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黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训森林工程专业（2010-2014）第三年专业科目学习教材东北林业大学2012年2月第一篇 林区公路第一讲 概 述1林区公路分级 按照原林业部部颁标准，根据林区公路的性质、年运量、运输类型及地形，林区公路可为分四级： 一级：年运量为Q10万t；二级：年运量为10万tQ6万t；三级：年运量为6万tQ2万t；四级：年运量为Q2万t；林区公路用途：（1）用于林区木材生产；（2）用于林区营林生产；（3）用于林区防火；（4）用于林区人民生活；（5）旅游。选择林区公路的技术标准时曾存在两种误区：一是不考虑公路作用和运输发展，采用低标准来节约工程费用；二是盲目轻率，贪大求全，采用高标准，增加了投资。林区公路应根据计划任务书的编制情况确定等级，并且在布线上多下功夫，力求选择路线短、工程量小的最优方案。2 公路组成从横断面上看公路可分为三种形式：路堤、路堑、半堤半堑，如图1所示。图1 路基横断面基本组成形式（1）路基。路基是指按照路线的位置和一定的技术要求修筑的带状构造物。它是路面的基础，承受由路面传递下来的行车荷载。（2）排水沟（边沟）。（3）护坡道。（4）路面。路面是用各种筑路材料铺筑在公路路基上以供车辆行驶的构造物。要求路面强度高、平整、粗糙、少尘。（5）路肩：支持路面行车、行人。（6）截水沟。（7）盲沟：排除地下水设施。（8）地面排水、边沟、取土坑、截水沟、排水沟等。（9）桥梁或涵洞：公路跨越经常性或季节性的较大水流。（10）渗水路堤：跨越经常性或季节性的较小水流。（11）石砌过水路面。（12）防护工段：保证路基稳定性，修筑挡土墙、护坡、护栏、护柱、护墙。（13）交通标志：路段的情况（警告标志）、禁令标志（对车辆行驶的限制）、指示标志（指引行驶方向）。（14）指路标志：里程牌、分界牌、指向牌（左行车右侧）。（15）附属工程：装卸站、会车线、加油站、调度室、养路工房。（16）植树与绿化：具有稳定路基、美化、安全、减噪的作用。第二讲 选 线1 选线原则在进行林道设计时，首先进行实地踏勘，掌握路线的基本走向，然后选择线路走向，其原则为：（1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，尽可能使工程量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。（3）选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园等）。（4）通过名胜、风景、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，并适当照顾美观。注意保护原有自然状态和重要的历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清基对公路工程的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待。一般情况下应设法绕避，必须穿过时，应选择合适的益，缩小穿越范围，并采取必要的防护措施。（6）选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题，具体应注意以下几个方面：路线对自然景观与资源可能产生的影响；占地、拆迁房屋所带来的影响；路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割而产生的影响；噪音对居民的影响；汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响；对自然环境、资源的影响的防治措施及其对策实施的可能性。2 各种地形条件下的选线2.1平原区的选线平面线形应采用较高的技术指标，尽量避免采用长直线或小偏角，但不应为避免长直线而随意转弯。在避让局部障碍物时要注意线形的连和顺畅。纵面线形应结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局，合理确定路基设计高度。纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。2.2微丘区的选线平面线形应充分利用地形，处理好平、纵线形的组合。不应迁就微小地形而造成线形曲折，也不宜采用长直线而造成纵面线形起伏。2.3重丘区的选线重丘区选线活动余地较大，应综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，提高线形质量。设计中应注意：路线应随地形的变化布设，在确定路线平、纵面线位的同时，应注意横向填挖的平衡。横坡较缓的地段可采用半填半挖或填多于挖的路基，横坡较陡的地段可采用全挖或挖多于填的路基，同时还应注意纵向土石方平衡，以减少废方和借方。