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1、路基路面工程,路基路面工程编著：邓学钧,主讲教师：张志增 Tel: 13803991250 Email:,注意事项：,1、期末成绩： 开卷笔试（60%）+平时作业（15%）+课堂讨论和提问（15%）+考勤（10%） 2、选修课：自学为主,第一章 总 论,第一节 概 述, 道路的衍变,道路的发展同人类社会文明的进步是一致的。从古到今，道路的发展可大致分为四个阶段： 第一阶段：供行人和牛马及其它兽类行走、驮运货物的阶段。此时期的道路通常称为小路或小径(Trail)。 第二阶段：供蓄力车辆和行人通行的大道(Cart Way)阶段。尧舜时代，道路曾称作“康衢”；西周时人们将路分为三级：可并通行三辆马车
2、的称为“路”、可并行两辆马车的称为“道”、仅能通行一辆马车的称为“途”，不能通行蓄力车辆而仅可供行人或骑马通过的称为“径”；秦朝时期则建成了以咸阳为中心遍及全国的驰道；清朝对道路网进行了整顿，把驿路分为三等：官马大路、大路和小路。在欧洲的古罗马,道路非常发达，有“条条大道通罗马”之称。 第三阶段：行驶汽车的公路（Highway）阶段。内燃机汽车是由德国人高特列希戴姆勒在1886年发明的，我国在1902年开始从国外引进汽车，1906年苏元春驻守广西时首建了龙州到镇南关的公路。 第四阶段：以汽车分道高速度行驶为特征的高速公路阶段。也称为Freeway或Expressway。,道路是供各种交通工具,
3、行人等通行的工程设施，按其使用功能分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。 分类 干线公路：国家干线 省干线 公路 县公路 乡公路 支线公路 Road 分级 高速公路、一级公路（高等级公路） 二级、三级、四级公路(其它公路) 城市道路 快速路 主干道 次干道 支 路 其它道路, 道路的分类,公路 是指按现行中华人民共和国交通部颁布的公路工程技术标准修建的，经交通主管部门验收认定的连接城市间、城乡间、乡间的主要供汽车行驶的公共道路。城市道路，农牧场、厂矿、林区、港区、油田等内部供生产作业的道路，军事基地内部以及旅游观光点内部的道路等均不属于公路。 城市道路 是指修建于城市范围内，供车
4、辆及行人通行的具备一定技术条件和设施的道路。其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。 厂矿道路 是指主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路； 林区道路 则是建在林区、主要供各种林业运输工具通行的道路。 作业1:公路和城市道路的区别？, 城市道路的分类,城市道路按其在城市道路系统中的地位及交通功能的不同分为四类： 快速路：分向高速行驶、立体交叉、需控制出 入，一般具有四车道以上、设中央分隔带。 主干道：在城市道路网中起骨架作用、以解决 区间交通联系及对外交通为主的道路。 次干道：连接主干道之间的辅助性干道。 支路：是次干道与街道的连接线，以服务功能 为主，解决地区交通。 作业2:列举郑州市的快速
5、路、主干道、次干道和支路的名称（各5个）, 公路的技术等级,按照我国交通部公路工程技术标准的规定，我国的公路根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个技术等级，各等级公路的具体功能及适应的交通量大小如下表所示。公路等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，按公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的公路等级。, 公路的行政等级,我国的公路，按其在国家政治、经济、国防和区域行政管理中的重要性及使用性质的不同，划分为国道、省道、县道、乡道和专用公路等五个行政等级，其各自的含义列示于下表 。, 路
6、基路面工程,公路路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分，它是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物，与路面共同承受交通荷载的作用。作为路面的支承结构物，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。 路堤是高于原地面的填方路基的部分，其作用是支承路床、路面及其上传递下来的荷载，但一般俗指整个填方路基。路床是路面的基础，是指路面底面以下80cm范围内的路基部分，在结构上分为上路床（030cm）及下路床（3080cm）两层，不管是填方路基还是挖方路基，都必须进行路床填筑。路床以下的路堤也分为上、下两层，上层称上路堤，是指路面底面以下80150cm范围内的填方部分，下层称下路堤，是指上路堤以下的
7、填方部分。,一、路基工程,公路路面是直接承受交通荷载、大气温度及雨水作用的结构，应具有良好的稳定性和足够的强度、刚度，其表面还应满足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、功能、当地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。 各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面；高速公路和一级公路应采用高级路面，二级公路应采用高级或次高级路面，三级公路宜采用次高级或中级路面，四级公路宜采用中级或低级路面。P25路面等级 路面结构一般由面层、基层、底基层及垫层组成。（P24）,二、路面工程,路基路面工程是将路基工程、路面工程
