路基路面工程 第一、二、三章.ppt

1、欢迎各位同学选修 路基路面工程,路基路面工程主编：邓学钧,主讲教师：袁国林 Tel:13814023795 Email:,本课程的设置及其重要性,1、本课程在教学体系中的位置 2、本课程在工作实践中的重要性 3、本课程的内容主要,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

2、：可并通行三辆马车的称为“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

3、供各种交通工具,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。 Airport lane 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

4、。 城市道路 是指修建于城市范围内，供车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,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,公路的技术等级,按照我国

5、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

6、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，

7、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。 路面结构一般由面层、基层、底基层及垫层组成,二、路面工程,路基路面工程是将路基工程、路面工程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

8、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、

9、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,a,18,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

10、之比。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

11、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，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

12、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

13、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

14、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，

15、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

16、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、货周转量所占比重分别下降到36和31,三）我国目前的交通发展总体情况,二）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

17、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,一）公路

18、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35万公里、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

19、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400500公里的可以当日往返，800-1000公里的可以当日到达,二）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

20、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

21、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,三）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的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

22、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,四）交通支持保障系统,交通支持保障系统包括

23、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,我国的公路概况,公路工程是道路工程的一个方面，它和城市道路工程、机场工程以及其它的专用公路等同属于道路工程的不同分支。公路由路基路面体、边坡及防护、排水系统、防撞栏栅、交通标志标线及控制管理设备、通讯缆线、桥梁隧道等组成，它同其他道路工程一样都包括路线工程、路基工程、路面工程、桥梁工程等不同的工程内容，并与地基及基础工程、环境工程等密切相关,一、公路工程,

24、二、我国公路的建设与发展,一）我国建国初期的公路建设总体情况,我国最早的几条公路出现在19041914年间，由旧时的驿道、商道以及官马大道等改筑而成。随后，应公路交通发展的需要相继出现了一大批公路，但到新中国成立时，全国能通车的公路也才仅有8.07万公里（不包括港、澳、台地区），公路密度仅有0.8公里百平方公里，而且公路的技术等级十分低下，状况非常差,二）我国建国以来的公路建设发展情况,1978年以前的30年，国民经济发展道路曲折，但全国公路里程仍基本保持持续增长，到1978年底达89万公里，平均每年增加约3万公里，公路密度达9.3公里百平方公里。改革开放后，国民经济持续高速发展，公路运输需求

25、强劲增长，公路基础设施建设开始发生了历史性转变，到1999年，全国公路里程达135万公里，公路密度达到14.1公里百平方公里，主要城市之间的公路交通条件显著改善，公路交通紧张状况初步缓解，一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成,全国公路总里程 (按技术等级分) 单位：公里,全国公路桥梁、隧道、渡口数量,三）我国公路发展历程的阶段划分,一、长期滞后阶段（从建国初期到改革开放前的1978年）： 五、六十年代，公路建设基本上是在原大车道、便道上修补改造进行,也有相当部分是在进军途中边行军边施工的“急造公路”。之后,根据战备国防需要,依靠国家边防公路建设投资和“民工建勤”等方式,全国公

26、路通车里程增长较快，达到89万公里,其中干线公路23.7万公里，县乡公路58.6万公里,企事业单位专用公路6.6万公里，但公路等级普遍很低，与当时国内汽车工业水平相比，特别是与缓慢的经济发展要求相比，总体上尚能适应。 二、逐步紧张阶段（从1978年至1985年）： 这一阶段国民经济恢复较快,交通紧张问题凸现,交通运输系统内结构不合理问题逐渐暴露,国家开始着力调整国民经济结构,加强以铁路为中心的运输基础设施的建设,对公路建设事业也给予了相应重视。国家计委、国家经委、交通部联合颁布了国道网规划,确定首都放射线12条、北南纵线28条、东西横线30条共70条国道,并采取措施加快发展公路建设事业,如允许

