整理版路面工程

1、路面工程重庆交通学院土建学院道路工程系主讲：叶巧玲 第七章第七章 路面工程总论路面工程总论 第一节第一节 路面的功能及对路面的要求路面的功能及对路面的要求 一、路面的功能一、路面的功能 路面路面是在路基顶面用各种筑路材料按是在路基顶面用各种筑路材料按一定技术要求铺筑而成的层状结构物。一定技术要求铺筑而成的层状结构物。 路基与路面的关系：路基与路面的关系：路基是路面的基础路基是路面的基础. .铺筑铺筑路面后使路基免受行车荷载的直接作用，路基顶路面后使路基免受行车荷载的直接作用，路基顶面受自然因素的影响也大大减小，面受自然因素的影响也大大减小， 路面的功能：路面的功能：可保证汽车快速、舒适、安可保

2、证汽车快速、舒适、安全行驶。全行驶。 二、路面的基本要求二、路面的基本要求 1. 1. 路面应具有足够的强度和刚度路面应具有足够的强度和刚度 路面强度路面强度 路面刚度路面刚度 2. 2. 路面应具有良好的稳定性路面应具有良好的稳定性 路面的稳定性路面的稳定性路面抵抗外界因素路面抵抗外界因素作用，保持其强度和刚度不变的性能作用，保持其强度和刚度不变的性能. .主要包括水稳定性和温度稳定性主要包括水稳定性和温度稳定性. . 路面的水稳定性路面的水稳定性路面抵抗各中路面抵抗各中水源的影响，保持其强度和刚度不水源的影响，保持其强度和刚度不变的性能变的性能. . 路面温度稳定性路面温度稳定性路面抵抗温

3、度路面抵抗温度变化的影响，保持其强度和刚度不变化的影响，保持其强度和刚度不变的性能变的性能. . 例：例： (1(1）沥青路面在高温下强度和刚度降低，在车）沥青路面在高温下强度和刚度降低，在车轮作用下出现车辙、波浪等变形。轮作用下出现车辙、波浪等变形。（2 2）沥青路面低温状况下容易出现收缩开裂。）沥青路面低温状况下容易出现收缩开裂。 3. 3. 路面应具有良好的耐久性路面应具有良好的耐久性良好耐久性可使路面维持较长的服务年良好耐久性可使路面维持较长的服务年限，保持具有良好的使用品质。限，保持具有良好的使用品质。 4. 4. 要求路表优良好的平整度要求路表优良好的平整度平整度好坏直接关系到行车

4、的舒适性，平整度好坏直接关系到行车的舒适性，也是影响行车安全和运输经济的重要指也是影响行车安全和运输经济的重要指标。标。5. 5. 路面应具有良好的抗滑性能路面应具有良好的抗滑性能路表面平整而粗糙，使车轮与路面具有路表面平整而粗糙，使车轮与路面具有良好的摩擦效果是保证行车安全的重要良好的摩擦效果是保证行车安全的重要条件，对于设计车速高的公路尤其如此。条件，对于设计车速高的公路尤其如此。 6. 6. 路面应具有良好的封水性能路面应具有良好的封水性能 采用不透水的的面层可使大气降水不采用不透水的的面层可使大气降水不滞留于路表或路面结构内，避免在行车滞留于路表或路面结构内，避免在行车荷载作用下产生水

5、损坏。荷载作用下产生水损坏。 第二节第二节 路面的结构及组成路面的结构及组成 一、路面横断面一、路面横断面 路面横断面由行车道、硬路肩或土路肩路面横断面由行车道、硬路肩或土路肩组成。通常分为路槽式和全铺式两种。组成。通常分为路槽式和全铺式两种。 1. 1. 槽式横断面槽式横断面 在路基顶面作成与行车道加硬路肩宽度相在路基顶面作成与行车道加硬路肩宽度相同的浅槽，在槽内铺筑路面。挖方路基同的浅槽，在槽内铺筑路面。挖方路基采用挖路槽方式、填方路基采用培路肩采用挖路槽方式、填方路基采用培路肩方式形成。方式形成。 2. 2. 全铺式横断面全铺式横断面 在路基全宽范围内铺筑路面。在路基全宽范围内铺筑路面。