平、纵、横三个面应综合设计，不应只顾纵坡平缓而使路线弯曲、平面标准过低；或者只顾平面直捷、纵坡平缓而造成高填深挖、工程过大；或者只顾工程经济，过分迁就地形，而使平、纵面过多地采用极限或接近极限的指标。冲沟比较发育的地段，汽车专用公路和二级公路可考虑采用高路堤或高架桥的直穿方案；三、四级公路则宜采用绕越方案。2.4山岭区的选线山岭地区路线一般以顺山沿河布设为宜，必要时才能横越山岭。按路线通过之部位和地形特征可分为以下几种形式：沿河（溪）线、越岭线、山脊线、山坡（腰）线。沿溪线是沿溪（河）布置的路线。在地形复杂的林区，沿河谷设置的路线通常具有平缓的纵坡，并且道路的干线及其连接的支岔线大部分是运材重车下坡方向，又便于集材作业，因此与其他线形比较，沿溪线最为理想。沿溪线也是一种最常见线形。3 不良地质路段选线不良地质地貌在我国分布非常广泛，如滑坡、岩堆、泥石流、泥沼和软土、多年冻土等不良地质地段，在道路选线中由于重视不够，忽视了它的危害性，结果造成道路长期病害，严重影响了道路的使用质量，破坏了道路建筑物，出现安全事故，甚至停用。掌握了不良地质地貌现象的发生条件、形态和特征，在不良地质地貌区选线时，就会恰当地处理，得到合理而又可能的技术方案，这将对道路的使用、养护带来一定的好处。第三讲 道路路线1 林道平面1.1 弯道的超高当汽车在弯道上沿着双向横坡的外侧车道行驶时，由于车重的水平分力与离心力的方向相同，使横向力很大又指向曲线外侧，影响行车的横向稳定。因此，在弯道设计时，当曲线半径小于不设超高的半径时，将车道外侧升高构成与内侧车道同坡度的单坡横断面，此种调协称为超高，如图 所示。超高横坡度可为（8-1）式求得： （1） 计算超高横坡度ib时，在设计车速一定的条件下，取用变动的横向力系数，其变动范围为0.070.18（不设超高半径至最小半径的值）。并假定与与ib成正比例增减，这样ib值随变动的计算，并随R的增大而减少。1.2 弯道的加宽汽车在弯道上行驶时，各车轮行驶轨迹半径是不同的，后轮轴下的内侧车轮所行驶的半径最小，而前轻轴上的外侧车轮所行驶的半径最大。所以在弯道上行驶的车辆所占用的行车宽度要比在直线行驶时为宽，因此对弯道上的路面应进行加宽。1.3 行车视距 为了确保汽车行驶安全，在平面设计时应使驾驶员看到前一定距离的公路路面，以便发现路上的障碍物或迎面驶来的车辆，能在一定的车速下及时刹车或避让，从而避免事故，这一必须的最短距离称为行车视距。无论是在公路的平面上还是在纵断面上，均应确保足够的视距以保证安全行车。行车视距的确定决定于汽车的制动性能、行驶速度和驾驶员克服障碍物时所采取的措施。林区公路平面上的行车视距主要采用停车视距和会车视距两种。在设计时一般以会车视为原则，只有在工程特殊困难或受限制的地段才可采用停车视距。停车视距（单方制动）。即保证加强员从1.2m高的视线，在汽车上能看到自己前方一定距离、高为0.1m的路面上障碍物顶点，从看到障碍物开始刹车到障碍物前把车完全停住必须的最短距离称为停车视距。会车视距（双方制动）。在林区公路的单车道上或无分车带的双车道上行驶的汽车，在同一车道上遇到迎面驶来的汽车，在双方驾驶员视线离地面1.2M处，能看到的一定距离内，双方驾驶员都立刻刹车而不相撞，这一必须的最短距离称为会车视距。2 林道纵断面路线中心在竖向切面上的投影为路线纵断面或公路纵断面，它反映了道路中线的起伏变化情况及纵断设计线坡度大小情况。公路平面设计仅仅表达了路线的平面上的曲直变化，而路线的高低变化是通过纵断面体现的。只有把公路的平、纵断面结合起来，才能完整地表达出路线线形在空间的位置。公路纵断面略图见图 。路线纵断面线形的设计要素由纵断面图上的设计线来体现，它是由倾斜和水平的直线坡段与曲线组成的。路线纵断面的设计线就是路基边缘各点的连线。相交之点称为转坡点（变坡点），两转坡点间地段起伏的大小用纵坡度来表示。根据汽车的行驶方向由低处向变处倾斜坡段叫上坡（用正号表示），相反从高处向低处的倾斜段叫下坡（用负号表示），水平段叫平坡，它的纵坡度等于零。纵坡度的数值I是用路线纵面设计线两相邻转坡点间的高差h与两点间坡段长度（水平距离）之比，并以百分数来表示，即： （2 ）设在转坡点处的竖曲线，由于两相邻坡段的转换形式不同，竖曲线可分为凹形和凸形两种，它的大小用竖曲线半径和曲线长度来表示。在纵断面图上，通过路基中心线的原地面标高的连线称为地面线。地面线上的各点标高称为地面标高。对于新建公路，设计线所表示的路基边缘各点的标高称为设计标高；在旧路改建时设计标高系指路中心线的标高。在任一横断面上的设计标高与地面标高之差称为该处的施工高度。路线的纵断面线形，不仅受路线所处的地形和自然条件的影响，而且也受汽车运材量和行驶速度的影响。所以，纵断面线形的设计是公路几何设计中的一个重要环节，直接关系到林区公路的造价和使用质量。为使所设计的纵坡度和竖曲线能达到经济合理，在设计纵断面时要对平、纵、横三个断面做综合考虑，以便能取得较理想的纵断面。2.1 最大纵坡度最大纵坡度是指在设计纵坡时各级公路所允许采用的最大越度值，它是路线设计中的一项重要控制指标。