27、省、市、自治区调整养路费收费费率,增加用于公路的改造,此阶段末期国家开始利用国际金融组织贷款修建国际标准高速公路,允许利用贷款、集资修路收取车辆通行费偿还贷款等政策。至“六五”结束时,公路通车总里程增长到94.24万公里,其中一级公路422公里,四级及等外公路79.23万公里。“六五”期间公路通车里程年均增长1.1万公里,三、交通瓶颈阶段（为“七五”时期）： 此阶段，国家明确交通运输是国民经济发展的瓶颈产业,国务院批准设立公路建设专项基金和车辆购置附加费,专门用于公路建设。根据我国人口密度大,车辆技术水平差异大,大量农用拖拉机、牲畜车上路运输的国情,首次明确提出汽车专用公路的概念,国家开始较大

28、规模地建设汽车专用公路,建成了沈阳至大连、上海至嘉定等共约600多公里高速公路,实现了我国大陆高速公路零的突破。由于汽车专用公路单位造价较以往公路改造单价明显要高,由此引发了关于高速公路是否符合中国国情的大讨论,此阶段高速公路建设停留在试点的规模上。“七五”期末,公路通车总里程为102.8万公里,其中高速公路522公里,一级公路2617公里,四级及等外公路61.3万公里。公路通车里程年均增长1.7万公里。 四、逐步缓解阶段（为“八五”以来）： 此阶段公路建设的特点是高等级公路通车里程增长迅速，在一些大经济区域内已经或正在形成以高速公路为主的高等级干线公路网，如沈阳、大连、北京、天津、石家庄、德

29、州、济南、青岛等环渤海湾地区，武汉、合肥、南京、上海、杭州、宁波等长江中下游地区以及广州、深圳、珠海等珠江三角洲地区。特别是“九五”期间，集中力量建设了“三纵两横”和两条重要联络道路（即同三线，京珠线，渝湛线，连霍线，沪成线，京沪路，京沈路），除部分路段外，基本以高速公路或一级公路贯通，五年新增通车里程近10万公里（含中西部地区约6万公里），以高等级公路为主的国道主干线已形成规模效益，东部地区干线公路拥挤状况明显缓解，中西部贫困地区交通条件有所改善，边防公路得以加强,三、我国的公路建设目标,我国在公路建设方面重视从路网规划着手，根据政治、经济及国防等需要进行路网的规划与布设，这为更好的发挥公路

30、作用做好了充分考虑。从全国范围考虑的公路网被称为国家干线公路网，简称国道网；国道网中，经济意义特别重大、交通运输特别繁忙、技术标准较高并在国家公路运输网中起主骨架、主通道作用的公路，称为国家主干线公路，简称国道主干线。 九十年代，交通部在参考国外公路交通发展的历史经验及研究和分析了我国的经济发展布局后于“八五”之初提出了“用几个五年计划的时间，在我国建设出与国民经济发展、生产力布局、城市发展格局以及加强国防建设需要相适应，与其它运输方式相协调，以汽车专用公路为主组成的国道主干线系统”的宏远规划，即“中国快速通道计划”。该国道主干线系统的总规模为3.5万公里左右，以专供汽车行驶的高速公路和一级公

31、路为主组成，总体布局上可分为五纵七横共十二条路线，这将可连接全国43%的城市，连接全国所有人口在一百万以上的特大城市和93%的人口在五十万以上的大城市，使全国七大经济区域基本上有高等级公路连通，从而为区域经济合作、优势互补、完善社会主义市场经济创造了有利条件,国道网规划路线布设及编号（Gxxx,国道主干线系统路线情况表,四、我国的公路管理,一）我国公路管理的阶段,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

32、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,二）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

33、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

34、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,五、我国的高速公路,一）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

35、(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,二）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日竣工通车，总投资22亿元，平均公里造价586万元。该路是由我国自行设计、自行建设的第一条较长的高速公路，为我国高速公路发展起到了极大的促进作用。 2、京津塘高速公路： 该路从北京

