路基路面工程.ppt

总论,第一节道路工程发展概况第二节路基路面工程的特点第三节影响路基路面稳定的因素第四节路基土的分类第五节公路自然区划第六节路基水温状况及干湿类型第七节路面结构及层位功能第八节路面的等级与分类第九节我国目前的交通发展总体情况第十节我国公路管理体系,第一节道路工程发展概况,一、道路工程发展历史1、建国以前：最早在夏禹时代，有道路里程的概念；以后各朝代道路修筑均有所发展，但缓慢；到建国前：维持通车8万km，全国1/3的县不同公路，西藏无公路特点：数量少，质量差，标准低。2、建国后（尤其1978年后）公路总里程骤增；等级不断提高；高速公路从无到有,道路是供各种交通工具、行人等通行的工程设施，按使用功能分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。Airportlane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分级高速、一级公路（高等级公路）Road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,二、道路工程发展现状,1、现代交通运输系统：铁路、公路、水运、航运、管道五种运输方式各有特点（载体、覆盖范围、特色、局限性）2、高速公路现状：总里程4.5万KM，全国分布密度不均匀3、路基路面技术现状（设计方法、使用性能、存在问题）,存在问题：早期破坏、重载,三、道路工程发展趋势,中国交通发展规划国家高速公路网规划农村公路发展规划,技术发展趋势：（1）服务功能方面：安全化（复杂路况、特殊灾害性天气条件、不良地质状况）、智能化（以人为本、彩色、荧光、融雪）、环保化（排水、降噪、低吸热、吸收汽车尾气）（2）技术性能方面：资源节约、环境友好、寿命延长、性能提升（高温、低温、水稳定性、疲劳）,四、国内外道路工程发展对比,1、国外道路发展2、70年底进入大发展时期，目前公路网已经基本建成3、进入全面运营管理阶段4、国内外道路现状横比,2002年统计数据,第二节路基路面工程的特点,一、路基、路面的基本概念路基：是在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面：是在路基顶面的行车部分由各种混合料铺筑而成的层状结构物。,二、路基路面的基本特点（宏观）,1、建筑材料广、地方性、废物利用2、工程量大3、线形带状,三、路基路面应具有的基本性能,1.承载能力：强度与刚度2.稳定性3.耐久性（寿命）4.表面平整度（舒适性、表面特性）5.表面抗滑性能（安全性、表面特性）,第三节影响路基路面稳定的因素,一、主要影响因素（主要影响路基）1.地理条件（几何）2.地质条件3.气候条件4.水文和水文地质条件5.土的类别,第四节路基土的分类,一、土的划分原则不同的使用目的和场合，划分原则不同，如农业、公路等。公路用路基土，世界各国大致相近，均依据土颗粒的粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质的含量、土的塑性指标。,二、我国公路路基土的分类,划分依据：土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在情况分类：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，并进一步细分为11类,三、不同路基土的公路工程性质,巨粒土：强度和稳定性好，良好；也可用于砌筑边坡级配良好的砾石混合料：良好；还可用于中级路面和高级路面的基层砂土：无塑性，强度和水稳性好，但易松散，压实困难砂性土：良好粉性土：干时易结块，湿时易流动；毛细作用强烈，须经处理才可使用粘性土：具有较大的可塑性，持水能力强。