特别是在山区，纵坡的大小直接影响路线的长短、使用质量、工程的大小及运输成本的高低。因此，决定最大纵坡时应慎重考虑。2.2 坡长限制坡长限制包括两方面的内容：一是最短坡长的限制；二是最大坡长的限制。之所以限制最短坡长，是由于纵断上转坡点过多，使车辆行驶颠簸频繁，车速愈高愈显得突出。为了提高行车的平顺性，两相邻转坡点间的距离要尽可能长些。相邻转坡点之间的最短距离应不小于两相邻竖曲线的切线长。设计规程中规定，各级道路一个坡段的纵坡长度干线应不小于100m，特殊困难时及支、岔线不小于80m。当陡坡过长时，无论上坡或下坡对行车均不利，甚至造成行车事故。特别是在冬季结冻严惩的长陡坡路段，由于附着系数很小，会使上下坡发生更大困难及造成事故。因此，除了限制最大纵坡外，还应对某些引起陡坡的坡长予以限制，以保证行车安全。2.3 纵坡折减（1）平曲线上的纵坡折减。当汽车行驶在急弯陡坡相重叠的路段时，行车条件十分不利，汽车既要不断改变行车方向和更换排档，增加驾驶困难，而且汽车发动机的有效功率除必须克服像直线行驶所遇到阻力外，还需克服曲线产生的附加阻力，此时在设计纵断时应将其纵坡减少来满足行车要求。（2）高原纵坡折减。在海拔很高的高原地区，汽车发动机的功率因空气稀薄而减少，相应地降低了汽车爬坡力，海拔越高，空气愈稀薄，氧气供应量愈少，此时汽车发动机的功率愈大。此外，在高原地区行车，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。因此，在实际工作中对海拔3000m以上的地区，除了使用适合于高原地区行车的发动机外，在公路设计中应把大纵坡度减少1%3%。3 横断面路线的平面和纵断面是路线在水平面和竖向切面上的两个投影，只能表示路基中心线在空间位置上的变化，而不能反映路基的形状和尺寸，即不能反映道路整个结构变化。为了完整地表达公路几何体的完整结构和技术特征，还必须有横断面上的投影。所谓路线、线的横断面就是道路在垂直于路基中心线切面的投影，称路线横断面或公路横断面。横断面一般由行车道（路面）、路肩、路基边坡、边沟、取土坑和弃土堆等组成，如图8-1。路线横断面设计是指路线横断面的外形及其尺寸的设计。公路一般有填方、挖方、半填半挖和零断面的路基横断形式。这些横断形式尽管由路肩所形成的路基宽度的规格是一致的，但由于路基所在位置不同，它们的形状也不一样，所以路线横断面的设计也是一项复杂且很重要的工作。3.1 路基路面宽度(1) 路面宽度路面宽度也叫行车道宽度，是直接供车辆行驶的部分。为给汽车创造良好的行车条件，在行车道范围内以各种不同的建筑材料修成单层或多层的结构体。正确地确定路面宽度是横断面设计的一个重要问题。当宽度不足时，不但不能保证行车安全，同时也会降低行驶速度。当路面过度时，不但使公路的造价提高，同时也造成土地浪费。所以，对林区公路的路面宽度能否正确设计，则是以满足运材汽车和营林、防火所使用的车辆能正常行驶、节约用地和减少工程数量为标准。行车道宽度是由车道数目和每条车道宽度决定的。车道数目是根据运材量和其他客、货运输的交通量来决定的。影响行车道宽度的因素有：设计车型的横向尺寸、车辆行驶速度、车辆与路肩之间的安全距离及车辆之间的安全距离。(2) 路肩宽度1）路肩的作用与宽度路肩是路基主要构造要素之一，设于行车道外侧。主要有以下几方面的作用：作为路面的横向支承，起着稳定路面的作用。作为侧向净宽，使路面宽度能有效地利用，并有利于行车安全和增强舒适感。使发生故障的车辆能在其上停车，以防止交通事故和避免交通紊乱。作为养护操作场地和为设置路上设施提供场地，以诱导行车。为行人、自行车、兽力车的通行提供一定的条件。按路肩的功能，有以下几种类型：全路肩：路肩宽度为2.503.25m，可供各种车辆临时停车用。半路肩：路肩宽度为1.251.75m，可供小型车辆临时停车，是对通行能力没有较大影响的路肩宽度。窄路肩：路肩宽度为0.50.75m，是行车所必须的最小宽度。保护性路肩：路肩宽度为0.5m，是为了设置防护栅、护拦等路上设施或为保护人街道和自行车道而另外增加的路肩，它不属于路肩净宽之内。由于林区公路地处山区，居民较少，其他混合交通也较小，所以路肩宽度原则上采用窄路肩，即0.50.75m。根据实际情况的需要（例如：经过村镇附近或冬季严重积雪的挖方路段）和为提高通行能力，也可将路肩增加到1.01.75m。林区公路和路肩宽度是必须保证的最小净宽，如需设防护栅或护栏等设施时，则应增加保护性路肩或设置在路基边坡上，以保证行车安全。从保护林区自然条件和节约工程费用出发，在深挖路段也可以考虑将路肩外侧的边沟改成暗沟，设于路肩之下，但在有冰锥发生地段不能采用。2）路肩横坡度路肩横坡度是路肩设计中的重要部分，它是路面横向排水系统的重要环节。路肩横坡坡度是较路面横坡度稍大些，一般在1%左右，以便迅速从行车道上排出径流水。但此横坡度不应过大，如过大会给行车造成危险。从保证行车安全出发，可使路肩横坡度与路拱横坡度相同。3.2 路拱将路面做成中间高向两侧倾斜的拱形，称之为路拱。