时，应根据地形、地质条件，采用填挖、旱桥、隧道等工程措施来提高低垭口，降低高垭口。也可利用侧坡、山脊有利地形作回头展线或螺旋展线。,35,第五节 丘陵区选线,36,第五节 丘陵区选线,一、丘陵区的自然特征 丘陵区是介于平原区和山岭区之间的地形。 微丘区起伏较小，地面自然坡度在20以下，山丘、沟谷分布稀疏，坡形缓和，相对高差在100m以内，而且有较宽的平地可以利用。 重丘区起伏频繁，相对高差较大，地面自然坡度在20以上，山丘、沟谷分布较密，而且具有较深的沟谷和较高的分水岭，路线平、纵面部分受地形的限制。二、路线特征1、丘陵区选线的特点局部方案多 需要路线平、纵、横三方面相互协调、密切配合路基形式以半填半挖为主,37,第五节 丘陵区选线,2、丘陵区路线布设的方式平坦地带走直线 斜坡地带走匀坡线 （图521）起伏地带走中间（图522）,38,第三节 平原区选线,图中蓝线方案穿经稻田区，路线短、线形好，但占耕地多、建筑路堤取土距离较远；红线方案的长度略有增加，但避开了大片稻田区，沿山坡布线，路基稳定，又可以节约土方数量。当路线标准不是太高时，应采用虚线方案。,图5-2 路线方案比较示意图,39,第三节 平原区选线,图5-3改移河道示意图,40,方案与河沟正交跨越，但线形曲折，不利于行车；方案路线直接，但桥位处于河曲段，跨河不利；方案桥位虽倾斜，比方案桥略长，但路线顺适，故为可取方案。,第三节 平原区选线,图5-4 桥位方案比较示意图,41,第四节 山岭区选线,图5-5 跨河换案比较线,甲方案集中开挖一段石方后，仍坚持走左岸；乙方案是为了避让两处陡崖，而选择了跨河走右岸，但是右岸前方不远处，出现了更长、更陡的山崖，还需要重新再换回到右岸，在约3km的路段内，为了跨河，需要修建两座中桥。甲方案为终选方案。,42,第四节 山岭区选线,图5-6 利用河曲跨河,路中线,河流,43,第四节 山岭区选线,图5-7 利用“S”形河段跨河,路中线,44,第四节 山岭区选线,图5-8 桥头线形改善,斜交改善线形,杓形桥头线,45,第四节 山岭区选线,图5-9 开阔河谷路线布设,46,第四节 山岭区选线,图5-10 狭窄河谷布线方案,47,第四节 山岭区选线,方案需要有适当的展线地形，方案需要附近有适当的越岭垭口。这两种方案的持点是：展线使路线增长，纵面线形上而复下，纵坡较大，并且过渡段的土石方工程也较大。方案避免了上述缺点，但增加了两座桥。,图5-11 绕避陡崖峭壁的方案,48,第四节 山岭区选线,图5-12 特殊措施通过陡崖地段布线图a）半山洞 b）隧道 c）悬出路台 d）半山桥,49,第四节 山岭区选线,图5-13 半山洞路线实例,50,第四节 山岭区选线,图5-14 急流河段展线,51,第四节 山岭区选线,图5-15 垭口位置的选择,52,第四节 山岭区选线,图5-16 垭口不同挖深时的路线方案,53,第四节 山岭区选线,图5-17 松软土侵蚀垭口,54,第四节 山岭区选线,图5-18 软弱岩层垭口,55,第四节 山岭区选线,图5-19构造破碎带垭口a）背斜侵蚀垭口 b）向斜侵蚀垭口 c）断层破碎带垭口,56,第四节 山岭区选线,图5-20 越岭线展线形式,57,第四节 山岭区选线,图5-21 适合布置回头曲线的地形,58,第五节 丘陵区选线,图5-21 匀坡线,59,第五节 丘陵区选线,图5-22 起伏地带路线方案,60,沿河路线选线,61,自然展线,62,回头展线,