1、安新高速公路改扩建工程施工组织设计石家庄铁道大学毕业设计安新高速公路(安阳段)扩建工程施工组织设计The construction organization design of Anxin expressway extension project 2014 届 交通运输 学院专 业 交通工程 学 号 20101879 学生姓名 申红培 指导教师 张慧丽 吴景龙 完成日期 2014年 5 月 30 日毕业设计成绩单学生姓名申红培学号20101879班级交1001-4专业交通工程毕业设计题目安新高速公路（安阳段）扩建工程施工组织设计指导教师姓名张慧丽吴景龙指导教师职称 副教授讲师评 定 成 绩指导
2、教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩： 院长签字： 年 月 日毕业设计任务书题目安新高速公路（安阳段）扩建工程施工组织设计学生姓名申红培学号20101879班级交1001-4专业交通工程承担指导任务单位交通运输学院导师姓名张慧丽导师职称副教授本题目主要是针对G4京港澳高速公路的改扩建工程，进行高速公路改扩建方案设计，具体内容和要求如下：一、设计主要内容：1.当前路段的交通分析及评价；2.预测未来交通组成和增长情况，并进行分配预测；3.确定改建方案，包括扩建方案，结构设计方案，施工交通组织方案；4.技术经济比较。二、基本要求：1.熟悉高速公路改扩建的基本步骤和相关理论；2.熟悉道路交通规划理论
3、和方法；3.熟悉路基路面施工工艺、施工方案、施工组织；4.熟练应用CAD绘图。三、研究方法：1.了解项目背景，包括施工影响区的经济，人口以及环境等问题；2.查找国内以及国外在改建方面的理论和经验；3.参考以往改建工程案例；4.结合本工程实际情况，完成结构设计四、进度计划：第1周第2周：熟悉设计资料，查找相关资料，完成开题。第3周第6周：学习国内，国外在改扩建方面的理论和经验（完成外文翻译）；现状分析和交通预测。第7周第10周：完成结构设计；第11周第12周：整理设计说明书，准备答辩教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目安新高速公路（安阳段）扩建工程施工组织设计学生姓名申红培学号20
4、101879班级交1001-4专业交通工程一、研究背景：京珠高速公路安阳至新乡段于1994年9月开工建设，1997年11月建成交付使用，是一条功能齐全、全封闭、全立交的四车道高速公路，是京珠高速河南境内最繁忙的段落，也是交通量年均增长速度最快的路段，目前其过境压力日益突出，其公路服务水平逐渐下降，已不能满足经济发展的要求，改扩建工程势在必行。二、国内外研究现状：1.国内现状:我国继2000年完成广州至佛山高速公路改扩建后,沪杭甬高速公路浙江段,沈大高速公路,沪宁高速公路等高速公路改扩建工程也相继完成;黑龙江省投资60亿对佳木斯至双鸭山、牡丹江至绥芬河等高速公路进行改扩建;广东省广佛高速公路雅瑶
5、至谢边段、佛开高速公路、广韶京珠南高速及广三高速公路已相继进入项目实施阶段。因此,如何对已建成高速公路的进行改扩建,以提高现有高速公路的服务等级和通行能力,是目前面临的一个重要课题。已有高速公路的改扩建必定是未来10多年新的建设热点,因此,借鉴已有高速公路改扩建工程的经验,可以更好的为高速公路的改扩建项目服务,从而提高高速公路改扩建工程的质量。2.国外现状：在发达国家，环境与公共关系对道路改建项目的重要性越来越突出的体现出来，国外研究越来越多的侧重于扩建项目如何减少对自然环境和公众生活的影响，如何与公众有效的沟通，如何利用先进技术参与工程等问题。在扩建项目的方案比选上技术已经日臻成熟。三、主要
6、工作：首先，通过对安新高速安阳段的交通现状进行调查并对该段交通量进行预测，从而确定扩建方案及其技术标准，在此基础上针对该段扩建工程涉及到的路基、路面的加宽拼接方式、各自特点及条件等方面的重点技术问题进行研究并提出最佳扩建方案。四、预期结果：提出一套完整、可行的最佳扩建方案。 指导教师签字时 间年 月 日摘要我国高速公路发展迅速,但随着交通量的快速增长,越来越多高速公路的服务水平和通行能力已不能满足日益增长的交通量的需求。因此,现有高速公路的改扩建必定是今后的建设热点。本设计以安新高速公路改扩建工程为背景介绍了交通量预测、改扩建方案确定、施工组织、交通组织等一系列高速公路改扩建工程中的主要步骤。