6、 二、路拱横坡二、路拱横坡作用：作用： 形式：形式：四、四、 路面结构层及其功能路面结构层及其功能1. 1. 面层面层 1 1）功能）功能 面层是路面最上面的结构层次，直接面层是路面最上面的结构层次，直接承受行车荷载和环境因素的作用。与其承受行车荷载和环境因素的作用。与其他结构层相比，其综合质量要求最高。他结构层相比，其综合质量要求最高。 2 2）质量要求）质量要求 3 3）面层材料）面层材料 2. 2. 基层基层 1 1）功能）功能 2 2）质量要求）质量要求 3 3）基层材料）基层材料（1 1）半刚性材料）半刚性材料 a. a.水泥稳定类水泥稳定类 b. b.工业废渣稳定类工业废渣稳定类

7、c.石灰稳定类 （2）粒料类 级配碎石、级配砂砾、泥结碎石、泥灰结碎石。 3. 垫层 1）功能 五、路面材料层宽度五、路面材料层宽度 为保护面层边缘，基层应宽出面层边缘为保护面层边缘，基层应宽出面层边缘25cm25cm以上，垫层宽出基层边缘以上，垫层宽出基层边缘25cm25cm以上。以上。 整个路面在横断面上成梯形。垫层有时与路整个路面在横断面上成梯形。垫层有时与路基同宽以利排水。基同宽以利排水。 第三节第三节 路面的分级与分类路面的分级与分类一、路面分级一、路面分级 分级指标：分级指标：1. 1. 高级路面高级路面 1 1）适用条件）适用条件交通量大、公路等级高或有特殊要求的公路。交通量大、

8、公路等级高或有特殊要求的公路。高速、一级、二级公路。高速、一级、二级公路。 2 2）特点）特点 3 3）主要材料类型）主要材料类型 沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐块石（广场）。齐块石（广场）。2. 2. 次高级路面次高级路面 1 1）适用条件）适用条件 交通量较大、公路等级较高的公路。二交通量较大、公路等级较高的公路。二级、三级公路。级、三级公路。 2 2）主要材料类型）主要材料类型3. 3. 中级路面中级路面 1 1）适用条件）适用条件 三级、四级公路。三级、四级公路。 2 2）主要材料类型）主要材料类型 粒料类材料。粒料类材料。 4. 4

9、. 低级路面低级路面 1 1）适用条件）适用条件 仅能适应很小的交通量较小、行车速度低。四级公路。仅能适应很小的交通量较小、行车速度低。四级公路。 2 2）特点）特点 强度、稳定性、使用寿命、路表平整均最差。不能保强度、稳定性、使用寿命、路表平整均最差。不能保证全天候通行。证全天候通行。 3 3）主要材料类型）主要材料类型 粒料加固土、其他就近取用材料。粒料加固土、其他就近取用材料。 二、路面分类二、路面分类 分类指标：路面结构力学特性分类指标：路面结构力学特性1. 1. 柔性路面柔性路面 柔性路面结构整体刚度小，路基路面主要靠抗压强度、柔性路面结构整体刚度小，路基路面主要靠抗压强度、抗剪强度

10、承受行车荷载作用，在行车荷载作用下路表产抗剪强度承受行车荷载作用，在行车荷载作用下路表产生的弯沉变形大，路基顶面承受较大的单位压力。生的弯沉变形大，路基顶面承受较大的单位压力。主要为：沥青类面层、粒料类面层或块石面层组成。主要为：沥青类面层、粒料类面层或块石面层组成。 2. 2. 刚性路面刚性路面 刚性路面主要为各类水泥混凝土作面层或基层的路刚性路面主要为各类水泥混凝土作面层或基层的路面结构。具有较高的强度、刚度和抗弯拉性能，板体面结构。具有较高的强度、刚度和抗弯拉性能，板体具有较好的扩散行车荷载应力的作用，路基顶面承受具有较好的扩散行车荷载应力的作用，路基顶面承受的单位竖向应力比柔性路面小很

