调研报告1.课题的背景和意义高速公路不仅是交通运输现代化的重要标志，同时也是一个国家现代化的重要标志。
而选线合理与否将直接关系到一个国家、地区的经济效益，社会效益和环境效益。
作为解决路线起终点间繁忙交通运输的高速公路，更是现在道路发展的重点对象。
本次我的课题是应用相关设计软件完成高速公路大河湾至马家标段的线型设计、路基路面结构设计及附属设施设计。
高速公路设计要从结构和几何两大方面进行研究。
在结构设计上要求用量小的投资，尽可能少的外来材料及养护力量，使它们在自然力及车辆荷载的共同作用下，在使用年限内保持良好状态，满足使用要求。
道路的几何设计取决于几何构造，一是道路宽度的构成，二是线形的几何构成。
几何设计要考虑的因素有：汽车在运动学及力学方面是否舒适、安全；在视觉及运动心理学方面是否良好；与环境风景是否协调；从地形方面看在经济上是否妥当。
正确选线的意义在于节省材料资源，保护环境等。
当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好。
沿线有多个石灰厂，产量大、质量好。
另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富。
该条高速公路的全面建设，将为当地的交通运输及出行带来极大的便利，有利于缓解现有的交通压力，促进沿线资源优势转化为经济优势，带动贫困地区尽快脱贫致富的需要，使当地的物产资源能够及时有效地输出，对提高沿线地区居民的生活质量。
本线路的建设在很大程度上带动了当地旅游业的发展，极大程度开发本地区鸣河河滩，山谷的旅游资源，并且带动餐饮，住宿等一系列旅游服务行业的发展，对促进当地的经济发展有着重大意义。
2.国内外发展现状2.1发展规模高速公路，一般指时速在80公里以上的公路，要求路面平顺，纵坡极小，双向在4车道以上，中间设隔离带，路面采用沥青混凝土或水泥混凝土铺设。
目前全世界已有80多个国家和地区拥有高速公路，通车总里程超过了23万公里。
第一名是美国，美国于1937年开始修筑宾夕法尼亚州收税高速公路，长257公里。
目前，美国拥有约10万公里高速公路，居世界第一。
已完成以州际为核心的高速公路网，其总里程约占世界高速公路总里程的一半，连接了所有5万人以上的城镇。
美国的高速公路建设，有一套评估、规划立项、投融资以及维护管理的机制，每个项目的认证至少要两年时间。
高速公路建设资金投入的比例为州政府19.6%，地方县市77.4%，联邦政府3%，平时维护费用主要由州政府负责。
第二名是中国，截至2011年底我国高速公路总里程达8.5万公里。
根据我国交通运输“十二五”规划，到2015年，国家高速公路通车里程将达到10.8万公里。
截至目前，据2017年3月份发改委宣布，我国高速公路运营里程达到13万公里，居世界第一。
中国台湾于1978年底建成基隆至高雄的中山高速公路长373公里。
1988年10月31日，上海至嘉定18.5公里高速公路建成通车，使中国大陆有了高速公路。
此后，我国高速公路建设突飞猛进：2004年8月底突破了3万公里，比世界第三的加拿大多出近一倍。
我国目前用于高速公路建设的资金主要来源于各种专项税费和财政性资金(如车购税、养路费、国债、地方财政等)、转让经营权、直接利用外资、通行费收入、企业自筹资金以及国内外银行贷款。
其中银行贷款占了很大比重。
第三名是加拿大，共修建了1.65万公里高速公路，而且不征收车辆通行费，所以路上也没有收费站、检查站。
2.2 国内外施工流程国内外高速公路的施工流程大致相同。