7、首先，通过对安新高速安阳段的交通现状进行调查并对该段交通量进行预测，从而确定扩建方案及其技术标准。其次，详细研究该段扩建工程涉及到的路基、路面的加宽拼接方式、各自特点及条件等方面的重点技术问题并提出相应解决方案。最后，结合计算所得工程量和实际情况完成施工组织设计。关键词：高速公路改扩建 交通量预测 施工组织AbstractChinese highway develops Rapidly, but with the rapid growth of traffic, service levels and capacity of more highways can not meet the incr
8、easing traffic demand. Therefore, renovation and expansion of the existing highway construction must be hot in the future.The design of the extension program of Anyang to Xinxiang expressway describes the background traffic forecast, renovation and expansion plan was finalized, construction organiza
9、tion,traffic organization，and a series of main steps in the expansion project.First, survey the Traffic situation of Anyang to Xinxiang expressway and predict the traffic section to determine the extension of the program and its technical standards. Secondly, study focused on the technical issues re
10、lated to the expansion project of the roadbed, road widening splicing, their characteristics and conditions and other aspects and propose the solutions. Finally, accomplish the construction design with the calculated amount and the actual completion of the project.Key words: expressway rebuilding an
11、d extending traffic forecast construction organization第1章 绪论1.1 研究的背景随着我国经济社会不断发展，国内已有多条高速公路实施或正在实施改扩建，各省陆续提出部分路段将实施改扩建。高速公路建设高潮即将过去，养护高潮已经到来，扩能改造已经拉开序幕。改扩建工程和养护工程的施工组织有别于新建项目，必须对交通组织方案和施工组织方案进行深入研究，才能保证工程顺利进行。我国高速公路改扩建需求来临较早，主要是由于受建设条件、建设理念、道路状况与养护需要、服务要求等诸多因素制约，同时存在车况及实载率差异造成的混合行驶、驾驶行为不规范、交通量持续快速增
12、长的客观原因。高速公路作为经济运输动脉，影响或制约沿线产业布局和城镇规划，与沿线居民生产生活环境密切相关，高速公路改扩建工程必须在短时间内完成，最大限度减轻交通干扰。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状我国继2000年完成广州至佛山高速公路改扩建后,沪杭甬高速公路浙江段,沈大高速公路,沪宁高速公路等高速公路改扩建工程也相继完成;黑龙江省投资60亿对佳木斯至双鸭山、牡丹江至绥芬河等高速公路进行改扩建;广东省广佛高速公路雅瑶至谢边段、佛开高速公路、广韶京珠南高速及广三高速公路已相继进入项目实施阶段。因此,如何对已建成高速公路的进行改扩建,以提高现有高速公路的服务等级和通行能力,是目前面临