8、结合在一起进行综合考虑，并针对公路、城市道路及机场跑道等路基路面的设计原理、设计方法,材料、施工、养护、维护,管理技术及相关知识进行介绍的学科。（其中桥梁工程涉及桥面铺装中的路面部分可参照一般公路并结合桥梁结构的变形特点进行考虑。） 路基和路面都是道路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照道路的设计线形、位置和设计横断面的几何尺寸要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面则是位于路基顶面并供车辆直接行驶的部分,它是由各种混合料铺筑而成的层状结构物。路基是路面的基础，坚强而又稳定的路基为路面结构能够长期承受汽车荷载的作用提供了重要保证，而且路面结构层的存在又对路基具有保护作用,并使路基避免了直接经受
9、车辆和大气的破坏作用，从而,为路基长期处于稳定状态创造了条件。 路基和路面相辅相成，是不可分离的整体。,三、路基路面工程, 相关的研究成果,i） 公路自然区划,ii） 土的工程分类,iii）软土地基处理,iv）路基支挡及减重,v）路基施工技术,vi）路面结构理论与设计方法,vii）路面使用性能与养护维修,公路自然区划,“公路自然区划”分三级进行区划，首先将全国划分为多年冻土，季节冻土和全年不冻土三大地带，然后根据水热平衡及不同的地理位置，划分为冻土，温润，干湿过渡，湿热，潮暖和高寒个大区。 区北部多年冻土区；区东部温润季冻区 区黄土高原干湿过渡区；区东南湿热区 区西南潮暖区；区西北干旱区 区青
10、藏高寒区 二级区划是在每个一级区内，再以潮湿系数为依据，分为六个等级。潮湿系数K为年降雨量R与年蒸发量之比。P2 14, 路面的分层,路面结构通常是分层铺筑的，按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同分成若干层次。通常按照各个层位功能的不同划分为三个层次：面层、基层和垫层，基层有时包括底基层。 高等级公路半刚性基层沥青路面一般包括路面底基层、路面基层和路面面层：直接位于沥青面层下用高质材料铺筑的主要承重层称做路面基层，简称基层；在路面基层下铺筑的次要承重层称做路面底基层，简称底基层；用沥青作为胶结材料铺筑于基层上的结构层称为沥青面层。沥青面层包括沥青下面层、沥青中面层和沥青
11、上面层。, 路面各层的功能特点,面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。 基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。 垫层：垫层介于基层和土基之间
12、，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。, 路面的等级与面层类型,通常按照路面面层的使用品质、材料组成类型以及结构的强度与稳定性，将路面分为高级、次高级、中级和低级等四个等级，各等级对应的面层类型材料如下表所示。, 路面的分类,路面类型可以从不同角度进行分类，但一般都按照面层所用的材料来划分。如:水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等等。但是在工程设计中，主要从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。P26 柔
13、性路面的总体结构刚度较小，在车辆荷载作用下的弯沉变形较大，抗弯拉强度较低，传递给土基的单位压力也较大，它主要包括各种未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。 刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。其强度高、弹性模量大。水泥混凝土路面结构处于板体工作状态，其竖向弯沉较小，通过板体的扩散分布作用，传递给基础上的单位压力较柔性路面小得多。 半刚性路面一般是由半刚性基层和铺筑其上的沥青面层组成的路面结构。也有改善沥青（水泥）混凝土的性能使其呈现半刚性特性的半刚性路面。, 补充介绍,一、我国建国以来的交通发展,（一）我国建国初期的交通运输总体情况,现代交通运
14、输在中国的兴起以1872年招商局购置第一艘蒸汽机船为标志，时间上比西方落后65年。此后，1876年中国修建了第一条铁路，1902年进口了第一辆汽车，1906年修建了第一条公路，1929年中国航空事业开始起步。到1949年，中国铁路里程达到2.18万公里，铁路机车、客车和货车分别达到4069台、3987辆和46487辆；公路8.07万公里，民用汽车5.09万辆；内河航道7.36万公里，沿海主要港口泊位161个，内河港口泊位为数很少，轮驳船5698艘、37万净载重吨；全社会客运量达到1.4亿人，旅客周转量155.0亿人公里，货运量1.6亿吨，货物周转量255.5亿吨公里。同西方已基本形成综合运输体
15、系相比，中国交通运输十分落后，交通基础设施与运输装备的总体面貌是：数量少、质量差、能力低、布局偏，相对于辽阔国土和众多人口而言，具有现代意义的交通基础设施和运输装备寥若辰星。,我国的交通运输概况,（二）建国五十年来的交通发展变化,1）数量规模迅速扩展 ：基础设施方面，到1999年底，全国交通运输线路长度达到307万公里，比1949年增长16倍多，其中铁路里程达到5.79万公里，增长1.6倍，公路里程达到135万公里，增长15倍多，内河航道里程达到11.65万公里，增长50，民航线路和油气管道基本上是从无到有，分别已达152万公里和2.49万公里；沿海主要港口泊位达到1392个，比1949年增长7.6倍，内河主要港口泊位达到7826个，比1957年增长67倍。运输装备与运输总量方面也得到了同样发展。 2）质量水平大幅提高：仅公路运输方面，到1999年底，公路总里程中，二级以上公路已占12.5，高级、次高级路面已占40.9，而其中高速公路达到11605公里，仅用10年时间就走过了发达国家一般需要40年才走完的路程。 3）运输结构明显改善 ：建国初期我国客货运输是铁路为主，铁路客、货周转量分别占全社会客、货总周转量的84和71，公路旅客周转量仅占5，水路货物周转量仅占25；而到1999年公路旅客周转量所占比重上升到55，水路货物周转量所占比重上升到53，而铁路客、货周转量所占比重