36、起，通过天津市到塘沽新港止，全长142.69Km，双向四车道，设计时速120Km/h。工程从1988年开工，到1993年9月建成通车，是我国第一条从世界银行贷款完全按国际惯例进行前期论证、国际招投标、根据FIDIC条款实施工程监理的高速公路，它为全国学习国外建设高速公路先进经验起到了很好的示范作用，是我国高速公路建设进入成熟阶段的分界点,3、沪宁高速公路： 沪宁高速从上海出发，连接苏州、无锡、常州、镇江等重要城市，到南京止，全长274Km，双向四车道，设计时速120Km/h，设计通行能力4.78万辆/日。工程自1992年6月正式动工建设，到1996年9月建成，总投资近70亿元，平均每公里成本大

37、约2500万元。沪宁高速公路的建设，与南京合肥、上海杭州高速公路联成地区网络，构建起长江三角洲的黄金通道，经济地位非常明显，政治地位也十分重要。 沪宁高速公路是在我国水网地区修筑的质量最好的高速公路，它在软土地基处理、沥青路面施工、桥头跳车等方面积累了丰富的经验，为我国水网地区修建高速公路提供了新的经验，它的高质量的建成标志着我国在高速公路建设上，从设计、施工到管理已接近世界先进水平,a,58,路基干湿类型,稠度Wc =(wwL)/(wp-wL) P16 分解稠度与干湿类型 分界稠度:Wc1,Wc2,Wc3 平均稠度 干燥,中湿,潮湿,过湿,a,59,复习思考题,1.我国现行公路自然区划标准是

38、依据什么原则制定的? 2.公路自然区划标准将全国划分为几个地带?几个区? 3潮湿系数 4.面层,基层,垫层 5.路基土的稠度WC 6.我国将路面划分为几个等级? 7.在工程设计中，从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为几类?其中各类路面的特点,a,60,第二章行车荷载、环境因素和材料的力学性质,2-1 行车荷载 1 车辆的类型 客车(小客车,中客车,大客车) 货车(整车,牵引式挂车,牵引式半挂车) 2 汽车的轴型 单轴(前轴) ; 双轴 三轴 (后轴) 货车后轴轴载一般在60130kN左右 大部分在100kN以下。P28-p30,a,61,汽车对道路的静态压力,a 汽车轮胎的

39、内压力pi。 b轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 C轮载的大小。 货车轮胎的标准静内压力pi一般在 0.40.7Mpa 轮胎与路面接触面上的压力p略小于内压pi, 约为(0.80.9) pi;车辆行驶时p可达到 (0.91.1) pi,a,62,4 运动车辆对道路的动态影响,第二节 路基路面工程的特点,a,64,路基 路面,路基和路面是道路的主要工程结构物。 路基是在天然地表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形车部分，是由各种混合料铺筑而成的层状结构物,a,65,4运动车辆对道路的动态影响,a,66,一、 路线长、路基路面

40、工程数量大。 二、沿线地形起伏变化大，地质、 地貌、气象特征多变。 三、沿线城镇经济发达程度与交通状况不一，因此路基路面工程的特点是十分复杂而且多变的。P5,路基路面的工程特点,a,67,路基路面应满足的要求,一、全天候畅通 二、高速 三、安全 四、舒适 五、经济 技术指标与服务性能 两个方面均应达到要求,a,68,路基路面应具备的基本性能,一、足够承载能力（强度与刚度） 二、稳定性 三、耐久性 四、路面还特别要求表面平整、 抗滑、低扬尘和全天候畅通,a,69,强度 刚度,强度：抵抗由于车轮荷载而引起的路基或路面各个部位的各种应力（如压应力，拉应力，简应力等）从而保证路基或路面不发生压碎，拉断

