路基路面工程

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1.道路工程特征相似的原则2.地表气候区域差异性的原则3.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；3.1.0﹥Wc﹥0，即WL﹥W﹥Wp，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。路面等级面层类型所适用的公路等级高级水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石高速、一级、二级次高级沥青贯入式、路拌沥青碎石、沥青表面处治、半整齐石块二级、三级中级泥结或级配碎砾石、水结碎石、不整齐石块、其它粒料三级、四级低级各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾土等四级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项目“八五”末“九五”末（至1999年底）增减（%）一、公路建设全国公路通车总里程（公里）1157009135169116.83其中：高速公路（公里）214111605442.04一级公路（公里）95801771684.93二级公路（公里）8491013995764.83全国公路桥梁（座）19641623077817.49（延米）6278896800566227.50二、港口和航道建设全国主要港口生产泊位（个）6187921848.99其中：深水泊位（个）43854223.74一米以上水深航道里程（公里）6432360156改为等级航道三、全国民用汽车全国民用汽车拥有量（万辆）1040.001452.9439.70其中：客车（万辆）471.90740.2356.86货车（万辆）585.43676.9515.63四、全国民用运输轮驳船轮驳船艘数（万艘）35.824.2-32.40净载重（万吨）50394789-4.96五、公路运输客运量（万人）1040810126900421.92在五种运输方式中的比重（%）88.8091.102.30货运量（万吨）9403879904445.32在五种运输方式中的比重（%）76.2076.800.60旅客周转量（亿人公里）4603.16199.234.67在五种运输方式中的比重（%）51.1055.304.20货物周转量（亿吨公里）4694.95724.321.93在五种运输方式中的比重（%）13.1014.201.10六、水路运输客运量（万人）2392419151-19.95在五种运输方式中的比重（%）2.001.40-0.60货运量（万吨）1131941146081.25在五种运输方式中的比重（%）9.208.90-0.30旅客周转量（亿人公里）171.8107.3-37.54在五种运输方式中的比重（%）1.901.00-0.90货物周转量（亿吨公里）17552.221262.821.14在五种运输方式中的比重（%）49.1052.803.70七、港口全国主要港口吞吐量（万吨）11156414501929.99其中：外贸货物吞吐量（万吨）329194259129.38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