13、的一个重要课题。已有高速公路的改扩建必定是未来10多年新的建设热点,因此,借鉴已有高速公路改扩建工程的经验,可以更好的为高速公路的改扩建项目服务,从而提高高速公路改扩建工程的质量。1.2.2 国外研究现状美国在高速公路建设上取得的成就是有目共睹的。二战以来，因国防要求，美国开始在国内大规模的建设高速公路，到20世纪60年代中期，美国的高速公路网基本成型。随着经济的发展，交通量的不断增加，20世纪70年代中期以后至80年代中期，美国面临了一轮大规模的高速公路改造。这期间，对扩建方案的研究主要集中在具体项目中的工程技术领域。随着对道路扩建问题总结的深入，1983年在由TRB组织在美国召开了公路扩建
14、工程专题国际会议，该会议比较完整的总结和集中了发达国家近10来年对高速公路扩建的技术方法。但会议主要集中在结构拼接和施工方法上的总结。在方案设计比选以及几何设计没有过多的介绍。在80年代末之后到今天，在发达国家，环境与公共关系对道路改建项目的重要性越来越突出的体现出来，国外研究越来越多的侧重于扩建项目如何减少对自然环境和公众生活的影响，如何与公众有效的沟通，如何利用先进技术参与工程等问题。在扩建项目的方案比选上技术已经日臻成熟。第2章 项目概述安阳至新乡高速公路是京珠高速国道主干线的河南境内的重要组成部分，北接京珠高速河北段，南接刚建成的京珠高速公路新乡至郑州段，是河南省南北向最为繁忙的运输通
15、道，是河南省经济发展的基轴之一。京珠高速公路安阳至新乡段于1994年9月开工建设，1997年11月建成交付使用，是一条功能齐全、全封闭、全立交的四车道高速公路，是京珠高速河南境内最繁忙的段落，也是交通量年均增长速度最快的路段，目前其过境压力日益突出，其公路服务水平逐渐下降，已不能满足经济发展的要求，改扩建工程势在必行。(1) 规模现状 安新高速公路全长133km，路基宽26m。1994年9月开工建设，1997年11月28日建成交付使用，总投资20.3亿元，是一条功能设施齐全、全封闭、全立交的四车道高速公路。安新高速按照中华人民共和国交通部公路工程技术标准(JTJ001-97)平原微丘、四车道高
16、速公路标准建设。计算行车速度120Km/h，路基宽26m；最大纵坡1.19%，最小平曲线半径2500m；全线共设桥梁85座(全部为空心板)，其中特大、大桥16座，中小桥59座；设涵洞181道，其中板涵94道，管涵83道，箱涵4道：互通式立交7处，为喇叭式和苜蓿叶两种形式；分离式立交50座；通道144道，全部为盖板通道；全线设服务区2处，收费站11处(有6处为三个半苜蓿叶立交形成双侧收费站)，其中一处主线收费站，十处匝道收费站。安新高速公路原为分散排水，未做泄水槽、排水沟等几种排水设施。(2) 交通现状安新高速公路自全线开通运营以来，以其高速、平稳、畅通的优质服务承担着繁重的运输任务，1999年
17、2003年安阳至鹤壁段交通平均增长率为6.13%，鹤壁至新乡段为5.84%。2003年全线平均日交通量达到19000pcu/日，平均增长率5.97%。其中货车为75%，平均增长率4.80%；客车为25%，平均增长率10.02%。该路段属京珠线河南境最繁忙的段落，交通量年均增长速度也是最大的路段。(3) 道路现状近几年，由于大吨位、大流量连续荷载作用，路面及部分桥面系出现了较为严重的破损，多出进行挖补整修，尤其是行车部分，37%的路面已经挖补过，20022004三年内桥梁维修多大93座，占总桥梁的65%。因此，公路实际服务水平大幅下降，行车安全受到直接影响。安新高速从使用年限看，也已接近大修期。
18、(4) 服务水平安新高速公路在现状交通量条件下，计算服务水平为二级；但由于多出维修以及交通量中大吨位货车比例居高不下，实际道路服务水平应为三级或三级以下。根据初步分析，安新高速公路2010年预测交通量为35000辆/日；从2010年开始，计算服务水平将低于二级。众所周知，在当前经济发展阶段，大吨位货车在公路运输中仍将维持一定的比例。因此，在未来交通环境下，道路的实际服务水平仍然低于计算服务水平。针对安新高速公路，2010年之后，但从服务水平分析，已经不能满足高速公路的服务水平要求。第3章 交通量预测3.1 预测方法和思路概述3.1.1 预测的基本说明根据交通部颁发的水运、公路建设项目可行性研究