路拱的设置目的是为了迅速排除路面上的雨水，否则雨水会渗入路基，使路基强度降低，路面积水会减少轮胎与路面之间的附着力，直接影响行车速度与行车安全。第四讲 路基工程1 路基的作用路基是路面的基础。它和路面构成一个整体结构，共同随行车作用和自然因素的影响。路基的作用是为路面提供一个平整层，随路面传递下来的荷载。没有坚固、稳定的路基，就没有稳固的路面。良好的路基是保证道路具有良好使用品质的根本条件。提高路基的强度和稳定性，还可以适当减薄路面厚度，降低路面造价，节省维修费用。目前我国林区修建的公路一般均采用中、低级路面，路基的作用和质量就显得更为和重要。同时林区公路路基的工程量和造价所占的比重较大，因此，路基的正确设计与施工在技术与经济方面具有重要的意义。2 影响路基稳定性的因素公路路基是一种线形结构物，具有路线长、与大自然接触面广的特点，其稳定性在很大程度上由当地自然条件所决定。因此，深入调查公路沿线的自然条件，从整体（按地区）和局部（按具体路段）去分析研究，掌握各有关自然因素的变化规律及其对路基稳定性的影响，从而因地制宜地采取有效的工程技术措施，以达到正确进行路基设计、施工和养护的目的。2.1影响路基稳定性的自然因素路基稳定性及水温情况，与下列自然因素有关：（1）地形。地形不仅影响到路线的选定与线形设计，也影响路基设计。平原、丘陵、山岭各地势不同，水温情况也不同。平原区地势平坦，地面水易于积聚，地下水位亦高，因而路基需要保持一定的最小填土高度（特别是在水稻田地区）；丘陵区地势起伏，山岭区地势陡峻，如排水设计不当，或地质情况不良，导致降低路基的强度与稳定性，出现各种变形与破坏现象。（2）气候。气候条件，如气温、降水（包括数量、强度和形态为雨、雪、雹）、湿度、冰冻深度、日照、年蒸发量、风向和风力等，都影响到路基的水温情况。在一年之中，气候有季节性的变化，因此路基水温情况也随之变化。气候还受地形的影响，例如山顶与山脚、山南与山北就有所不同，即所谓“小区地形与小区气候”，因而路基水温情况也有所差异。在山顶，一日之中气候数变，温度与湿度变化较大，风化较烈，山南日照较山北为多，水温情况也有所差异，在选线与路基设计中应予以注意。（3）水文与水文地质。水文条件，如地面径流、河流洪水位、常水位及其排泄条件、有无积水和积水期的长短以及河岸的冲刷和淤积情况等。水文地质条件，如地下水位、地下水移动情况、有无泉水、层间水等。所有这些都会影响路基的稳定性，如处理不当，往往导致路基各种病害。（4）土的类别。土是建筑路基的材料，并影响路基的形状和尺寸。土的性质，视其类别而定。一般毛细水上升高度与毛细管直径（或土粒粒径）成反比，上升速度则与毛细管直径（或土粒粒径）成正比。土的料径愈细（阻力愈大），上升速度愈缓。另外，毛细管直径愈细，毛细水的冻结温度愈低，因而土在零下温度时毛细水仍能移动，促使水分积聚，发生冻害。地下排水和浸水路堤要根据土的渗透性或渗透系数进行设计。一般粒径较粗的土其渗透系数较大，粒径较细的土其渗透系数较小。具有竖向结构的大孔土（如黄土），则竖向渗透系数较水平方向为大；具有水平层理的土，则水平方向渗透系数较竖向的大。土经过充分压实，孔隙减少，透水性因而降低甚至不透水。故充分压实的黏土层，特别是用重黏土时，可以起隔离层的作用。土的强度，砂粒成分多以磨擦力为主，黏土粒成分多以黏聚力为主。水分增大，黏聚力降低。（5）地质条件。沿线的地质条件，如沿线岩石种类及风化程度，岩层走向、倾向和倾角、层理、厚度、节理发育程度，以及有无断层、不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流地震等）都对路基稳定性有一定影响。（6）植物覆盖。植物覆盖影响地面径流和导热情况，从而在一定程度上影响路基水温情况的改变。2.2影响路基稳定性的人为因素（1）荷载作用。包括静载、活载及其重复作用次数。（2）路基结构。包括路基填石或填土的类别和性质、路基形式、路面等级与类型、排水结构物的设置等。（3）施工方法。包括是否分层填筑、压实是否充分和压实的方法等。（4）养护措施。包括一般措施及在设计、施工中未及时采用而在养护中加以补充的改善措施。路基在行车自然因素作用下往往发生变形，最后可能导致破坏。路基变形的形式很多，对于某些变形有时也很难作出明确的划分。路基也会同时发生几种变形，有些变形发生在另一种变形之前。有时，一种变形也可能转化为另一种变形。按变形的力学特性及行车危害程度可分为弹性变形和永久变形。永久变形又可分为正常的和不正常的两种。正常变形是可以事先预见的变形，它的发生不致于影响行车，如路堤由于自然压实而均匀缓慢地沉陷，可以预计并可预留适当的沉陷量给以补救，这是正常变形。不正常变形是由于路基中发生了不可预见的病害而造成的，其变形范围较大，甚至有时是突然发生的，使路基的稳固性遭到破坏，影响行车安全，称为有害变形或破坏变形。路基的破坏变形是多种多样的，其原因也是错综复杂的。按其表现形态、主要成因和严重程度，可归纳为以下几种类型。3 路基的变形与破坏及其原因3.1 路堤变形、破坏及其原因（1）路堤沉陷。路堤沉陷的特征是路基表面作竖向位移。