压实方法得当，排水设施合理也可使用重粘土：不透水、粘聚力大，塑性大，干燥坚硬，难以施工,第五节公路自然区划,一、制定自然区划的原则道路工程特征相似的原则地表气候区域差异性的原则自然气候因素既有综合又有主导作用的原则,二、一级自然区划,1、划分方法：在全国以均温等值线及海拔高度来划分，以均温等值线和三阶梯的海拔高度线为主要标志，二条等高线：1000m、3000m等高线：1000m等高线沿东北大兴安岭、太行、伏牛、武当、雪峰、大朋、友谊关一线，走向北偏东；3000m等高线沿帕米尔高原、昆仑山、阿尔金山、祁连山、岷山、云岭、雪山、大怡岭一线。,2、具体划分：全国首先划分为三大地带：多年冻土、季节冻土和全年不冻土，再进一步根据水热平衡和地理位置划分为冻土、温润、干湿过渡、湿热、潮暖、和高寒七个大区：北部多年冻土区东部温润集结区黄土高原干湿过渡区东南湿热区西南潮暖区西北干旱区青藏高寒区,三、二级自然区划,在每一个一级区内，再以潮湿系数为依据，分为六个等级，并结合各大区的地理、气候特征、地貌类型、自然病害等因素，将全国划分为33个二级区和19个副二级区。潮湿系数K为年降雨量与年蒸发量之比。三级区划是二级区划的具体划分，一是以水热、地理、地貌为依据，或是以地表的地貌、水文和土质依据，有各省、市、自治区自行划定。,四、各个自然区划内路基路面设计注意事项,北部多年冻土区：冻土、冻土退化（全球气温升高）东部温润集结区：冻胀翻浆黄土高原干湿过渡区：黄土东南湿热区：排水、湿软地基西南潮暖区：不良地质（喀斯特、滑坡）西北干旱区：缺水、雪害青藏高寒区：高寒、冻土,第六节路基水温状况及干湿类型,一、路基湿度的来源大气降水地面水地下水毛细水水蒸气凝结水薄膜移动水二、大气温度及其对路基水温状况的影响路基湿度除受水的来源影响之外，大气温度也是主要影响因素之一。冻胀翻浆的机理。,三、路基干湿类型,路基按其干湿状态不同分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。一般要求路基处于干燥或中湿状态。上述四种干湿类型以分界稠度Wc1,Wc2和Wc3来划分。稠度Wc定义为土的含水量W与土的液限WL之差与土的塑限Wp与液限WL之差的比值。即Wc=（WL-W）/（WL-Wp）1.Wc=1.0,即W=Wp，为半固体与硬塑状的分界值；2.Wc=0,即W=WL，为流塑与流动状的分界值；3.1.0Wc0，即WLWWp，土处于可塑状态。,第七节路面结构及层位功能,一、路面横断面路面横断面由行车道、硬路肩和土路肩组成。随道路等级不同而不同。1、槽式横断面形成方式：开挖，培槽2、全铺式横断面排水性路面考虑远期路面的改扩建低等级公路,二、路拱横坡度,1.路拱的作用：横向排水2.路拱横坡的取值（P23表1-10）：有利于横向排水，有利于行车平稳；1-4；路肩横披度较路面横坡大1。,三、路面结构分层及层位功能,1.面层【区别于路面】基本特点：与外界直接接触。功能要求：结构性及功能性材料类型：水泥混合料、沥青混合料及其他混合料结构组成：两层或三层,2.基层基本特点：行车荷载扩散，功能要求：结构性材料类型：有机、无机结合料稳定类结构组成：两层或三层,3.垫层基本特点：承上启下（土基与基层）功能要求：改善土基的温度和湿度状况，进一步扩散应力。材料类型：水稳定性和隔温性好的松散材料或稳定土。结构组成：一般为一层。,第八节路面的等级划分,一、路面类型【按照材料组成分类】土路面砂石路面块体路面沥青路面水泥路面复合式路面其他,二、路面等级划分,根据面层的使用品质、材料组成类型以及结构强度和稳定性，可以分为四个等级。,柔性路面刚性路面半刚性路面目前三者之间正在不断转化，无严格区分界限。,三、路面分类【按照力学特性分类】,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。