工學(xué)路基路面工程概論第1頁/共52頁1234567道路工程發(fā)展概況路基路面結(jié)構(gòu)的功能要求影響路基路面穩(wěn)定的因素路基土的分類公路自然區(qū)劃路基水溫狀況及干濕類型路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能目錄第2頁/共52頁1.1道路工程發(fā)展歷史第一節(jié)道路工程發(fā)展概況道路的發(fā)展可粗分為四個(gè)階段：第一階段：供行人和牛馬及其它獸類行走、馱運(yùn)貨物的階段。此時(shí)期的道路通常稱為小路或小徑(Trail)。第二階段：供蓄力車輛和行人通行的大道(CartWay)階段。在中國，有“康衢”、“路”、“馳道”、“驛道”等名稱；在歐洲，羅馬道路非常發(fā)達(dá)，有“條條大道通羅馬”之說。第3頁/共52頁1.1道路工程發(fā)展歷史第一節(jié)道路工程發(fā)展概況第三階段：行駛汽車的公路（Highway）階段。內(nèi)燃機(jī)汽車是德國在1886年由高特列希?戴姆勒發(fā)明，我國在1902年從國外引進(jìn)汽車，1906年蘇元春駐守廣西時(shí)首建了龍州到鎮(zhèn)南關(guān)的公路。第4頁/共52頁1.1道路工程發(fā)展歷史第一節(jié)道路工程發(fā)展概況第四階段：以高速度分層行駛為特征的高速公路階段。也稱為Freeway或Expressway。第5頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況道路第6頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況公路是指按現(xiàn)行部頒的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》修建、經(jīng)交通主管部門驗(yàn)收認(rèn)定的城市間、城鄉(xiāng)間、鄉(xiāng)間主要供汽車行駛的公共道路。城市道路，農(nóng)牧場(chǎng)、廠礦、林區(qū)、港區(qū)、油田等內(nèi)部的生產(chǎn)作業(yè)道路，軍事基地內(nèi)道路以及游覽點(diǎn)內(nèi)部道路等均不屬于公路。城市道路是指城市范圍內(nèi)，供車輛及行人通行的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路，其中，城市系指直轄市、市、鎮(zhèn)及未設(shè)鎮(zhèn)的縣城。廠礦道路是指主要供工廠、礦山運(yùn)輸車輛通行的道路。林區(qū)道路則是建在林區(qū)、主要供各種林業(yè)運(yùn)輸工具通行的道路。第7頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況城市道路按其在城市道路系統(tǒng)中的地位及交通功能的不同分為四類：快速路：分向高速行駛、立體交叉、需控制出入，一般具有四車道以上、設(shè)中央分隔帶。主干路：在城市道路網(wǎng)中起骨架作用、以解決區(qū)間交通聯(lián)系及對(duì)外交通為主的道路。次干路：連接主干道之間的輔助性干道。支路：是次干道與街道的連接線，以服務(wù)功能為主，解決地區(qū)交通第8頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況按照我國交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，我國的公路根據(jù)其任務(wù)、功能和適應(yīng)的交通量不同分為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路和四級(jí)公路五個(gè)技術(shù)等級(jí)，各等級(jí)公路的具體功能及適應(yīng)的交通量大小如下表所示。公路等級(jí)的選用應(yīng)根據(jù)公路網(wǎng)的規(guī)劃，從全局出發(fā)，按公路的使用任務(wù)、功能和遠(yuǎn)景交通量綜合確定。一條公路，可根據(jù)交通量等情況分段采用不同的車道數(shù)或不同的公路等級(jí)。第9頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況第10頁/共52頁1.2道路分類第一節(jié)道路工程發(fā)展概況我國的公路，按照其在國家政治、經(jīng)濟(jì)、國防和區(qū)域行政管理中的重要性和使用性質(zhì)的不同，可劃分為國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道和專用公路等五個(gè)行政等級(jí)。第11頁/共52頁第一節(jié)道路工程發(fā)展概況第12頁/共52頁2.1路基、路面的基本概念路基：在天然地表面按照道路的設(shè)計(jì)線形(位置)和設(shè)計(jì)橫斷面(幾何尺寸)的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。公路路基是路面的基礎(chǔ)，是公路工程的重要組成部分，它是按照路線位置和一定的技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，與路面共同承受交通荷載的作用。作為路面的支承結(jié)構(gòu)物，路基必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。第二節(jié)路基路面工程的特點(diǎn)第13頁/共52頁2.1路基、路面的基本概念路面：在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。各級(jí)公路的行車道、路緣帶、匝道、變速車道、爬坡車道、硬路肩和應(yīng)急停車帶等均應(yīng)鋪筑路面；高速公路和一級(jí)公路應(yīng)采用高級(jí)路面，二級(jí)公路應(yīng)采用高級(jí)或次高級(jí)路面，三級(jí)公路宜采用次高級(jí)或中級(jí)路面，四級(jí)公路宜采用中級(jí)或低級(jí)路面。第二節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)的功能要求第14頁/共52頁2.1路基、路面的基本概念兩者關(guān)系：路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，堅(jiān)強(qiáng)而又穩(wěn)定的路基為路面結(jié)構(gòu)長期承受汽車荷載提供了重要的保證，而路面結(jié)構(gòu)層的存在又保護(hù)了路基，使之避免了直接經(jīng)受車輛和大氣的破壞作用，長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。地基路基路面第二節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)的功能要求第15頁/共52頁2.2路基路面應(yīng)具有的基本性能承載能力：強(qiáng)度（抵抗應(yīng)力）、剛度（抗變形）穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性耐久性：抗疲勞破壞能力，抗水損、抗老化等能力表面平整性：舒適表面抗滑性能：安全第二節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)的功能要求第16頁/共52頁3.1路面橫斷面路面橫斷面由行車道、硬路肩和土路肩組成。隨道路等級(jí)不同而不同。1、槽式橫斷面形成方式：開挖，培槽2、全鋪式橫斷面排水性路面考慮遠(yuǎn)期路面的改擴(kuò)建低等級(jí)公路第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第17頁/共52頁3.2路拱橫坡度1.路拱的作用：橫向排水2.路拱橫坡的取值（P13表1-2）：有利于橫向排水，有利于行車平穩(wěn)；1-4％；路肩橫披度較路面橫坡大1％。第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第18頁/共52頁3.3路基路面結(jié)構(gòu)分層面層基層（含底基層）路基（含墊層）第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第19頁/共52頁3.4各層的層位功能1.面層【區(qū)別于路面】基本特點(diǎn)：與外界直接接觸。功能要求：結(jié)構(gòu)性及功能性材料類型：水泥混合料、瀝青混合料及其他混合料結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第20頁/共52頁2.基層基本特點(diǎn)：行車荷載擴(kuò)散，功能要求：結(jié)構(gòu)性材料類型：有機(jī)、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第21頁/共52頁3.墊層基本特點(diǎn)：承上啟下（土基與基層）功能要求：改善土基的溫度和濕度狀況，進(jìn)一步擴(kuò)散應(yīng)力。材料類型：水穩(wěn)定性和隔溫性好的松散材料或穩(wěn)定土。結(jié)構(gòu)組成：一般為一層。第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第22頁/共52頁厚度53.5cm