19、编制办法的规定，公路项目交通量预测年限为项目建成后20年。本项目建设工期为2005-2007年上半年，2007年下半年正式开通，因此交通量预测年限为2007年-2027年，结合国家及各省市制定远景规划的阶段划分，报告确定预测特征年为2007年，2010年、2020年和2027年。3.1.2 未来项目交通量构成一般来讲，项目远景交通量由三部分构成，即通道内竞争线路自然增长的趋势交通量在项目上的分流，项目建成后将影响区域经济，产生带动作用从而诱导发生的诱增交通量，项目从其他运输方式上分流的转移交通量。鉴于项目为高速公路改建项目，趋势交通量主要为项目现有交通量的自然增长，此外，分析项目项目所处地区的
20、运输环境和路网构成，可以看出在现有安阳至新乡高速公路通道内，与项目总体走向一致的公路为国道G107，目前，该辅道交通量已基本趋于饱和，随着交通需求的快速增长，南北方向的交通量相当部分将转移到高速公路上，以上即构成本项目的交通转移量。项目建成后，由于交通设施硬件条件的改善，不仅会改变路网内交通量的分布格局，同时诱发新的交通需求，即产生项目的诱增交通量。项目所在运输通道中，目前平行的其他运输方式主要为京广铁路，在后续交通量预测中将对铁路转移量进行分析。3.1.3 预测方法概述本项目供录取时型转移交通量预测拟按照“四阶段法”进行，即：区域交通出行现状调查分析;未来出行量发展预测；区域交通出行量分布；
21、交通出行量路网分配。具体的交通量预测过程如图3-1所示。 图3-1 交通量预测工作流程图区域交通出行现状调查分析以现有道路交通量观测资料和交通出行起讫点调查(OD调查)为主，参考其他资料综合分析评价。交通量增长与经济发展密切相关，经济发展的速度将决定交通量增长速度，同时交通基础设施的改善又将促进区域的经济发展，二者相辅相成。为此，在未来出行量发展预测过程中，将在项目影响区区域社会经济发展发展预测的基础上，通过分析两者之间的关系预测交通量的增长。未来区域交通出行量分布是根据交通出行量分布现状，按照“福莱特法”反复迭代进行的。本项目诱增交通量的预测，将在其他项目经验的基础上，根据本项目实际情况通过
22、其占公路转移交通量的比率来确定。交通出行量的路网分配是在拟合未来区域公路网的基础上，以行程时间、距离和费用组成的综合总抗为判断指标，按照有容量限制的增量加载分配法进行路网分配得到的。鉴于项目为高速公路为改建项目，自建成以来，铁路转移交通量已经逐步发生，两种交通方式分担比例现基本趋于稳定，即使项目改建后对分担比例有一定的影响，但其在未来年交通量组成的所占比例很小，所以本项目暂不考虑来自铁路运输方式的转移交通量。3.2 通道交通调查3.2.1 道路交通量观测资料在项目主要影响区域内，主要由项目老路京珠国道主干线安阳至新乡段。国道G107承担区域南北向交通量，为掌握通道内交通流变化规律，在这些道路中
23、，没有安阳柏庄、安阳郭村、鹤壁京广、淇县城关、卫辉唐庄及京珠国道主干线安阳至新乡段断面流量观测站(详见图3-2)等多处常年间隙式交通量观测站。图3-2 项目地理位置图3.2.2 起讫点专项调查(1) 调查日期2001年3月7日 星期三(2) 调查时间OD调查：24h OD调查点调查时段为早8:00次日早8:00，OD调查点调查时段为早6:3018:30。交通量调查：所有OD调查点交通量观测时间为早8:00次日8:00.。通过以上工作，进而掌握了机动车出行的流量、流向和客货流量、所运货物的种类、运输效率等交通运输特性。(3) 车型划分及折算系数OD调查中各种车型划分及折算系数如下表3-1。表3-
24、1 车型分类表车型划分标准折算系数车型划分标准折算系数小货车0.5吨1小客车12座1.5大货车7吨2拖挂车3(4) OD区划分按照本项目的道路连接关系，结合区域行政区划，将影响区分为30个小区，其中与项目距离较近的区域划分的比较细，反之较粗。OD调查点的布设囊括了项目的各个主要路段、通道的两端以及其他可能涉及的范围。因此OD表能较为详细的反映该项目的交通流分布状况。(5) OD数据的整理和汇总为得到年平均日交通量的起讫点分布状况，需将调查的样本交通量进行换算，公式为： (3-1)式中：i区至j区的年平均日出行量 i区到j区的OD调查出行量 OD调查样本的放大系数，即1/抽样率 日昼比(对于本次