,柔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。,第九节我国目前的交通发展总体情况,我国交通发展的总体目标,根据党的十五大提出的我国经济发展的宏伟战略目标，交通部在组织各方面专家论证的基础上，研究制定了我国公路、水路交通实现现代化的三个发展阶段目标：第一阶段从“瓶颈”制约、全面紧张走向“两个明显”（即交通运输的紧张状况有明显缓解，对国民经济发展的制约状况有明显改善），这个目标在短期内达到；第二个阶段从“两个明显”到基本适应国民经济和社会发展的需要，这个目标到2020年左右达到；第三个阶段从基本适应国民经济和社会发展需要到基本实现交通运输现代化，达到中等发达国家水平，这个目标将在二十一世纪中叶实现。为实现我国公路、水路交通现代化的目标，关键是到2020年前后要努力完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和交通运输支持保障系统即“三主一支持”系统的建设。,公路主骨架,公路主骨架是根据国家干线公路网规划并考虑其它相关因素确定的。公路主骨架包括总长约3.5万km、纵贯东西和横穿国境南北的“五纵七横”12条主要由高等级公路组成的国道主干线，它贯通首都和直辖市及各省(自治区)省会城市，将人口在100万以上的所有特大城市和人口在50万以上大城市的93连接在一起，使贯通和连接的城市总数超过200个，覆盖的人口约6亿，占全国总人口的50左右。公路主骨架是全国公路网的主动脉，也是全国综合运输大通道的重要组成部分。大力加快“五纵七横”国家道路主干线系统建设，可使公路交通基本适应国民经济和社会发展对城市间快速旅客和货物运输的需求，满足全国统一开放社会主义市场体系发展和对外开放的要求，并加快我国工业化和城市化的进程。国道主干线按照规划的标准要求建成后，随着交通量的增长，安全保障、通讯信息和综合管理服务设施的逐步完善，车辆行驶速度可以比现有国道平均车速提高一倍以上。大中城市间、省际间和区域间将形成现代化的快速公路运输网络。全国公路网的运营效率和效益将有很大的提高。公路运输运距在400-500km的可以当日往返，800-1000km的可以当日到达。,水运主通道,按照我国生产力布局和水资源“T”形分布的特点，重点建设贯通东南沿海经济发达地区的海上运输大通道和主要通航河流的内河航道。全国水运主通道总体布局规划是发展“两纵三横”共5条水运主通道。“两纵”是沿海南北主通道，京航运河淮河主通道；“三横”是长江及其主要支流主通道，西江及其主要支流主通道，黑龙江松花江主通道。除沿海南北主通道外，内河主通道由通航千吨级船队的四级航道组成，共20条河流，总长15万公里左右。这些主通道连接了17个省会和中心城市，24个开放城市，5个经济特区。水运主通道是国家级航道，是全国水运网的主骨架。是国家综合运输大通道的重要组成部分。它是高等级的航运基础设施、先进的运输工具、完善的安全保障及后勤服务系统的综合体。其主要功能是，提供通畅、高效、优质的运输条件，现代化的运输管理，舒适的运输环境和综合性的服务设施。水运主通道建设，以提高航道等级、改善通航条件为重点，同时还要使运输船舶及港口、水运工业、安全监督、通信导航等配套设施与之相适应，各环节同步建设，以形成综合运输能力。,港站主枢纽,重点建设在水运主通道、公路主骨架及与铁路和航空干线交汇处的水运主枢纽港口、公路主枢纽站场。这些港口和站场是多种运输方式相衔接客货集散中心和综合运输组织服务中心。全国主枢纽港口的布局规划是发展43个主枢纽，其中沿海港口20个，内河港口23个，覆盖了沿海14个开放城市、4个经济特区、海南经济特区的省会以及水运主通道上全部省会城市和大中城市的66。到2010年，基本形成较完善的、以水运为主的集装箱联合运输系统，既有集装箱枢纽港，又有干线港和支线港，并形成我国集装箱国际枢纽港；建成现代化的以水运为中心的金属矿石、煤炭、石油、粮食等大宗能源、原材料联合运输系统；形成便捷的滚装运输和陆岛交通体系。