第四章 路面工程

----闵涛概述1颗粒类、结合料稳定类路面基层2水泥混泥土路面4沥青路面3路面施工机械5第四章路面工程路面病害与处治6职业能力目标了解路面的类型、特点及结构组成能够担负路面施工任务学习要求了解路面的功能和要求、路面结构及层位功能，以及路面的分类了解粒料类、结合料稳定类路面与基层的强度构成原理了解沥青路面的类型、特点及应用熟悉沥青路面的施工方法和要点了解水泥混泥土的特点、构造及应用熟悉水泥混泥土施工方法和要点了解沥青路面和水泥混凝土路面施工机械的类型与基本功能特点了解粒料类、结合料稳定类路面与基层的构造、应用和特点4.1路面工程概述路面的功能和要求路面结构及层位功能路面的分类足够的强度和刚度足够的稳定性耐久性表面平整表面抗滑路面是道路的重要工程结构物，它铺筑在路基顶面，是用不同材料或混合料分层铺筑而成的供车辆行驶的一种层状结构物。路面结构直接承受车轮荷载，其质量好坏直接影响到道路的使用品质概念路面要求4.1路面工程概述路面横断面形式a)槽式；b)全铺式1-路面；2-土路肩；3-路基；4-路缘石（测石）；5-加固路肩（硬路肩）路面结构及层位功能4.1路面工程概述在路基上按路面行车道及硬路肩设计宽度开挖路槽，保留土路肩，形成浅槽，在槽内铺筑路面。也可采用培槽方法，在路基两侧培槽，或半填半挖的方法培槽在路基全部宽度内部铺筑路面。在高等级公路建设中，有时为了将路面结构内部的水分迅速排出，在全宽范围内铺筑基层材料，保证水分由横向排入边沟。有时考虑到道路交通的迅速增长，为适应扩建的需要，将硬路肩及土路肩的位置全部按行车道标准铺筑面层。在盛产石料的山区或较窄的路基上，全宽铺筑中、低级路面槽式横断面全铺式横断面4.1路面工程概述路拱横坡度：为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线形或抛物线形的路拱。4.1路面工程概述路面结构分层及层位功能：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，将路面分成若干层次。通常按各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层，如图所示。路面结构层次划分示意图i-路拱横坡度；1-面层；2-基层（有时包括底基层）；3-垫层；4-路缘石；5-加固路肩（硬路肩）；6-土路肩4.1路面工程概述面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎（砾）石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等4.1路面工程概述基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基层去，基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力4.1路面工程概述垫层介于土基与基层之间功能是改善土基的湿度和温度状况，另—方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力进一步加以扩散，以减小土基产生的应力和变形。同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能垫层材料分为两类一类是由松散粒料另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层4.1路面工程概述根据现行的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），路面面层的类型及选用如表所示。（按材料分）面层类型适用范围沥青混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路水泥混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处治三级公路、四级公路砂石路面四级公路注：砂石路面是以砂、石等为骨料，以土、水、灰为结合料，通过一定的配比铺筑而成的路面的统称，包括级配碎（砾）石路面、泥结碎（砾）石路面、水结碎石路面、填隙碎石路面及其它粒料路面。4.1路面工程概述粒料类路面与基层由碎石或砾石组成的粒料结构，按强度构成原理可分为嵌锁型与级配型。