41、或简切等各种破坏的能力。 刚度：路基或路面的整体结构及各个结构层所具有的抵抗在车轮荷载作用下发生过量变形的能力。从而，保证路基路面不发生车辙，沉陷或波浪等各种病害,第三节 影响路基路面 稳定的因素,a,71,地理条件,一、地形地貌 二、海拔高度 三、路线与地势地貌的结合程度,a,72,地质条件,一、岩石或土的种类与成因 二、地质走向与层理 三、有无软弱层或软弱夹层 四、有无地震、泥石流或岩溶等 不良地质情况,a,73,气候条件,一、气温（季节性与地形性） 二、降水 三、日照 四、风力风向,a,74,水文和水文地质条件,一、地表水的水文条件 1、地表积水水位与存水时间 2、地表水的排泄 3、河流

42、的常水位与洪水水位 4、河流的河岸及河床的淤积 二、地下水的水文地质条件 1、地下水的移动规律 2、地质内的层间水、裂隙水、泉水的存在情况,a,75,土的类别,一、土的不同颗粒组成形成不同 的材料强度机理 二、不同类别的土受水温影响的 程度不同 三、不同的土类有不同的工程特 征与性质,第四节 环境因素对 路基路面的影响,a,77,温度对路基路面的影响,一、温度造成路基体的膨胀与收缩， 甚至引起路基的冻胀 二、温度造成水泥砼路面的温度 应力及条块分割 三、温度造成沥青混凝土路面的 塑性变形累积及低温开裂,a,78,湿度对路基路面的影响,一、湿度对路基的影响： 湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的

43、排水设施，并控制路基的干湿类型 二、湿度对路面的影响： 水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性,第五节 路基土的分类,a,80,土的粒组分类标准,不同粒组的划分界限及范围 详见表1-1 其中以0.074mm作为细粒组与粗粒组的分界，以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界，而2mm是粗粒组中砾与砂粒的区分界限 碎石在土类中的位置 碎石是人工开采的土类，一般与砾相近,a,81,土的种类,土的分类标准 依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况进行土类划分 土的种类 共有巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类计11种，详见图1-1,a,82,各

44、种土类的区分,一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例在50%以上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土，前三者按特殊塑性图上的位置定名，盐渍土按含盐百分率分类,a,83,各种土的工程性质,认识清楚路基及路面底基层用土的工程性质，则可根据不同的土类采取不同的工程技术措施： 1、级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料，巨粒土是良好的路基材料，砂性土是施工效果最优的路基建材； 2、粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材； 3、粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害； 4、特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理,第六节 公路自然区划,a,85,公路区划依据的原则,一、道路工程特征相

45、似的原则 二、地表气候区划差异性原则 三、自然气候因素既有综合又 有主导作用的原则,a,86,我国的公路自然区划,我国的公路自然区划分为三级：一级区划按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带考虑冰冻、水热平衡和地理位置分为冻土、温润、干湿过渡、湿热、潮暖、干旱和高寒等七个大区；二级区划是在一级区划内再以潮湿系数为依据分为过湿、中湿、润湿、润干、中干和过干等六个等级，结合各区的地理、气候特征等因素进行二级区和二级副区的划分；三级区划则是二级区划的具体化,a,87,区划与路基路面设计的相关性,不同地区自然条件的差异同公路建设关系密切 路基路面与地势地貌、地质、水文、水热及土质等不同区划特征紧密相关

46、 各区划的设计注意点,第七节 路基的水温状况 与干湿类型,a,89,路基的水温状况,一、路基水的来源 原始土具有的自然含水量；大气降水；地面水；地下水；毛细上升水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水 二、 路基水温状况及其变化 地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀与翻浆现象,a,90,路基的干湿类型,一、路基的干湿状态 路基存在四种干湿状态：干燥、中湿、潮湿和过湿 二、路基路面要求的干湿状态 一般要求处于干燥或中湿状态 三、路基干湿类型的划分指标 以分界稠度c1、 c2、 c3作为划分指标,a,91,四、路基干湿类型的划分标准 P17的表1-8 五、路基干湿类型的确定方法 老路：求