但应将路堤的沉陷和由于逐渐密实而产生的沉缩区别开来。高而松软的咱堤，未经压实，其沉缩可能达到危险的程度。路堤表面的大量沉陷主要是由于软弱地基的沉缩引起，并且可能同时引起地基的土从路堤两旁隆重起，也可能由于堤身内部形成过度饱水区（泥泞窝）所引起。当用透水性不同的土杂乱无次序地堆成路需求量皮及冬季填筑路堤采用饱水的冻结土或混有雪的土，均能产生饱和水区。易被水所饱和的砂土能在堤身中积蓄水分，从而使路堤中的亚黏土和黏土过度潮湿。（2）边坡溜方、滑坡及风蚀。溜方是由于被水饱和的少量土体沿边坡向下移动所形成。溜方通常指的是边坡上薄的表层的下溜。它可能是由于流动水冲刷边坡所引起的。边坡土体的位移形成滑坡，即路堤的一部分土体与堤身分离，在重力作用下沿某滑动面滑动。滑坡是由于下列几种原因破坏了土体的稳定性而引起的：过坡过陡；不正确地用倾斜层次的方法填筑路堤；土过于潮湿，减低了黏聚力内磨擦力；坡脚被水冲刷。（3）路基整体沿地基滑动。在陡峭的山坡上，路堤整体或其一部分可能沿地基滑动。滑动亦可能仅限于边坡下部一部分路堤土的位移。若路堤底部（地基表面）为水所浸湿，并形成滑动面，则整个路基可能沿该斜坡面向下滑动。3.2 路堑变形、破坏及其原因路堑的主要变形是边坡变形。（1）边坡溜方和滑坡。与路堤边坡一样，路堑边坡也可能出现溜方。溜下的土堵塞边沟，有时也侵占路基。引起边坡滑坡的主要因素是土的浸湿。过度浸湿可能是由于大气降水浸入土内或从排水沟、特别是截水沟渗入路基土内，也可能是由于地下水所引起的路堑过湿。路堑滑坡的原因，亦可能由于弃土堆距路堑边坡顶部边缘太近，致使路堑边坡超载之故。（2）边坡崩塌和碎落。碎落和崩塌亦属于路堑和半路堑的变形。碎落是软弱石质土经风化而成的碎块大量沿国坡向下移动。碎落的堆积可能堵塞边沟和侵占部分路基。4 保证路基稳定性的措施为了保证路基的强度与稳定性，必须采取一些适当的工程措施，以改善路基的水温状况，减少和抵制各种破坏外力。这些措施主要有：（1）正确设计路基横断面。（2）注意填土的选择与合理的配置。尽可能把强度高、水稳定性好的土填筑在路基上层。当采用不同土类的土同时填筑路堤时，应依填料的透水性大小有规则地分层合理配置填筑；对于翻浆路段可采取换土措施。（3）合理地规划设计路基的排水系统（包括地面排水地下排水，以及地基的特殊排水），保证水流通畅，防止浸湿或水毁路基。（4）充分压实土基，保证达到规定的压实度，提高土基的水稳性。（5）适当提高路基，以防止水分从旁渗入或使地下水位上升，合路基工作区处于干燥状态。（6）设置隔离层用以隔绝毛细水上升。隔温层用以减少路基冰冻深度和水分累积，砂垫层用以疏干土基。（7）采用边坡加固与防护措施，以及修筑支撑挡土墙，以抵御土体、岩体的滑落与倾倒等。上述各项措施，各有不同效果，应因地制宜、就地取材，并通过技术经济比较，合理运用。第五讲 路面工程1 路面设计要求1.1 路面的作用和对路面的要求路面是指路基上用坚硬材料铺成一层或数层的结构层，从车辆行驶。铺筑路面的目的是加固路基，使它在行车和各种气候的作用下，能保持一定的强度和稳定性。这样完备能保证车辆全年在道路上行驶。虽说车辆也可在路基顶面行驶，但由于路基材料抵抗车辆荷载和自然因素侵蚀作用的能力很差，路基表面在行车作用后往往崎岖不平，晴天扬尘，遇雨泥泞不堪，甚至无法通行。因而，行车速度降低，车辆颠簸、油料和机件的磨耗严重。目前林区的汽车运输，不仅要求道路全天候通车，而且要求车辆以一定的速度、安全、舒适而经济在道路上行驶。路面要能满足行车的作用要求，必须具有良好的使用性能，这主要表现在下述五个方面。(1) 具有足够的强度。行驶在道路上的车辆，一方面通过车轮把竖向力传给路面，另一方面又使路面受到水平力。由于发动机的震动物车辆与悬挂系统的相对运动，路面还受到车辆的震动力和冲击力。在这些外力的作用下，路面会逐渐出现磨损、开裂、坑槽、沉陷和波浪等病害，这就会使路面状况恶化，从而严重影响道路的使用质量。因而路面整体结构及其各组成部分都必须具有与行车荷载相适应的强度。因此，除了路面结构的应力和强度之间的关系，还要注意荷载与变形的关系，使整个结构及各部分的变形量控制在容许的范围之内。（2）具有足够的稳定性。路面的强度经常受到气候和水文等因素的影响而发生变化。例如土路在雨季发生泥泞，难以通行。碎（砾）石路面在干燥季节易于扬尘。此外，路面的强度随着路基的湿度的增加而变动。如南方雨季，北方春融季节，路基中含水量增多而路面强度降低。因此，为了保证路面全年顺利通车，应使路面在一年中变化的幅度尽量减少，这种保持具有一定强度的能力称为稳定性。（3）具有足够的平整度。路面的平整度是反映路面使用质量的重要指标。路面平整度差，则行车颠簸，行车阻力和震动冲击力也大，从而导致行车的速度降低，舒适性和安全性能下降，机件、轮胎磨损严重，油料消耗增加。同时不平整的路面也容易积水，加快路面损坏。所有这些都使路面使用的经济效益降低。因此，越是高级的路面，对平整度的要求也越高。（4）具有足够的抗滑性。路面的抗滑性，是指车辆行驶时，车辆与路面间保持必要的附着力，而不致发生空转。汽车在道路上行驶时，需要具备两项必要条件。