嵌锁型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等；级配型包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石经轧制掺配而成的级配砾、碎石等4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层碎砾石路面与基层用加工轧制的碎（砾）石作主骨料，并以石渣和石屑嵌缝，用粘土或石灰土泥浆灌缝，按嵌挤原理压实形成的路面，称碎（砾）石路面，按施工方法及所用填充结合料的不同，分泥结碎石、泥灰结碎石、干压碎石和水结碎石路面，后两种又统称为填隙碎石路面4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层碎石路面优缺点优点是投资不高，盛产石料地区可就地取材，并随交通量的增加进行分期修建和改善，还可在分期修建过程中作为其他路面的基层。缺点：平整度差，易扬尘，在行车和自然因素影响下，易产生磨损、松散、磨耗层脱落露骨等病害，因此维修养护工作量大，而且适应的交通量较小基本要求：碎石应具有较高的强度、韧性和抗磨耗能力，以不低于III级、带有棱角、近于立方体、表面粗糙的碎石为好。4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层磨耗层是路面的表面部分，其作用是抵抗车轮荷载和自然因素对路面的破坏作用，从而有效地保证路面的强度和稳定性，并提高路面平整度，改善行车条件，延长使用寿命保护层铺在磨耗层上面，用砂、土材料铺筑而成，厚度不大于lcm。用来减少车轮对磨耗层的直接磨损和自然因素对磨耗层的直接影响，是保护磨耗层延长其使用寿命的薄层磨耗层保护层4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层在粉碎的土中掺入一定量的无机结合料（包括水泥、石灰、工业废渣等），加水拌和并摊铺平整，碾压密实，其强度和稳定性符合规定要求的材料称为无机结合料稳定类材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面结合料稳定类路面基（垫）层4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层石灰稳定土基（垫）层石灰稳定土具有良好的力学性能，并有较好的水稳性和—定的抗冻性，它的初期强度和水稳性较低，后期强度较高；但由于干缩、冷缩，易产生裂缝。石灰稳定土可适用于各类路面的基层和底基层，但石灰土不宜用作高级路面的基层，而宜用作底基层4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层水泥稳定土基（垫）层在粉碎的土或原状松散的土中，加入适量的水泥，加水拌和经摊铺，碾压养护成型的基层，称水泥稳定土基层。水泥稳定类基层具有良好的整体性和足够的力学强度及足够的抗水性和抗冻性图为水泥稳定土拌合站4.2颗粒类、结合料稳定类路面与基层沥青路面是采用沥青材料作结合料，粘结矿料或混合料修筑面层的路面结构沥青路面由于使用了粘结力较强的沥青材料作结合料，不仅增强了矿料颗粒间的粘结力，而且提高了路面的技术品质。沥青施工图片沥青路面概念4.3沥青路面根据铺筑和压实时沥青混合料的温度，沥青碎石可分为热铺、温铺和冷铺三种。特点：①由于沥青碎石的强度主要靠石料颗粒间的嵌锁力，受沥青软化的影响较小，因此其热稳性较好②沥青碎石的沥青用量较沥青混凝土和沥青贯入式为少，因此，沥青碎石的工程造价较低。③沥青碎石混合料可以在厂内或中心站集中拌制，质量容易得到保证④沥青碎石面层的可施工期比沥青贯入式面层长沥青碎石的主要缺点是：孔隙率较大，空气和表面水易透入沥青碎石4.3沥青路面用不同粒级的碎石、天然砂或破碎砂、矿粉和沥青按一定比例在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分具有严格的级配要求，这种混合料压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时，称作沥青混凝土。按粒径大小可分为：细粒式沥青混泥土、中粒式沥青混泥土、粗粒式沥青混泥土沥青混凝土概念沥青混凝土优缺点①质量符合要求的沥青混凝土路面的强度高②具有良好的平整度，表面坚实、无接缝，且经久耐用。③由于它的透水性小④混合料通常集中在拌和楼用机械加工拌制，石料的配合比以及沥青用量都得以严格控制，质量容易得到保证。