47、算平均稠度，查表确定干湿类型 新路：以路基临界高度为判别标准 路基临界高度：与分界稠度相对应的路基距 地下或地表积水水位的高度（H1、H2、H3,第八节 土基的力学强度特性,a,93,土基的受力状态,路基内任一点处的垂直应力包括由车轮荷载引起的垂直应力z和由土基自重引起的垂直压应力B 1、车轮荷载引起的垂直应力： 2、土基自重引起的垂直压应力： B=z,a,94,路基工作区,定义： 路基z=（1/101/5）B的Za以上的路基范围。 路基工作区的意义： 1、路基工作区范围内的路基，受车轮荷载的影 响较大。 2、当ZaH时,不仅填筑方受荷载作用,天然地基 也受影响,a,95,路基土的应力应变特性

48、,路基土的变形包括弹性变形和塑性变形两 部分。 、弹性变形为恢复部分 弹性变形过大易造成路面材料疲劳开裂 、塑性变形为恢复的差值 塑性变形不可恢复，造成变形累积 、回弹弯沉及回弹模量的测定,a,96,重复荷载对路基土的影响,造成结构材料疲劳破坏。 、造成土塑性变形累积，有两种结果： ）颗粒靠拢，越来越密实，塑性变形越来越微量，直至稳定 ）剪切变形发展，土体破坏，剪切变形造成剪裂面，土体失稳 3、主要影响因素： 1）土的性质与状态（包括土的类型、含水量、密实度、结构状态） 2）重复荷载应力级位（即重复荷载同一次静载下极限强度之比） 3）重复荷载作用的性质，如施加速度、每次施加时间、作用频率等 4

49、、重复荷载的临界值,第九节 土基的承载能力 自学,第十节 路基的病害及防治,a,99,路基常见的病害及其起因,路基的病害多由于土质本身原因或压实不足并在水的作用下产生的，常见的病害有：土基沉陷，翻浆与冻胀，路肩车辙或坍塌，边坡坍塌，挡墙或护坡裂缝、断裂、鼓肚、沉陷等。 1）土基沉陷：由于路基土质松软和压实不足，在水分、自 重和车辆荷载的作用下基身逐渐压密所致，其沉陷量同压 实程度和填土高度等有关，并且不同的土质其沉陷也会有 不同的结果,a,100,2）冰胀与翻浆：一般是冻敏土在水和低温温差的影响下形 成毛细现象积聚冰棱镜所致，这种现象发生于季节性冰冻 地区，当温度在零摄氏度以下反复变化时，由于

50、负温度的 坡差影响会将路基内的水分以毛细吸管的形式积聚到上部 冻结隆起，从而使路基隆起和路面开裂，发生冰胀；而到 了春融季节，路基上层土首先化冻，水分无法排出或下渗， 这时在行车作用下泥浆就会沿路面裂逢冒出，形成翻浆,a,101,3）路肩车辙或坍塌：路肩车辙是由于路肩的密实度较差， 特别当土处于过分潮湿时候，车轮在其上作用使得部分土 被压实而形成沿路面边缘的路肩出现凹槽，使路肩表面形 成车辙变形。路肩的坍塌一般则是由于坡体产生滑坡而产 生的。 4）边坡坍塌和溜坡：边坡坍塌一般是由于边坡坡度太陡或 坡脚受水流冲淘，在路基排水不良或粘土质边坡表土被饱 和等情况下而使坡体在重力作用下失支平衡所致；而

51、溜坡 则是由于坡体长期受水浸湿或下部支撑软弱而使部分岩土 在重力作用下沿一定的滑动面或软弱面呈整体向下缓慢而 长期的滑动现象,a,102,5）挡土墙或护坡的裂缝、断裂、鼓肚或沉陷： 裂缝：基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与 养护不当而使砌体产生过度收缩或膨胀等都会引起砌体 的裂缝。 断裂、倾斜或鼓肚：一般是由于砌体后土的侧向压力增 大或基础的不均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用 而引起。 沉陷：由于基础土质松软或压实不足所致,a,103,路基病害的工程防治,1、路肩的养护（GBM工程要求土路肩应硬化，该部分内容划归路面工程管理） 1）路肩土松散：采用石灰土或砾料石灰土稳定路肩或撒铺