施工工艺如下：(1)道路工程施工前期准备：放样测量、场地清理（2）路基填筑：路堤填筑实行“三阶段：准备阶段→施工阶段→竣工阶段; 四区段：填筑区→平整区→碾压区→检验区；八流程：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→凉晒→碾压密实→检验签证→路基整形”的施工工艺，使施工质量严格控制在规范要求的范围内，确保质量目标的实现。
（3）针对不同的基层，采用不同的施工方法。
如石灰粉煤灰土底基层、石灰粉煤灰碎石基层均采用场拌法进行施工。
水泥稳定碎石基层基层厚度为18cm，单侧路幅基层使用两台SUPER－1800 摊铺机一次摊铺完成。
沥青砼面层上面层沥青混凝土中的沥青采用改性沥青SBS(I-C), 下面层沥青混凝土中的沥青应符合“重交通道路石油沥青技术要求，可用两台SUPER-1800 型摊铺机一个头作业完成。
（4）路基排水设计的目的就是将影响路基强度及稳定性的地下水及地面水及时排出公路范围。
路基排水设施主要由排水垫层、边沟、排水沟、截水沟、盲沟、渗沟、涵洞等组成，并与原有沟渠、河流等相连。
设计应遵循塘路分家、路田分家的原则，使高速公路排水系统自成体系。
3.课题设计的相关软件本次毕业设计不同于以往的课程设计，不再采用简单的纸上定线的方法，而是采用相应的软件进行设计，以提高设计的精度和准度。
经调研，本次设计决定采用纬地三位道路设计软件进行设计。
纬地道路设计软件是基于AutoCAD的基础上进行设计选线的，根据目前软件开发情况，采用最新的版本纬地道路设计V7.0和与之相匹配的AutoCAD 2010.纬地道路交通辅助设计系统数模版，集成了平面自动拟合工具。
该技术可根据旧路全路段测量数据（平面点位）自动拟合，快速获得全线的平面线形设计数据，并输出平面拟合报告，其中详细记录了每个点的拟合误差，以及拟合平面线形的技术指标统计数据。
该技术集成纵断面自动优化设计工具，可对新建公路和旧路拟合项目进行纵断面自动拉坡设计。
通过设置道路等级、设计车速、横断面基本参数、边坡平均坡度、工程量基本参数、最大、最小指标（最大纵坡、最小纵坡、和最大最小竖曲线半径等）等其它控制参数进行纵断面拟合计算，该技术自动计算出10个优化方案，并自动筛选计算出纵断面设计的最佳方案，得到纵断面设计数据文件以及纵断面拟合报告。
该技术集成了全新研发的横断面详细设计技术，采用模板设计技术，内置多种横断面组件，可定制各种组合型式的横断面及其频繁变化；采用模板绘图技术，支持各种设计习惯和要求的设计成果表达方式，并支持多种语言文字的设计图表。
该技术设计与绘图输出分离，使得设计变更和修改更加灵活方便。
该技术融合强大的三维建模技术，作为二维转三维设计的核心部分。
该技术采用独立的计算机内存分配和应用模块，创新性的开发了数模构网排序检索技术，该技术可根据电子地形图、或者三维地形点数据，快速构建三维的海量数据DTM模型，可为各等级道路剖切纵、横断面地面线数据，为道路设计各环节便捷提供基础资料。
同时也提供了二维地形图三维化处理工具以及数模编辑优化等工具。
DTM技术的应用，可减少大量的外业工作量，明显缩短工作周期，大幅度提高设计效率。
该技术集成强大的三维互动设计模块，用户可同时看到平纵横以及路线三维效果图。
无论平面还是纵断面线形进行调整，所有数据与图形都会实时同步刷新。
该技术突破传统先平后纵再横的调线方式，为路线方案优化提供了一个有力的工具，可起到事半功倍的效果。
基于数字地面数模技术，利用项目平、纵、横等基础数据资料，可快速建立道路相关所有实体（如：地面、道路、边坡、边沟、护栏、桥梁、隧道等）三维模型，输出任意视点位置的全三维路线透视图，并且为三维虚拟仿真动画制作提供了完整的基础模型。
4.工程概况高速公路工程包括路基工程、路面工程、桥梁工程、涵洞工程、挡防工程，交通安全工程、绿化工程等。