⑤施工作业面大，操作方便⑥沥青混凝土面层的可施工期较沥青表面处治和沥青贯入要长。4.3沥青路面沥青混凝土路面的施工有层铺法和拌和法两类层铺法沥青表面处治施工，有先油后料和先料后油两种方法，其中以前者使用较多。现以三层式为例说明其工艺程序。三层式沥青表面处治路面施工程序为：备料→清扫基层、放样和安装路缘石→浇洒透层沥青→洒布第一次沥青→铺撒第一次矿料→碾压→洒布第二层沥青→铺撒第二层矿料→碾压→洒布第三层沥青→铺撒第三层沥青→碾压→初期养护。4.3沥青路面水泥混凝土路面由混凝土面层、基层、垫层、路肩结构和排水设施等组成，如图所示。图中，左半侧为未设路面内部排水设施和采用沥青路肩的路面结构，右半侧为设置路面内部排水设施和采用水泥混凝土路肩的路面结构。1-混凝土面层；2-基层；3-垫层；4-沥青路肩；5-路肩基层；6-土基；7-排水基层；8-不透水垫层；9-集水管；10-排水管；11-混凝土路肩；12-路面横坡；13-路肩横坡；14-反滤织物；15-拦水带；16-拉杆4.4水泥混凝土路面基层准备和模板安装混凝土的摊铺和震捣混凝土的拌制和运送钢筋设置和接缝筑做抹面和拉毛养生和填缝4.4水泥混凝土路面施工工序图优点：强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车缺点：对水泥和水的需要量大、有接缝、开放交通较迟、修复困难4.4水泥混凝土路面按作用的不同，接缝可分为缩缝、胀缝和施工缝三类设置位置和构造应能满足三方面的要求：控制温度伸缩形力和翘曲应力所引起的开裂出现的位置能提供一定的荷载传递能力；防止路表水下渗和坚硬杂物贯入缝隙内。混凝土路面的接缝4.4水泥混凝土路面缩缝的作用是控制混凝土的收缩应力和翘曲应力。按设置位置的不同，有横向缩缝和纵向缩缝两种。4.4水泥混凝土路面胀缝：在桥涵两端以及小半径平、竖曲线处应设置胀缝。4.4水泥混凝土路面在采用较短缩缝间距和非低温时浇筑混凝土的情况下，可仅在邻近构造物或与其他路面不对称交叉处设置胀缝。胀缝传力杆的尺寸、布置间距和要求，与缩缝传力杆相同。但胀缝传力杆的一端需加金属套，套子应能套住传力杆5cm长，并在套顶留下至少2～2.5cm长的空间，供板伸长位移时传力杆相应地有向前移动的余地。施工缝：每天工作结束或因临时原因而中断施工时，需设置横向施工缝混凝土一次铺筑宽度小于路面宽度时，需设置纵向施工缝。横向施工缝应尽可能设在缩缝处，做成设传力杆的平缝形式。如有困难而设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口形式，以保证缝隙不张开。纵向施工缝则采用设拉杆的平缝或设拉杆的企口缝形式。传力杆和拉杆的尺寸和间距．与前述缩缝和胀缝的传力杆和拉杆相同。4.4水泥混凝土路面沥青洒布机是在以贯入法、表面处治法修筑路面，稳定土壤以及路拌沥青混合料等工程中，用以运输、洒布液态沥青和煤焦油的一种专用机械4.5路面施工机械石屑撒布机：用来撤布石屑到洒过沥青的路面上，作为黑色路面的配套机械。构造：由一个箱形料斗和装在料斗下方的撒料转筒所组成。转筒的侧面有用弹簧钢板做成的斗门，斗门与转筒之间有可调整的间隙。当转筒旋转时就将料斗的石屑从斗门缝撤出去。石屑撒布机有拖式和自行式拖式石屑撒布机外貌图4.5路面施工机械1-泡沫除尘器；2-烟囱；3-冷料输送机；4-烟道；5-干燥转筒；6-四管除尘器；7-热料提升机；8-沥青输送管；9-平面振动筛；10-热石料集料斗；11-螺旋送粉器；12-石粉仓；13-大石料卸料管；14-石粉集料提升机；15-矿物称料斗；16-拌和机；17-沥青供应管；18-沥青称料斗；19-过量落料斗；20-火焰喷射器；21-燃料箱；22-料坑综合式沥青混凝土拌和机示意图沥青摊铺机沥青混凝土摊铺机是摊铺沥青混凝土路面的专用机械。它可将已拌制好的沥青混合料按一定的技术要求（横断面形状和厚度）迅速而均匀地摊铺在已整好的路基或底层上，并予以初步捣实和整平，既可大大增加铺筑路面的速度和节省成本（可减少压路机的滚压遍数达2/3），又可提高所铺路面的质量。现代的沥青混凝土摊铺机大多为自行式的。根据其行驶装置的不同，可分为轮胎式的和履带式的两种几种不同类型的振动式压路机4.5路面施工机械静力作用压实机械是利用机械自身重力产生的静滚压力作用，迫使被压实材料产生永久性变形而达到压实的目的。静力式光面滚压路机4.5路面施工机械轮胎式压路机是利用充气轮胎的特性来进行压实的机械。它除有垂直压实力外，还有水平压实力，这些水平