11、多。的单位竖向应力比柔性路面小很多。 3. 3. 半刚性路面半刚性路面 沥青类面层铺筑在半刚性基层上形成的路面结构。沥青类面层铺筑在半刚性基层上形成的路面结构。 半刚性基层半刚性基层用无机结合料（石灰、水泥、工业用无机结合料（石灰、水泥、工业废渣）稳定土或粒料修筑而成的基层。其强度随时间废渣）稳定土或粒料修筑而成的基层。其强度随时间增加而不断增强，初期强度和刚度较低，具有柔性路增加而不断增强，初期强度和刚度较低，具有柔性路面的特性，后期强度和刚度大幅度提高但仍远小于刚面的特性，后期强度和刚度大幅度提高但仍远小于刚性路面。性路面。 第八章第八章 行车荷载、环境因素行车荷载、环境因素 第一节第一节

12、 行车荷载行车荷载一、汽车轴型与接地压力一、汽车轴型与接地压力 1. 1. 汽车轴型汽车轴型 2. 2. 轮胎接地压力轮胎接地压力 轴重通过轮胎传递到路面，其大小受轮胎充气轴重通过轮胎传递到路面，其大小受轮胎充气压力、轮胎类型、轮胎大小等因素影响。设计压力、轮胎类型、轮胎大小等因素影响。设计时通常视轮胎内压为接地压力。时通常视轮胎内压为接地压力。 3. 3. 接触面积接触面积 轮胎与路面的接触面实际为不规则的椭圆形，但为轮胎与路面的接触面实际为不规则的椭圆形，但为了简化理论计算的边界条件，通常圆形接触面积。了简化理论计算的边界条件，通常圆形接触面积。其半径为：其半径为：=（10p10p（p p

13、）1/21/2 （每侧双轮用一个单圆表（每侧双轮用一个单圆表示）示） =（5p5p（p p）1/21/2 （每侧双轮用两个双圆（每侧双轮用两个双圆表示）表示） 二、运动车辆对路面的作用二、运动车辆对路面的作用 1. 1. 作用力系作用力系 2. 2. 动荷特性动荷特性 作用于路面上的轮载实际为动荷，主要是因作用于路面上的轮载实际为动荷，主要是因 为车为车辆行驶时存在自身的振动和路面不平整辆行驶时存在自身的振动和路面不平整 带来的冲击带来的冲击作用。动轮载和静轮载的比值称作用。动轮载和静轮载的比值称 为冲击系数，车速为冲击系数，车速越高、路面平整度越差、路面刚度越大，冲击系数越高、路面平整度越差

14、、路面刚度越大，冲击系数越大。越大。3. 3. 瞬时性瞬时性三、交通分析三、交通分析 主要是研究路面在设计年限内各种轴型和各级轴载主要是研究路面在设计年限内各种轴型和各级轴载对路面的重复作用次数。对路面的重复作用次数。1. 1. 交通量的统计与预测交通量的统计与预测 交通量是在一定时间段内通过道路某一断面的车辆交通量是在一定时间段内通过道路某一断面的车辆总数，路面设计通常以平均日交通量描述交通量总数，路面设计通常以平均日交通量描述交通量的大小。的大小。准确客观的交通量应通过观察站作较长时间的观察、准确客观的交通量应通过观察站作较长时间的观察、统计。统计。进行路面交通量调查时，需要分清车辆型号、