52、石屑及其他粒料进行养护维修； 2）路肩外侧边缘松动：用块石或砼预制板块铺砌护肩带； 3）路肩与路面接缝处碎裂：铺路缘石或修硬路肩； 4）路肩凸凹或横坡不适：雨后土壤潮湿时铲平成理想横坡 或分层填铺成理想横坡； 5）路肩扬尘：铺硬路肩或块石、碎砾石等材料或种植草皮,a,104,2、边坡的养护 1）土路堑边坡有冲沟：及时用粘土填塞捣实，有潜流涌水 时可开沟隔源将水引至路基之外； 2）土路堤因雨水冲刷形成冲沟、缺口：及时用粘结性良好 的土修补拍实，冲沟和缺口较大时应将原边坡挖成台阶 形，然后分层填筑压实（对路堤用轻质材料填筑时尤其 要注意加强边坡的养护，防止影响路基整体强度与稳定 性，甚至造成环境破

53、坏。）； 3）土质不良易出现少量坍塌的路堑、路堤边坡：可采用种 草、铺草皮办法进行护坡加固,a,105,4）河滩、河岸的路堤边坡：宜采用植树等办法进行护坡 加固； 5）路堤边坡常年受水淹和风浪袭击，堤脚易淘空时；可 采用抛石、石笼、干砌片石、浆砌片石或混凝土板等 护坡加固手段； 6）对水流冲刷严重的边坡或经常有浮石或土块坍落的路 堑高边坡；可采用混凝土挡土墙或砖砌挡土墙或砌石 挡土墙等挡墙加固手段,a,106,3、排水设施的养护 1）对边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽等地面排水设 施，在春融前，特别是讯前应全面检查、疏通，雨中还 必须上路巡查，及时疏通排堵，保持水流畅通，防止冲 刷路基，雨后

54、也应重点检查，清堵修毁。尤其应重视土 质边沟的纵坡及排水能力； 2）对于明沟、暗沟、渗沟、盲沟、有管渗沟、洞式渗沟以 及防水隔离层等地下排水设施也应重视清除杂草等堵塞 和细小颗粒的阻渗； 3）应注意养护用土的挖取远离路基防止积水浸蚀路基； 4）对挖方边坡较高易发生水毁坍方地段应在坡口5米以外 设置截水沟,a,107,4、挡土墙和护坡的养护 1）裂缝、断裂并且已停止发展，可将缝隙凿毛，清渣填 浆，也可用环氧树脂粘合； 2）挡墙表面风化剥落，应将风化表层凿除，喷涂水泥砂浆 保护层，当风化剥落严重时，应将风化部分拆除重砌； 3）泄水孔应保持畅通，要及时疏通，不行时开挖增设泄水 孔或在墙背后沿挡墙增做

55、墙后排水设施； 4）对倾斜、鼓肚、滑动或下沉的挡土墙应选择适宜的加固 措施进行加固维修，其方法有锚固法、套墙加固法、增 建支撑墙加固法以及拆除重建法等,a,108,5、路基翻浆的养护 1）经常保持路拱适度、路面平整，及时处理各种病害和冬 季积雪，减少雨水下渗，防止翻浆发生； 2）保持排水系统畅通，或增设隔水垫层，减少水分影响； 3）对翻浆路段应采取根治措施： (i)加深边沟，降低水位， (ii)用透水性的土提高路基， (iii)换土， (iv)设粗粒料透水隔离层 ， (v)在路面下设隔温层， (vi)设置盲沟降低地下水位,a,109,6、软土地区养护 1）采用轻质材料铺筑路堤，减少自重； 2）

