路面工程概述

路面工程发展概况路面工程是道路工程科学派生出来的一个重要分支，它主要研究公路与城市道路以及机场跑道的路面设计原理与方法、路面结构组合、材料性能要求，以及路面结构层的施工、养护、维修和管理的技术。单位：万公里路面材料和结构发展阶段第一阶段，以恢复原有公路和加快建设干线公路为主，以解决通车问题为主第二阶段，以改善路面行驶质量，提高车辆行驶速度，减少养护工作量为主第三阶段，以提高路线和路面等级，改建和新建高等级公路，开始建设高速公路路面等级低，路面施工水平较低，主要采用就地取材方式施工，路面铺筑以当地产粒料、人工砸制碎石、软质石料、碎砖、碎石土为主，路面结构主要是泥结碎石和级配碎石开始推行渣油表面处治路面，以适应交通量的增长，但由于施工工艺和方法影响，路面易变形和破坏开始采用沥青贯入式面层、沥青碎石面层和沥青混凝土面层等高级路面以提高路面使用性能和耐久性应对交通量和车辆轴载的不断增加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。路面结构一般由面层、基层、底基层与垫层组成。概念路面要求路面工程概述路面的基本功能路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面，为了满足这些基本功能，路面应具有足够的强度、稳定性、平整度和抗滑性等。路面应具有足够的强度以满足车辆安全运行的需要，同时承载能力方面还应有足够的储备以适应交通量增长的客观需求。强度路面的平整度体现了行车舒适性和安全性两个方面的要求，其中，舒适性是衡量路面服务性能的重要指标平整度路面抗滑性主要从安全的角度上评价路面的适用性能.抗滑性路面稳定性既包括了结构稳定性的方面，有涵盖了路面耐久性的含义，即路面在各种外部环境下均应有良好的服务能力。稳定性对路面的要求——强度所谓路面强度是指路面抵抗破坏的能力。行驶在路面上的车辆，产生竖向压力、纵向水平力、振动力和冲击力，以及真空吸力。在这些力的综合作用下，路面会出现断裂、沉陷、波浪和磨损等破坏。因此，要求路面结构及其各组成部分必须具有足够的强度，以抵抗行车作用下所产生的各种应力，避免路面破坏。对路面的要求——刚度所谓路面刚度是指路面抵抗变形的能力。路面结构整体或某一部分刚度不足，即使强度足够，在车辆荷载作用下也会产生过量变形而产生车辙、沉陷和波浪等破坏。因此，路面必须具备足够的刚度，使整个路面结构及其各组成部分的变形量控制在容许范围内车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。对路面的要求——稳定性路面的稳定性是指路面保持其本身结构强度的性能，也就是指在外界各种影响因素作用下路面强度的变化幅度，路面强度的变化越小，则稳定性越好；反之则稳定性越差。对路面的要求——平整度路面平整度指的是路表面纵向的凹凸量的偏差值。路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标，主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。不平整的路面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用，这种作用会造成行车颠簸，影响行车的速度与安全、驾驶的平稳和乘客的舒适；同时，振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和车辆机件的损坏和轮胎的磨损，并增大油料的消耗。不平整的路面还会积滞雨水，加速路面的破坏。因此，为了减少车辆荷载的冲击力，提高行车速度和行车舒适性、安全性，路面应保持一定的平整度。道路等级越高，对路面平整度的要求也越高。影响沥青混凝土路面平整度的因素主要有:不均匀沉降,摊铺工艺,碾压工艺,横接缝处理,配合比设计,下承层病害等对路面的要求——耐久性路面应具有足够的耐久性，使路面在荷载、气候因素的长期综合多次作用下耐疲劳、耐老化和没有不容许的塑性变形和积累。对路面的要求——抗滑能力车辆在光滑路面上行驶时，车轮和路面之间缺乏足够的附着力和摩擦力，在雨天高速行驶或是紧急制动及突然启动时，或者爬坡、转弯时，车轮容易产生空转或打滑，致使行车速度减低，油耗增加，甚至引起严重交通事故。所以路面应具有足够的粗糙度，即要有足够的抗滑性。对路面的要求——环境协调路面应与周围环境协调，一般应洁净少尘，有时根据道路所在地区的特殊要求，还应有低振动、低噪声要求，以及质地、亮度和色彩的要求。路面的结构及组成由于行荷载和自然因素对路面的影响，是随路面深度的增加而逐渐减弱的。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随着路面深度的增加而逐渐降低。为了适应这一要求，路面结构通常是分层铺筑的。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。路面工程概述选择路拱横坡，应充分考虑有利于行车平稳和有利于横向排水两方面的要求。在干旱和有积雪、浮冰地区，应采用低值，多雨地区采用高值；当道路纵坡较大或路面较宽，或行车速度较高时，或交通量和车辆载重较大时，或常有拖挂汽车行驶时，应采用平均横坡度的低值；反之则应采用高值。高速公路和一级公路设有中央分隔带。通常采用两种方式布置路拱横断面。若分隔带未设置排水设施，则作成中间高，两侧路面低，由单向横坡向路肩方向排水。若分隔带设置排水设施，则两侧路面分别单独作成中间高两边低的路拱，向中间排水设施和路肩二个方向排水。路肩横坡度一般较路面横坡大1%。但是高速公路和一级公路的硬路肩采用与路面行车道相同的结构时，应采用与路面行车道相同的路面横坡值。面层类型路拱平均横坡（%）沥青混凝土、水泥混凝土1~2沥青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治1.5~2.5砂石路面3~4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中去，实际上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。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具有足够的水稳定性。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。路面工程概述路面工程概述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。路面工程概述粒料类基层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、碎石等颗粒类、结合料类稳定基层碎砾石基层与路面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基层，称碎（砾）石基层，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基层。颗粒类、结合料类稳定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。颗粒类、结合料类稳定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颗粒类、结合料类稳定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，以此修筑的基层称为无机结合料稳定基层结合料稳定类路面基（垫）层颗粒类、结合料类稳定基层石灰稳定土基（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，而宜用作底基层颗粒类、结合料类稳定基层水泥稳定土基（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颗粒类、结合料类稳定基层石灰粉煤灰基层（工业废渣）：包括石灰粉煤灰（二灰）、石灰粉煤灰土（二灰土）、石灰粉煤灰砂（二灰砂）、石灰粉煤灰砂砾（二灰砂砾）、石灰粉煤灰碎石（二灰碎石）、石灰粉煤灰矿渣（二灰矿渣）等；颗粒类、结合料类稳定基层路面基层类型——二灰碎石二灰碎石基层路面基层类型——水泥稳定碎石路面基层类型——沥青稳定碎石路面基层类型——土、石混合料路面基层类型——石灰稳定土混合料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