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任务一路面工程概述编制：何向红12345678路面工程发展与组成路基路面工程的特点影响路基路面稳定的因素路基土的分类公路自然区划路面的等级与分类目录路面结构及层位功能路面排水结构教学目标及重难点•目标：了解公路发展状况，公路基本组成和分级，掌握公路路面结构基本形式•重点：路面基本组成、公路路面结构基本形式•难点：公路路面结构基本形式路面道路马路公路路基路面工程施工是什么！1总论运用阶段学习研究阶段了解阶段接触阶段运用所学知识解决实际问题如何学习并掌握这些问题课程研究解决的问题路面工程施工是研究什么内容1总论道路是供各种车辆（无轨）和行人通行的工程设施。按其使用特点分为城市道路、公路、厂矿道路、林区道路及乡村道路等。一、路面概述马路的起源原是18世纪末，英国正处于工业革命的热潮之中，工业的发展对交通运输的要求愈来愈高，昔日那种“人走出来的路”，再也不能适应人们的需要了。就在这种情况下，英格兰人约翰·马卡丹设计了新的筑路方法，用碎石铺路，路中偏高，便于排水，路面平坦宽阔。后来，这种路便取其设计人的姓，取名为“马卡丹路”，简称“马路”。1.1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，西藏无公路古代：唐代2.2万km驿道网近代：1921年中国修建了第一条公路“长沙－湘潭”51km,1949年8万km特点：数量少，质量差，标准低。1总论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。截止2003年底全国公路总里程180.98万km,其中等级公路里程143.87万km，占79.5％，占高速公路29745km.一级29903km,二级211929km,三级324788km,四级842373km,等外路371090km。由有路面公路里程194.74km占91.0％。高级路面344271km，次高级443846km,中级425986km，低级433312km，无路面162416km.目前，通公路的行政村占全国总数的91.9％，尚有173个乡镇56693个行政村不通。2003年底，全国桥梁31.08万座，1246.61万延米；隧道2175处，100.10万延米。国道交通观测站4638个，连续式观测站247个，间隙式3293个。1总论2020年:东部95%的人口30分钟以内上高速中部85%的人口60分钟以内上高速西部75%的人口120分钟内上高速1总论二、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）1总论存在问题：1.公路网标准低，数量少，布局不合理。2.道路交通管理落后，城市交通拥挤阻塞。3.规划不合理，路网总体服务水平低,抵御自然灾害能力差。4.公路建设质量差，20％高速公路出现早期大修。课程特点：1.交叉性2.实践性3.融合性4.更新性1总论存在问题：早期破坏、重载1总论三、道路工程发展趋势技术发展趋势：（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1总论第二节路基路面工程的特点公路是指联接城市、乡村和工矿基地之间，主要供汽车行驶并具备一定技术标准和设施的道路称公路。公路的主要组成部分有路基、路面、桥梁、涵洞、渡口码头、隧道、绿化、通讯、照明等设备及其它沿线设施组成。1总论路基是公路的基本结构，是支撑路面结构的基础，与路面共同承受行车荷载的作用，同时承受气候变化和各种自然灾害的侵蚀和影响，是开挖或堆填而成的岩土结构物。路基结构形式可以分为：填方路基、挖方路基和半填半挖路基三种形。路面是铺筑在公路路基上与车轮直接接触的结构层，承受和传递车轮荷载，承受磨耗，经受自然气候和侵蚀和影响，是各种混合料铺筑而成的层状结构物。路面结构一般由面层、基层、底基层与垫层组成。图1—2路面结构组成横断面图1-路面结构;2-沥青面层;3-基层;4-垫层;5-水泥混凝土面层;6-排水基层;7-不透水垫层;8-沥青路肩面层;9-路肩基层;10-水泥混凝土路肩面层;11-纵向集水沟;12-纵向集水管;13-横向排水管;14-反滤织物;15-坡面冲刷防护;16-行车道横坡;17-路肩横坡;18-拦水带;19-路基边坡;20-路床;21-行车道宽度;22-路肩宽度;23-块料面层;24-砂垫层;25-沥青上面层;26-连续配筋混凝土下面层;27-平石;28-侧石二、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4．施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序（水文地质情况复杂，气候多变）5．受自然因素和人为因素影响，变异性和不确定性大1总论三、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）6．具有足够的抗渗透性7．具有低噪声、低扬尘性并减少对环境的负面影响1总论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1总论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类二、我国公路路基土的分类1总论三、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1总论第五节公路自然区划•一、公路自然区划•二、路基湿度状况分析一、公路自然区划•为了区分各地自然区域的筑路特性，经过长期研究，制定了公路自然区划标准，见图3—1(见教材）。