56、路基两侧开挖沟渠，降低水位； 3）修筑反压护道； 4）将软土换填成强度高、渗透性好的材料； 5）抛石挤淤（水塘等层厚较薄处）； 6）用木排桩、板桩等纵向结构限制软土侧向挤出的侧向压 缩； 7）用石灰桩、砂桩、塑料排水板、土工织物等改善排水条 件进行治理； 8）用碎石桩、粉喷桩等进行地基加固,第三章 一般路基设计,第一节 路基设计的一般要求,a,112,一般路基的概念,一般路基： 通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度或挖方深度不大的路基，它可结合当地的地形、地质情况直接选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算,a,113,路基设计的一般要求,1、根据路线平、纵、横设计进行路基布置 2

57、、在荷载应力作用区内部分应进行严格碾压施工（特别是路床部分），与路面设计一起进行综合考虑。 3、必须有确保路基强度与稳定性的附属设施，包括路基排水、路基防护与加固、取土坑、弃土堆、护坡道等。 4、对于一般路基，可结合当地情况选用典型断面图或设计规定，不必进行论证和演算，对于高填、深挖路基及地质和水文条件特殊的路基，须进行个别设计和验算,第二节 路基的类型与构造,a,115,路基横断面的典型型式,1、填方路基路堤 （典型断面，多见于平原微丘区） 2、挖方路基路堑 （典型断面，多见于丘陵区及山区） 3、半填半挖路基填挖结合路基 （多见于丘陵区及山区,a,116,路堤的类型与构造要求,1、路堤的常见

58、横断面型式（见图3-1） 1）路堤按填高分，有： 矮路堤（H1820m） 一般路堤 2）路堤按所处条件和加固类型分，有： 浸水路堤 护脚路堤 挖沟填筑路堤 等,a,117,2、一般路堤和矮路堤的构造要求： 1）满足最小填土高度要求； 2）因工作区可能涉及到天然地面，除填方路堤须 满足施工要求外，天然地基也必须进行压实， 必要时须换土或进行加固； 3）可结合两侧排水沟渠进行挖土填筑路基，可在 路基两侧设置护坡道； 4）对地面纵、横坡较陡处必须挖台阶再填筑，从 而保证路基不沿坡向有滑动可能性； 5）必要时可设置石砌护脚进行路基防护,a,118,3、高路堤及浸水路堤的构造要求： 1）必须进行个别设计

59、； 2）边坡可采用上陡下缓的折线形式或 台阶形式； 3）边坡表面须采取适当的防护或加固措施,a,119,路堑的类型与构造要求,1、路堑的常见横断面型式 （见图3-2） 全挖式、台口式、半山洞式 2、路堑的构造要求： 1）边坡可设置为直线或折线； 2）挖方边坡坡脚处须设置边沟； 3）路堑上方应设置截水沟； 4）边坡面易风化时须采取防护措施， 并设碎落台； 5）挖方路基下天然地基必须人工压实，必要时 应翻挖重填、换土或进行加固处理,a,120,半填半挖路基的类型与构造要求,1、半填半挖路基的常见横断面型式（图3-3） 包括：一般填挖路基、矮挡土墙路基、护肩路基、砌石护坡路基、砌石护墙路基、挡土墙支

60、撑路基、半山桥路基等 2、半填半挖路基的构造要求： 1）对路堤和路堑的要求都应满足； 2）压缩用地宽度及减小填方量时，可在填方侧设 护坡或护墙，也可设置护肩墙或路堤墙，特殊 时可设半山桥路基,第三节 一般路基设计,a,122,一般路基设计包括的内容,1、选择路基断面型式，确定路基宽度与 路基高度； 2、选择路基填料与压实标准 3、确定边坡形状与坡度； 4、路基排水系统布置与排水结构设计； 5、坡面防护与加固设计； 6、附属设施设计,a,123,路基宽度的确定,1、路基宽度的概念： 路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。 2、路基宽度的