第一，牵引力足以克服全部行驶阻力；第二，车轮与路面具有足够的附着力。路面抗滑性能越好，汽车动力性能越能充分发挥。同时抗滑性能对车辆的启动、制动、上坡、下坡、行车安全都具有重要意义。（5）具有尽可能低的扬尘性。路面上的场尘，增加机件磨损，影响旅客的舒适和沿路民众的卫生，特别是影响司机的视距，易出现事故，因此，路面应少尘。1.2路面分类（1）按路面建筑材料分类：有改善土路面、碎（砾）石路面、沥青贯入式碎（砾）石路面、水泥混凝土路面等。（2）按力学特点分类：1）柔性路面：是由具有黏性朔性颗粒材料构成的路面。包括碎（砾）石路面、改善土路面以及各种沥青路面。柔性路面的特点是抗弯强度低，主要依靠抗剪强度来抵抗荷载作用。它的破坏取决于荷载作用下垂直变形和弯拉应变。2）刚性路面：主要指水泥混凝土路面，它的特点是在受力后发生扳体作用，而扳体具有较高的抗弯强度和较低的抗变形能力。（3）按林区路面的等级分类：1）次高路面：沥青贯入式碎（砾）石路面、路拌沥青碎（砾）路面。用于一级干线，设计年限为12年。2）中级路面：泥结碎石路面，级配碎（砾）石路面，碎石土路面。用于二级干线或支线，设计年限5年。3）低级路面：以各种当地建筑材料加固改善土路面。用于支岔线路，设计年限5年。1.2路面横断面形式（1）路面宽度：与通行的车道数目、运材方式、车型宽窄长短有关。（2）路面横断面形式：镰刀形、槽形、半槽形。一般情况下宜采用槽形断面，当路基为石方地段或需要加固路肩时，可采用镰刀形路面。半槽形横断面多用于路面和路基材料基本相同，路基填料强度较高的地段。（3）路拱：为了便于排出路面积水，路面应做成中间高两边低的拱形。路拱一般采用直线形，中心附近用圆弧连接。路拱坡度，采用次高级路面时为1.5%2.5%。中级路面为2%4%，低级路面为3%5%。路肩坡度一般与路拱坡度相同，必要时可增大1%2%。（4）路肩：路面两则为路肩，对路面起横向支撑作用。一般路肩横坡与路面横坡相同。在需要设置超高的平曲线上，路面和路肩横坡等于超高，超高值不应小于2%，也不应大于6%。2路面结构路面分单层和多层，在路基上只铺一层的称为单层结构，铺数层的称为多层结构，各层结构按所需的材料和工艺要求，有一最小厚度的规定，低于此厚度就不能形成稳定的结构层。从经济观点考虑，各结构层的厚度应从上而下逐步增厚。面层材料造价较高，宜按最小厚度控制，而基层垫层材料一般采用价低的当地天然材料，故可较厚些。2.1面层（1）沥青贯入式碎（砾）石路面。在初步碾压的矿料层上洒布沥青，再分层撒嵌缝料、洒布沥青和碾压而成。厚度48cm，其强度是由于沥青贯入式路面保证一种多孔结构和稳定性，为了防止路表的浸入和增强路面的水稳性，其表面可铺沥青石屑混合料封面。（2）路拌沥青碎（砾）石路面。路面是在路上用机械将热的沥青与冷的矿料拌和，并摊铺、压实而成。厚46cm，为防止水侵入，表面加铺沥青石屑混合料封面。（3）泥结碎（砾）石路面。采用单一尺寸的碎石和一定比例的塑性较高的黏性土，经过碾压后形成路面。厚度812cm，当超过15cm时应分两层铺筑。为防止路面雨天泥泞及晴天扬尘，黏土的含量应控制在15%以内，土的塑性指数一般规定为1827。（4）级配碎（砾）石路面。用粒经大小不同的粗细碎（砾）石和砂粒，各占一定比例混合料，当颗粒组成符合密级配要求时，称为级配碎石路面，厚812cm，具有一定的水稳性和力学强度。这种路面平整度较好，施工及维修简易，造价低；缺点是耐磨性差。（5）碎（砾）石路面。用天然碎石（砾石）土混合料铺筑，适用于中级路面，一般厚度为812cm，含石量宜大于70%，最大粒径小于5cm，小于0.5mm细料的塑性指数宜为1221。（6）粒料加固土路面。利用当地的砂砾、未筛分碎石等材料，而修筑道路称为加固土路面，适用于低级路面，一般不另设磨耗层，采用拌和法时粒料含量应在65%以上，采用层铺法时，粒料最大径应小于5cm。2.2 基层基层的作用主要是支承由面层传来的车轮荷重，并把压力分布于下面的垫层或土基上，故主要起承重作用。基层受大气因素影响虽比面层小，但难于阻止地下水的浸入，当面层透水时，也不能阻止雨水的渗入，所以基层结构应有足够的水稳性，不受车轮直接影响，要求材料质量低一些，但应防地下水。修筑基层所用的材料有各种结合料（如石灰）、天然砂砾，各种碎石、片石、圆石，各种工业废渣以及它们与土、砂所组成的混合料等。（1）石灰土。在粉碎的土中掺入适量石灰，按一定比例拌匀，在最佳含水量时压实经养生成型的结构层称石灰土基层，适用于各类路面基层，在过湿路段和冻土路段不宜采用。（2）泥结碎石、填隙碎石。作为次高级路面基层，水稳性差，如采用时，应在0.5mm细料中掺入15%的石灰，改善水稳性和提高强度。单层厚度为1012cm，最大粒径为厚度的0.50.7倍。（3）天然砂砾。天然砂砾可以就地取材，易施工，含土少，水稳性好，均可作为沥青路面的基层和垫层。2.3 垫层垫层又称为辅助基层，在路线排水不良的情况下，设置于基层与土基之间的层次。垫层一方面协助基层抵抗由面层传布下来的车轮荷载，同时起排水和稳定土基的作用。