全国公路主枢纽站的布局规划是发展45个客货主枢纽站。这45个公路主枢纽站覆盖了全国30个省会城市、人口在l00万以上的特大城市的80.6和工业产值在100亿元以上的城市的73.3。到2010年，全国45个公路主枢纽站基本建成，并完善相应的软硬件配套服务和管理设施。同时建设干线公路场站和支线公路站点，逐步形成以公路主枢纽站为中心、以干线公路站场和支线公路站点为支撑的多层次的公路运输站场体系，基本满足中长途旅客运输及集装箱和零担快件货物运输等的要求。,交通支持保障系统,交通支持保障系统包括车辆船舶、安全监督、通信导航、救助打捞、公安消防、信息服务、交通教育、科技进步等部分。随着公路主骨架、水运主通道和港站主枢纽及交通支持保障系统建设任务的完成，我国公路、水路运输将基本达到畅通、安全、高效的目标，并基本适应经济社会发展的需要。,公路管理的阶段,我国的公路管理工作分为规划、设计、施工和养护等阶段，其各阶段的具体管理内容如下图所示。当规划阶段路网层次的投资决策和计划安排解决好之后也就进入了具体工程项目的管理阶段，需要经历从项目建议书的编制开始到使用管理和养护维修为止的数个具体的项目管理阶段，而使用管理和养护维修阶段不仅要进行路况调查和病害监控，保持道路良好的服务水平和正常有序的使用，而且要进行交通情况和公路路况技术档案数据库系统的建立，实现养护方案决策的科学化，从而使有限的养护资金发挥最大的经济效益，并进一步为路网层次的公路建设规划提供依据。,第十节我国公路管理体系,我国的公路管理及其内容,公路管理是一种国家行政行为，它是根据法律、法规或公路主管部门的授权，由公路管理机构及其工作人员，依据有关法规和规章制度，对公路的修建、养护、使用等工作与行为，履行组织、领导、决策、调整、监督、检查、处置等行政职责的活动。没有管理的科学化，就不可能有公路的现代化。公路的科学、规范化管理，对所有从事公路管理的工作人员在知识和技能、积极性和创造性等方面都提出了更高的要求。公路管理的内容从宏观上广义的讲，包括公路立法，公路建设（包括规划、计划、勘测设计、施工）管理，公路养护管理，公路路政管理，公路交通管理，公路规费征收与使用管理，以及公路人事行政、教育、科研、材料和装备管理等。从宏观上狭义的讲，公路管理则指公路建成投入使用以后的管理，即特指现有公路的使用管理，包括公路养护管理、路政管理、交通管理和规费管理等。即便从微观上看，公路管理的任务也还是相当庞杂的，除了公路交通安全管理工作归公安部门负责外，组织、计划、技术、装备、材料、财务、劳动工资管理，以及教育、科研、党团工青妇幼等工作的管理都由公路管理部门本身在进行。,公路使用管理的基本任务,我国各级公路主管部门和公路管理机构设置情况,我国的高速公路发展过程,我国的高速公路从改革开放后开始兴建，第一条是上海的沪嘉高速公路（上海浦桃工业区嘉定县），从1984年开始破土动工，1988年竣工，全长18Km。我国的高速公路虽然起步较晚，但发展非常迅速，从19881996年，建成37条，包括89年的广佛(16Km)、90年的沈大(375Km)、西临(16Km)、莘松(20Km)、呼和浩特包头(150.4Km)、92年的合宁(92Km)、93年的广深(123Km)、济青(318Km)、首都机场高速(18Km)、94年的京石(270Km)、京津塘(143Km)等，总计通车里程3422Km。1997年以后，更是进一步加大了建设力度，到2000年底，建成高速公路一百多条，通车里程超过1.6万公里，已经开始形成地区性的高速公路网。,我国几条典型高速公路简介,1、沈大高速公路：从沈阳出发，连接辽阳、鞍山、营口，到大连，全长375Km，上下行四车道，设计时速100120Km/h，日通行能力5万辆次。工程从1984年6月动工，1990年8月20日竣工通