15、装载情进行路面交通量调查时，需要分清车辆型号、装载情况、轴型等。况、轴型等。对于轴重小于对于轴重小于20kn20kn的车辆可不予统计在内。的车辆可不予统计在内。对于轴重较大的车辆则应统计准确，因为这些轴型对对于轴重较大的车辆则应统计准确，因为这些轴型对路面的损害最大。路面的损害最大。 2. 2. 车辆轮迹横向分布车辆轮迹横向分布 车辆通过路面时，轮迹在横断面上不是全宽均匀分布，车辆通过路面时，轮迹在横断面上不是全宽均匀分布，也不是完全集中于某一位置，而是按一定的规律分布。也不是完全集中于某一位置，而是按一定的规律分布。其分布规律与交通阻止情况、路面宽度、交通密度其分布规律与交通阻止情况、路面宽

16、度、交通密度和速度、交通组成等因素有关。和速度、交通组成等因素有关。 沥青路面设计时以单车道横向分布系数为基准，其他沥青路面设计时以单车道横向分布系数为基准，其他情况下车道的横向分布系数与该值的比值称为车道情况下车道的横向分布系数与该值的比值称为车道系数系数，用其确定通过路面的最大累计轴载作用次，用其确定通过路面的最大累计轴载作用次数。数。 混凝土路面设计时则直接以横向分布系数来确定累计混凝土路面设计时则直接以横向分布系数来确定累计轴载作用次数。轴载作用次数。 3. 3. 标准轴载换算标准轴载换算换算原则：换算原则：等效破坏的原则换算成标准轴载的作用次数。等效破坏的原则换算成标准轴载的作用次数

17、。标准轴载：标准轴载： 我国规定沥青路面和刚性路面设计时的标准轴载为我国规定沥青路面和刚性路面设计时的标准轴载为 100kn100kn，以，以bzz-100bzz-100表示。表示。 当量轴次当量轴次将交通量中各级轴载换算成标准轴载将交通量中各级轴载换算成标准轴载后得到的轴载作用次数称为当量轴次（次后得到的轴载作用次数称为当量轴次（次/ /日）。由日）。由此可计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次此可计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次nene， 第二节第二节 环境因素对路面的影响环境因素对路面的影响1. 1. 路基湿度对路面的影响路基湿度对路面的影响 路基湿度不同则其强度、稳定性也不同，对

18、路面的厚路基湿度不同则其强度、稳定性也不同，对路面的厚度、结构形式产生影响。度、结构形式产生影响。2. 2. 温度对路面的影响温度对路面的影响 1 1）路面温度变化预测）路面温度变化预测 通过长时间大量观察、测试确定路面内温度变化情况，通过长时间大量观察、测试确定路面内温度变化情况，为路面结构设计、材料设计提供依据。为路面结构设计、材料设计提供依据。 2 2）温度对路面的影响）温度对路面的影响 路面类型不同。温度的影响也不一样。路面类型不同。温度的影响也不一样。3. 3. 冰冻与冻融对路面的影响冰冻与冻融对路面的影响 1 1）冰冻）冰冻条件为：条件为：（1 1）粉性土基）粉性土基（2 2）气温

19、缓慢下降）气温缓慢下降（3 3）存在地下水）存在地下水 2 2）冻融）冻融 冬季后气温回升时，上层冰冻的路基开始融化，此冬季后气温回升时，上层冰冻的路基开始融化，此时更下层的土基因冰冻而不透水，导致与路面接时更下层的土基因冰冻而不透水，导致与路面接触的部分土基因含水量陡然增加而丧失强度，使触的部分土基因含水量陡然增加而丧失强度，使路面在荷载作用下受到破坏。严重时形成路面翻路面在荷载作用下受到破坏。严重时形成路面翻浆。浆。 第九章第九章 块、碎石路面基层块、碎石路面基层 第一节第一节 路面基层的分类及特点路面基层的分类及特点 1 . 1 . 柔性基层柔性基层 1 1）沥青稳定类基层）沥青稳定类基