垫层可用片石、圆片石、圆石、砂砾和加固土等材料构成，砂垫层大于2mm颗粒含量在60%70%，其垫层厚度不小于15cm。在潮湿路段上，一般用不含土和有机杂质的砂和沙砾作垫层。2.4 磨耗层和保护层在路面上边加铺磨耗层，厚为13cm，在磨耗层上加0.51cm的保护层来保护磨耗层，提高平整度，林区公路一般采用单层路面，在潮湿排水不良地带选用多层路面。第二篇 木材运输第一讲 木材运输的发展 木材运输是从树木伐倒后到贮木场或需材单位的全部运输作业 在伐区将集材到装车场或集运到河边楞场的木材（原条、原木等），通过陆路或水路运送到贮木场或需材单位的木材运输生产过程。特性： 木材运输规模大、运距远、季节性强 木材运输对象的长大、笨重性 木材在水中的飘浮性 木材运输货流的汇集性 木材运输货流量的单向性 木材运输重载方向的下坡性 运材岔线的临时性 运材道路的递增性 分类：木材陆运 、木材水运、 木材空运、木材管运 影响因素： 自然因素：伐区资源情况，林地的地形地势条件、 气候条件等。 工艺因素：木材生产方式，运输类型，运材方式，伐区、运材和贮木场作业的机械系统。 生产组织因素：企业的类型和生产能力；伐区、装 车场和贮木场的数量及位置；林道网的形式、密度和道路等级；用户数量，木 材销售量和运输距离等。建国前，木材运输以畜力和水运为主，并有少量的森运能力。建国后，出现了水运、陆运等多种类型的运输方式。在陆运中，在森运的基础上，发展了平车运材、索道运材、拖拉机运材、冰道运材和汽车运材等。 总的来说，在东北，逐步由水运转变为陆运，并被森运和汽运所取代。在南方，在水运发展的同时，也扩大了汽运的比重。1畜力运材 畜力指用马套子拉爬犁运输木材，建国初期仍占有较大比重。例如，1953年1月，畜力运材比重占总量运材地32.83%，到1954年1月，降到15.03%。 当时，运材形式有两种，一种是冰道，一种是雪道，以冰道为主。常使用马。但从成本看，雪道比冰道高出2倍多，运输效率也高得多。因此，在过渡到机械运材过程中，应大力提倡冰道运材。2平车运材50年代初期，平车用马来牵引反空。重载时靠人工溜放，每节台车上有2个制动闸，2人背靠背各放1 节，靠后背的力量制动车辆，每节可载原木3至5立方米。这种放车方法效率很低，后来对平车加以改进，改为1人放1节。 1953年，把头车和尾车安装上阐杠，再用一条绳索，把两头分别栓在车头和车尾的闸杠上，通过绳索牵引闸杠控制平车滑行速度，1人1次可放5辆原木车，不仅安全可靠，而且节省放车人力50，提高工效5倍。 经过反复研究设计，用木头做成轮子，外圈用铁加工成可以紧固的齿轮涨圈，制成可以控制平车轴杆转速的齿轮制动闸。经过试放，效果良好。由原来1人1次放5辆，增加到1人1次放20辆，提高工效15倍。 1953年10月，黑龙江省翠峦森工局利用C-80拖拉机来牵引平车。一年运出木材7万多立方米。一台拖拉机牵引32辆平车，达300立方米。改造量不大，只是将原有路基加宽，并在拖拉机履带行走的地带垫土加高，将枕木端部埋入土中。两台平车之间用一根9MM粗的铁筋联结。3拖拉机木板道运材 带岭森工实验学校1954年利用木板道进行拖拉机运材初步获得了成功。日车运材量比土道运材平均提高32.2%，装载量平均提高20%，日车公里提高23.5%，技术速度提高20%。4拖拉机冰道运材 1949年冬进行了拖拉机冰道运材的实验，取得成功。49台KT-12拖拉机运输了8.6万立方米，4台C-80和30台AT3拖拉机共完成了13.91万立方米，约占运材总量的29%，1950年又提高了一个百分点。5森林铁路运材及其发展蒸汽机车:锅炉制出高压蒸汽-在汽机内膨胀做功-热能转化为机械能-通过传动装置推动动轮旋转-借助于轮齿间的粘着作用推动机车前进。内燃机车:以内燃机为原动力-热能转化为机械能-牵引列车运行。台车:供运输各种不同长度的原条和原木用。平板车：运输原木和成材的车辆。守车：运材列车的管理车辆，编挂于列车尾部，共运转车长和随车人员用。森铁运材是我国木材运输主要方式之一。建国后至1965年间，是我国森铁大规模建设时期。这时，全国森铁总长为8468公里。到1985年，森铁总长为10505公里。 为开发南方林区，以北方经验为基础，从1956年开始进行勘测设计及施工。森铁在南方走过了相当曲折的道路，总体并不成功 19561957年，设计了从广东乐昌狗牙洞煤矿经湖南宜章到莽山林场的森铁线路，虽未实施，但这是南方第一条经勘察设计的森铁。 19581959年，福建建西林区修建了一干两支的森铁。全长80公里。成为南方第一条通车森铁。 1959年，广东省乳阳林区开始修建森铁。 1963年建成。但因地质不良，无法铺设上部结构，后经处理,1964年通车。 19591962年，江西省修建全长为79公里的森铁，因线路标准低，通车时间一再拖延，1964年通车。 1962年，修建由湖南富家桥至双牌水库长15公里的森铁，1964年通车，由于运输不便，后改为汽车路。 机车：我国1938年从德国进口一批23吨蒸汽机车，发挥了较好作用。1938年日本产的汽油式内燃机车在东北投入了使用。在这期间，曾将汽油式内燃机车改为烧木炭，功率大为降低。