高速公路的设计要根据所设计工程的自然条件、社会条件、经济条件、工程规模等来确定其下属各个工程的设计和施工规划。
4.1自然条件本设计的公路地处祁东山和霍林山之间，一侧傍水，一侧靠山，为典型的丘陵河谷区，总体地势为西北低，东南高。
主要山脊走向呈西北～东南向，最高山峰为霍林山，海拔1750米，最底点位于镇山中部附近的大河湾与鸣河的谷地，海拔1550米，相对高差200米。
因受构造活动和水流侵蚀，地形切割十分剧烈，河谷发育，沟壑纵横。
依据成因类型、形态和组成物质三者的不同组合，将本区内发育的地貌单元划分为河流侵蚀堆积河谷平原、侵蚀剥蚀小起伏中山、侵蚀剥蚀大起伏中山三个大地貌单元。
根据含水介质及水动力条件将区内分为以下两种种类型：（1）第四系孔隙潜水主要分布在吕吕河、鸣河与兑子沟、后子沟、小松子沟的分流阶地。
第四系孔隙水主要赋存于河流漫滩、阶地及斜坡堆积层。
含水岩性为砂类土及碎石类土。
漫滩及较宽阔的一级阶地因良好的赋存条件，一般富水性强，水质好，地下水位变化大；斜坡堆积层基本不含水，在厚度大地形平坦处可能存在少量上层滞水，但分布非常有限。
孔隙潜水主要受大气降水补给，蒸发排泄或排给河水。
高阶地和斜坡堆积层因粘性土雨季时常在局部滞流成湿地或渗水成溪流，水量不大也储存不均匀，但却是引起斜坡小型溜塌或浅层滑动的主要因素。
（2）碎屑岩裂隙水主要分布基岩中低山区。
含水层岩性为石炭、二叠、三叠、侏罗系的砂岩及节理裂隙发育的包括风化裂隙、构造节理及断裂构造带，因受岩性影响分布很不均匀，一般软质岩如泥岩、页岩等多为风化裂隙微含水，硬质岩则为构造裂隙含水，如砂岩等，其含水性也很弱，很少见地下水露头。
4.2社会经济状况根据调查研究，预计通车后公路沿线年交通量平均增长率γ=3%。
该地区处于Ⅲ2区，为粘质土，稠度为1.0。
当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好。
沿线有多个石灰厂，产量大、质量好。
另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设。
当地最大冻土深度80cm。
沿线没有不良地质情况。
预测该路竣工后第一年的交通组成如下页表1。
表1 交通组成情况表4.3结合地形地貌综合考量线路起点位于祁东山东北处鸣河河畔的大河湾站，该地区地貌为河流侵蚀堆积河谷平原，地势平坦开阔。
线路沿河畔近直线到达祁东山东南处，要通过鸣河支流吕吕河需要架桥到达对岸。
建桥方案有两种，一是垂直于河岸以最短距离到达河对岸，线路绕过山咀继续定线，二是沿线路大致方向建设桥梁并进行定线。
前者桥梁工程量小，但需要额外展线。
后者桥梁工程量大，并且后续线路地势较高，填挖方可能较大，因此需综合比选。
线路进入镇山，此处的岩质为艾虎洼岩，存在碎屑岩裂隙水，镇山东部，即高草沟梁附近，地势较低，地貌为侵蚀剥蚀小起伏中山，含水介质及水动力条件为第四系孔隙潜水。
南节沟处需架桥或修建涵洞通过，在镇山山脚，有村落堂尔上村，线路定线穿过村落时，既要方便交通，又要注意避免对现有设施建造物及农田造成过多的影响。
5.设计目标及设计内容为了使此次所设计的高速公路具实用、美观、安全性、舒适性于一体，达到此条高速公路能产生最大化的经济效益，并且投入最小化的资本的设计目标。
根据公路路线设计规范和公路工程技术标准的规定，需要进行对以下几个方面内容进行设计：1）平面线性设计根据所给地形图，按照路线起终点位置及控制点进行定线；并计算各平面线性要素。
确定路线长度，标定整点桩号。
导出逐桩坐标表；直线、曲线、转角表。
2）纵断面设计根据平面线位置，绘整桩号处的地面高程线，按照规范标准拉坡，进行纵断面线型设计，计算相应整桩号点、变坡点、曲中点高程以及各竖曲线参数值等。