25、调查，取值为1) 月不均匀系数 周不均匀系数其中月不均匀系数、周不均匀系数根据河南省各地交通量观测站资料得到，日昼比根据当天交通量观测记录得到。根据调查数据在内页调试中对现状OD进一步核实、调整，具体方法为：将初步推算出的现状OD表按交通增长率增长至2004年，之后分配于反应现状公路网状况的路网文件，计算得到通道内各路段交通量，与各路段观测流量相比较，经反复调试，使两者在一定的精度内吻合，继而得到2004年汽车出行OD。表3-2 2004年货车出行OD表 表3-3 2004年客车出行OD表(6) 车型构成分析经计算得到的区域内各种车型构成比例情况见表3-4。表3-4 通道车辆构成比例表绝对比例
26、折算比例货车小货15.27%16.82%中货25.69%28.41%大货10.61%11.73%拖挂车8.56%14.20%合计60.07%71.17%客车小客27.72%15.33%大客12.21%13.50%合计39.93%28.83%合计100%100%由以上数据可以看出，区域内小客和中货居多，小客车占到总出行量的27.72%，其次中货占25.69%，说明中短途交通量较大，而大货和拖挂车所占比例较小，分别占10.61%和8.56%，在全部出行中，客车出行占39.93%货车占60.07%。(7) 运输效率分析经计算得到的区域内各种车型车辆运输效率情况见表3-5。表3-5 通道汽车运输效率表
27、车型分类平均吨(座)位实载率货车小货1.381.207中货4.791.098大货9.021.101拖挂车10.031.248平均5.211.15客车小客5.610.631大客23.710.816平均11.090.69由表中数据可以看出，各类货车的实载率都大于1，其中拖挂车尤其严重，这主要是大量运煤车所致。考虑到一定的空车率，则超载现象更加严重。客车的实载率低于货车，表明旅客的出行条件有所改善。但大客车的实载率为81.6%，说明也有超载现象。3.3 远景交通发展预测3.3.1 项目影响区经济发展预测报告拟根据历史资料和时间序列分析结果，结合政府部门规划指标，来确定未来年份项目影响区域经济发展水平
28、，由于不同的增长曲线具有不同的增长特征，为更好的反映影响区未来经济增长状况，报告以“最小残差平方和”作为选择增长曲线的最优准则，经过对七种常见增长曲线的对比分析，得知二次曲线及直线较好地反映了样本的发展趋势，报告取二次曲线预测值的加权平均作为项目的经济发展依据。模型回归方程见表3-6。表3-6 时间序列回归模型回归模型公式相关系数Rn直线Y=20.2031x-40104.02680.9920.684二次曲线Y=0.1470x2-566.6510x+545561.88600.9920.684不难看出，项目影响区GDP时间序列拟合程度较好，先关系数均在0.9以上，报告认为可以采用。两种模型预测值的
29、加权平均作为经济发展方案的主要依据，考虑到对区域未来经济发展规律的宏观把握，根据区域经济发展规划对预测值的适当修正，作为项目经济发展方案的最终依据。预测结果表3-7。表3-7 影响区GDP增长率2002-20052005-20102010-20202020-20277.94%6.70%5.25%3.94%3.3.2 交通增长率分析交通和经济密切相关，特别是公路交通，即可作为一种单一运输方式而独立存在，又是其他各种运输方式得以完全实施的条件，可以认为作为复式联动与综合运输的桥梁与纽带，公路运输的水准直接反映了一个区域经济的发达程度，二者相辅相成，相互影响。因此报告中拟用经济指标与公路交通运输指标
30、的相关分析，结合一定的弹性系数分析，从而以规律易寻、计划性强的经济指标指导处交通指标的发展规律。报告认为国内生产总值统计数据较为完整，且能够准确反映区域综合经济水平，适宜作为经济指标；由于通道交通量较为全面的反应区域交通出行特性而作为先关分析交通参数，并以此作为交通增长的主要依据。公路运输快速、灵活、门到门的运输特点，适合小批量、高附加值货物的运输要求，此外，高速公路的建设，将使区域公路运输在中短途运输中占主导地位，并且随着高等级公路逐步结网，其将逐步在长途运输中发挥主要作用，未来公路运输也将承担更多货物运输。项目主要影响区内藏有丰富的煤炭等矿场资源，这也将给公路运输提供更多的运输需求。从经济发展角度看，经济发展初期表现为粗放式经营，物质交换以大批量、低附加值的原始材料为主，随着经济发展由粗放式经营向节约型转化，物质交换以小批量、高附加值的科技产品为主，导致弹性系数逐渐降低。参照以上相关分析结果结合对未来发展趋势的定性分析，报告预测未来客货增长系数见表3-8。表3-8