改性瀝青砼面層4cm

水泥砼面層28cm

二灰碎石基層18cm

石灰土或固化劑處理路床20cm

沖擊壓實(shí)處理路床（影響深度80cm）

應(yīng)力吸收層2cm

防水聯(lián)接層1.5cm第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第23頁/共52頁3.5路面的等級(jí)劃分一、路面類型【按照材料組成分類】土路面砂石路面塊體路面瀝青路面水泥路面復(fù)合式路面其他第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第24頁/共52頁二、路面等級(jí)劃分根據(jù)面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可以分為四個(gè)等級(jí)。路面等級(jí)面層類型所適用的公路等級(jí)高級(jí)水泥混凝土、瀝青混凝土、廠拌瀝青碎石、整齊石塊或條石高速、一級(jí)、二級(jí)次高級(jí)瀝青貫入式、路拌瀝青碎石、瀝青表面處治、半整齊石塊二級(jí)、三級(jí)中級(jí)泥結(jié)或級(jí)配碎礫石、水結(jié)碎石、不整齊石塊、其它粒料三級(jí)、四級(jí)低級(jí)各種粒料或當(dāng)?shù)夭牧细纳仆?，如爐渣土、礫石土和砂礫土等四級(jí)第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第25頁/共52頁三、路面分類【按照力學(xué)特性分類】柔性路面剛性路面半剛性路面目前三者之間正在不斷轉(zhuǎn)化，無嚴(yán)格區(qū)分界限。第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)及層位功能第26頁/共52頁4.1地理?xiàng)l件地形地貌海拔高度路線與地勢(shì)地貌的結(jié)合程度第四節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第27頁/共52頁4.2地質(zhì)條件巖石或土的種類與成因地質(zhì)走向與層理有無軟弱層或軟弱夾層有無地震、泥石流或巖溶等不良地質(zhì)情況第四節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第28頁/共52頁4.3氣候條件氣溫（季節(jié)性與地形性）降水日照風(fēng)力風(fēng)向第四節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第29頁/共52頁4.4水文和水文地質(zhì)條件1、地表水的水文條件地表積水水位與存水時(shí)間地表水的排泄河流的常水位與洪水水位河流的河岸及河床的淤積2、地下水的水文地質(zhì)條件地下水的移動(dòng)規(guī)律地質(zhì)內(nèi)的層間水、裂隙水、泉水的存在情況第四節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第30頁/共52頁4.5土的類別土的不同顆粒組成形成不同的材料強(qiáng)度機(jī)理不同類別的土受水溫影響的程度不同不同的土類有不同的工程特征與性質(zhì)第四節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第31頁/共52頁第五節(jié)路基土的分類及其工程性質(zhì)第32頁/共52頁第五節(jié)路基土的分類及其工程性質(zhì)第33頁/共52頁第五節(jié)路基土的分類及其工程性質(zhì)第34頁/共52頁第五節(jié)路基土的分類及其工程性質(zhì)第35頁/共52頁第五節(jié)路基土的分類及其工程性質(zhì)第36頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型一、路基濕度的來源大氣降水地面水地下水毛細(xì)水水蒸氣凝結(jié)水薄膜移動(dòng)水第37頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型濕度對(duì)路基的影響：

濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設(shè)置良好的排水設(shè)施，并控制路基的干濕類型。濕度對(duì)路面的影響：水分積蓄于路基路面體內(nèi)，降低路基路面的強(qiáng)度與剛度，造成路面破壞，并可進(jìn)一步加劇路面透水性。第38頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型溫度對(duì)路基路面穩(wěn)定的影響溫度造成路基體的膨脹與收縮，甚至引起路基的凍脹；溫度造成水泥砼路面的溫度應(yīng)力及條塊分割；溫度造成瀝青混凝土路面的塑性變形累積及低溫開裂。第39頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第40頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第41頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第42頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第43頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第44頁/共52頁第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第45頁/共52頁7.1制定自然區(qū)劃的原則道路工程特征相似的原則地表氣候區(qū)域差異性的原則自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則第七節(jié)公路的自然區(qū)劃第46頁/共52頁我國的公路自然區(qū)劃分為三級(jí)：一級(jí)區(qū)劃按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個(gè)大區(qū)；二級(jí)區(qū)劃是在一級(jí)區(qū)劃內(nèi)再以潮濕系數(shù)為依據(jù)分為過濕、中濕、潤濕、潤干、中干和過干等六個(gè)等級(jí)，結(jié)合各區(qū)的地理、氣候特征等因素進(jìn)行二級(jí)區(qū)和二級(jí)副區(qū)的劃分；潮濕系數(shù)K為年降雨量與年蒸發(fā)量之比。三級(jí)區(qū)劃是二級(jí)區(qū)劃的具體劃分，一是以水熱、地理、地貌為依據(jù)，或是以地表的地貌、水文和土質(zhì)依據(jù)，有各省、市、自治區(qū)自行劃定。第七節(jié)公路的自然區(qū)劃第47頁/共52頁第48頁/共52頁一級(jí)區(qū)名稱公路工程的自然條件特點(diǎn)路基路面的設(shè)計(jì)要求北部多年凍土區(qū)多年凍土層春夏有熱融發(fā)生，降低土基強(qiáng)度；秋季層上水由上至下凍結(jié)，形成承壓水；冬季產(chǎn)生凍脹。路面設(shè)計(jì)重要原則是維持凍穩(wěn)性，保護(hù)凍土上限不至下降；路基設(shè)計(jì)寧填勿切，填土最好為凍穩(wěn)定性好的土或砂礫東部濕潤季凍區(qū)

冬季凍脹，春季翻漿，夏秋水毀和泥石流有一定影響。地形以平原和丘陵為主。路基填土高度應(yīng)符合要求；應(yīng)采取措施隔溫、排水、截?cái)嗝?xì)水上升；應(yīng)用水穩(wěn)性凍穩(wěn)性好的材料做路面基層。黃土高原干濕過渡區(qū)為東部溫潤季凍區(qū)向西北干旱區(qū)和西南潮暖區(qū)的過渡區(qū)。地下水位深，干燥土基強(qiáng)度較好，但粉質(zhì)大孔性黃土易沖蝕和遇水濕陷。選擇不透水的面層或上封閉層，以防雨水下滲造成黃土失陷；潮濕地段注意排水；摻灰類結(jié)構(gòu)層是穩(wěn)定的路面基層，或在石料基層下設(shè)砂礫底基層第七節(jié)公路的自然區(qū)劃第49頁/共52頁一級(jí)區(qū)名稱公路工程的自然條件特點(diǎn)路基路面的設(shè)計(jì)要求東南濕熱區(qū)雨量充沛，雨型季節(jié)性強(qiáng)，臺(tái)風(fēng)暴雨多