由于种种弊端，内燃机车逐渐被淘汰。车辆：森铁车辆从运材角度，可分为台车和平板车；从运输类型，可分为原木车和原条车；从载重量看，可分为轻型和重型。6汽车公路运材及其发展：早在19411943年，黑龙江省就开始用汽车进行少量的运材。建国后，参照国外林业生产经验，决定大力发展汽车运材。1952年我国汽车运材公路长度为123公里。1955年为1521公里。1965年为17930公里，1973年为50162公里，1986年为100332公里，到1990年为107498公里。汽车：较长的时间里，我国北方林区主要依靠进口汽车。太脱拉T-138、T-148、T-815等，其载量依次为12、14.7和16.42T，功率依次为132、156、208KW。瑞典产的斯康尼亚重型车也由LT-110更新为LT-112H。其载重量分别为17.7、15.8T，功率为148.5和149.4KW。南方引进了日本的DA-110，载重为7T，功率为103KW。1957年后，我国生产的解放牌中型汽车进入了林区，发挥了巨大作用。除解放车外，东风EQ-140汽油车也是我国北方林区用于运材的主要车型。挂车：1953年黑龙江省绥阳森工局进行了挂带双轴挂车实验，1954年投入生产。两年内效率提高60%。同时，又进行了两辆双轴挂车运材实验，这种汽列式运材也得到了采用。南方的汽运中，同时发展了汽列运材。半挂车：在我国，半挂车是随着原条运材的发展而发展的。从半挂车在运行中与主车的联结方式看，可分为分离式、辕杆式和拉索式三种。 全挂车：为了运输不同长度的原木，全挂车通常由前后两节半挂车组成。牡丹江林机场于50年代率先生产了YG210型全挂车。内蒙古、吉林等地也研制了GQS-4等其它类型的全挂车。第二讲 木材汽车拖挂运输 1木材汽车拖挂运输的特点 拖挂运输是由汽车与全挂车或牵引车与半挂车所组成的汽车列车的一种运输形式。 拖挂运输对运输生产率的提高影响很大，在一定情况下，运输生产受三个因素的影响：载重量、技术速度、装卸停歇时间。而提高车辆载重量的方法有两个：提高单车的载重量能力和实行拖挂。但提高单车的载重量能力必然要增加轴载荷和轮胎的载荷。 拖挂运输有如下优点： （1）解决了长材运输问题。5m以上的原木，在生产中是常见的，特别是原条、伐倒木运输，一般均在10m以上，单一汽车不能运输此种长大货物，只有汽车列车才能适应长原木、原条和伐倒木的运输任务。 （2）汽车列车是提高有效载量的有效途径。拖挂可使原有的生产能力提高一倍以上。 （3）汽车挂车的底盘没有传动装置，有利于降低承载面高度。牵引车后轴与挂车车轴之间的距离，可以拉长，增加了承载面积，使汽车列车用途更加广泛。 （4）制造拖挂车所需设备、材料较少，制造技术比较简单。制造一辆载量4t的汽车需优质钢材2250kg，而制造一辆3t的原木挂车约需钢材860kg，7t原条挂车需钢材约1500kg。在轮胎方面，3吨挂车只需4只。在技术方面，挂车作为运材汽车列车的从动车节，无需装备技术复杂的发动机。 （5）拖挂运输不需要增加额外的驾驶员，可以提高劳动生产率。 （6）拖挂运输燃料经济性好，运输成本低。 （7）汽车列车使牵引车的利用率提高。 拖挂运输也有其不足： （1）技术速度下降，增加车辆装卸停歇时间； （2）牵引量增加，加剧了机械、车胎的磨损； （3）稳定性差，驾驶员技术水平要求高； （4）转弯时路面要比单车时宽些。 拖挂运输并不是在任何情况下都可采用，其条件是： （1）与单车使用性能相比，只许基本相同，或很少下降； （2）拖挂后，应保持直接档的行驶时间占60以上，且在平坡、小下坡段上的最大车速应不低于单车的经济车速。 （3）拖挂后，上坡所用的牵引力在任何情况下均应保证在最大坡段上，能以一档起步，二档通过； （4）在任何情况下都禁止超负荷运行，并在行驶时有一定的加速能力，即从起步到直接档应不高于单车加速时间的一倍。 汽车列车一般有两种，一种是由汽车和全挂车组成的汽车列车；另一种是由牵引车和半挂车组成的汽车列车。由于半挂车较全挂车总长短，通过性好，使用面积大，没有牵引架，稳定性好，适应于改装成各种型式的专用车等优点，所以国外半挂车较全挂车发展快。2原木汽车列车运输 随着森林采伐的逐年延伸及森林抚育材的增多和木材综合利用的发展，大量的原木需要运出，但目前多以单车汽车运材原木。 汽车运输原木有以下几种形式 （1）单个汽车 单个汽车运输量低，轻型汽车对次载量为5-6m3；重型汽车为11-12m3。汽车后备功率未能充分发挥。另外，轻型单个汽车运输原木，装运4m长的原木时，因重心后移，行驶中易出现纵向摆动现象，降低机件的寿命。当装运短材时，为达到额定载量，增加装载高度，又会使重心增高，使汽车的稳定性变坏。 （2）全挂式汽车列车 全挂式汽车列车，可以提高汽车的装载量，轻型汽车拖带一节载质量为4t的挂车，每趟载量可达10m3左右；重型汽车拖带一节10t级挂车，每趟载量可达20m3左右。但由于车体长度增加，使汽车列车的机动性差，装车场倒车，调头困难，需加设回转调头线。行驶中冲击、振动较严重，稳定不良，影响着机件的寿命。 （3）半挂式