•一）、区划的原则与分级1、区划原则（1）道路工程特征相似的原则（2）地表气候区划差异性的原则（3）自然气候因素既有综合又有主导作用的原则•2、区划分级•（1）一级区划•以两条均温等值线：全年均温－2℃等值线和一月份均温0℃等值线；两条等高线：1000m和3000m作为一级区划的标志，将全国分成七个一级区，见表3-1代号一级区名平均温度(℃)平均最大冻深(cm)潮湿系数K地形阶梯土质带I北部多年冻土区全年＜－2＞2000.5~1.00东部1000m等高线两侧棕粘性土II东部湿润季冻区1月＜010~2000.5~1.00东部1000m等高线以东棕粘性土,黑粘性土,冲击土,软土III黄土高原干湿过渡区1月＜020~1400.25~1.00东部1000m等高线以西,西南3000m等高线以东黄土IV东南湿热区1月＞0全年14~26＜101.00~2.25东部1000m等高线以东黄棕粘土,红粘性土,软土V西南潮湿区1月＞0全年14~22＞201.00~2.00~东部1000m等高线以西,西南3000等高线以东紫粘土,红色石灰土,砖红粘性土VI西北干旱区1月＜0山区垂直分布东部100~250,西部40~100东部0.25~0.5,西部＜005东部1000m等高线以西,西南3000m等高线以北栗粘性土,砂砾土,碎石土VII青藏高寒区1月＜0除南端外40~2500.25~1.50西南3000m等高线以北砂砾土,软土•（2）二级区划•二级区划以潮湿系数为主要区分标志。•在7个一级区划内进一步分为33个二级区和19个副区（亚区），具体见《公路自然区划标准》。潮湿系数K为年降水量（mm）与年蒸发量（mm）的比值，按区内的K值大小分为六个等级，见表3—2表示。•（3）三级区划•三级区划是二级区划的进一步划分。名称过湿区中湿区润湿区润干区中干区过干区K＞2.002.00~1.501.50~1.001.00~0.500.50~0.25＜0.250.3.1公路自然区划任务0.3公路自然区划与路基干湿类型图0.7全国公路自然区划二、各自然区划的筑路特点（1）I区——北部多年冻土区：防止翻浆，应采取换土、稳定土、砂垫层等处理方法。（2）Ⅱ区——东部温润季冻区：防止翻浆和冻胀。（3）Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区：黄土对水分的敏感性，干燥土基强度高、稳定性好。（4）Ⅳ区——东南湿热区：防止水毁、冲刷、滑坡。（5）V区——西南潮暖区：充分利用当地材料筑路。（6）Ⅵ区——西北干旱区：沥青面层材料应具有良好的防透水性；砂石路面经常出现松散，搓板和波浪现象。（7）Ⅶ区——青藏高寒区：须按保温原则设计。二、路基湿度状况分析•一）、路基湿度的来源（1）大气降水（2）地面水（3）地下水、毛细水（4）水蒸汽凝结水（5）薄膜移动水42132图0.8路基湿度来源示意图1-大气降水；2-地面水；3-地下水上升的毛细水；4-水蒸气凝结的水二）、路基湿度状况的预估•1、按所属自然区划和路基潮湿类型估计（1）干燥类（2）中湿类（3）潮湿类（4）过湿类通过对各自然区划内不同潮湿类型路基的湿度状况进行广泛调查后，可编制出区分各类路基潮湿类型的临界高度，以及分界相对稠度值，表3—5和表3—6（见教材）列出其中一部分数值可供参考。四）、路基干湿类型1、路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路基处于干燥或中湿状态。2、路基临界高度H:与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度。3、稠度wc定义: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。)()(pLLc下表所列区划界限确定道路所属的路基干湿类型：路基干湿类型路基平均稠度与分界相对稠度的关系一般特性干燥路基干燥稳定,路面强度和稳定性不受地下水和地表水的影响。路基高度H＞H1中湿Wc1≥＞Wc2路基上部土层处于地下水或地表水影响的过渡带区内,路基高度H2＜H≤H1潮湿Wc2≥＞Wc3路基上部土层处于地下水或地表水毛细影响区内,路基高度H3＜H≤H2过湿≤Wc3路基不稳定、冰冻区春融翻浆,非冰冻区雨季软弹,路基经处理后方可铺筑路面，路基高度H＜H3cw＞Wc1cwcwcwcw对于新建道路可以用路基临界高度作为判别标准，•（1）H1相对应于Wc1，为干燥和中湿状态的分界标准；•（2）H2相对应于Wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准；•（3）H3相对应于Wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。•当路基的地下水位或地表积水水位一定的情况下，路基的湿度由下而上逐渐减小,如图：•第六节路面温度状况分析•一）、温度变化•路表温度的周期性起伏，同气温的变化几乎完全同步。•由于部分太阳辐射热被路面所吸收，路面的温度较气温高，面层结构内不同深度处的温度同样随气温的变化而呈现周期性变化，但起伏的幅度则随深度的增加而减小，其峰值也随深度的增加而越来越滞后出现。•图3-4和图3-5分别显示了夏季晴天的情况下沥青类面层和水泥混凝土面层温度的日变化观测结果。路表温度的周期性起伏，同气温的变化几乎完全同步。•图3-4沥青面层温度日变化曲线•图3-5水泥混凝土面层温度日变化曲线•