20、层 （1 1）定义）定义 沥青稳定类基层是以沥青为结合料，将其与土或粒料混合沥青稳定类基层是以沥青为结合料，将其与土或粒料混合后经碾压成型的基层形式。后经碾压成型的基层形式。 （2 2）强度特点）强度特点 属典型的柔性基层，靠沥青粘结力提高强度，具有一定强属典型的柔性基层，靠沥青粘结力提高强度，具有一定强度，水稳性较好而温度稳定性差。度，水稳性较好而温度稳定性差。 （3 3）适用条件）适用条件 主要适用于沥青丰富地区主要适用于沥青丰富地区。 2 2）粒料类基层）粒料类基层 （1 1）定义由具有一定级配的离散状颗粒材料经碾）定义由具有一定级配的离散状颗粒材料经碾压成形的基层形式。压成形的基层形式

21、。 （2 2）强度特点）强度特点有两种强度形成原理：有两种强度形成原理：嵌挤原理和密实原理。嵌挤原理和密实原理。嵌挤原理：强度主要靠矿料颗粒之间的嵌锁、摩阻嵌挤原理：强度主要靠矿料颗粒之间的嵌锁、摩阻形成，材料粘聚力处于次要地位。形成，材料粘聚力处于次要地位。密实原理：混合料强度依靠具有良好级配形成理想密实原理：混合料强度依靠具有良好级配形成理想的填充作用，获得较大的密度，从而使强度提高。的填充作用，获得较大的密度，从而使强度提高。（3 3）使用条件：石料丰富地区。）使用条件：石料丰富地区。 2. 2.无机结合料稳定基层无机结合料稳定基层 （1 1）定义）定义 用各种无机结合料与土混合后经过摊

22、铺、碾压后，用各种无机结合料与土混合后经过摊铺、碾压后，当其强度符合要求时形成的基层类型。结合料有石灰当其强度符合要求时形成的基层类型。结合料有石灰、水泥、工业废渣等。、水泥、工业废渣等。（2 2）强度特点）强度特点主要靠结合料的粘结力形成强度。主要是石灰或水泥主要靠结合料的粘结力形成强度。主要是石灰或水泥中的活性物质与细粒土发生一系列物理、化学反应或中的活性物质与细粒土发生一系列物理、化学反应或此类活性物质激活工业废渣的活性而具有胶结、凝固此类活性物质激活工业废渣的活性而具有胶结、凝固作用，使原来分散的颗粒材料成为强度较高的整体性作用，使原来分散的颗粒材料成为强度较高的整体性材料。材料。半刚

23、性材料基层强度主要受结合料种类和剂量、性质、集料的半刚性材料基层强度主要受结合料种类和剂量、性质、集料的级配等因素影响。级配等因素影响。 （3 3）适用条件）适用条件 由于半刚性材料整体性好、具有较高强度和刚度，其扩散由于半刚性材料整体性好、具有较高强度和刚度，其扩散和分布竖向应力的性能较好，使路基顶面承受的行车荷载和分布竖向应力的性能较好，使路基顶面承受的行车荷载应力较小应力较小 9.3 碎（砾）石路面与基层碎（砾）石路面与基层 （1）填隙碎石）填隙碎石 定义定义用单一尺寸的粗碎石作主骨料，形成用单一尺寸的粗碎石作主骨料，形成嵌锁作用，并用石屑填满碎石间的孔隙。嵌锁作用，并用石屑填满碎石间的

24、孔隙。一般按下列工序进行：一般按下列工序进行：准备下承层；准备下承层；运输和摊铺粗骨料；运输和摊铺粗骨料；初压；初压；撒布石屑；撒布石屑；振动压实；振动压实；第二次撒布石屑；第二次撒布石屑；振动压实；振动压实；局部补撒局部补撒石屑及扫匀；石屑及扫匀；填满孔隙，振动压实；填满孔隙，振动压实；洒水饱和并碾压滚洒水饱和并碾压滚浆（湿法施工）或洒少量水后终压成型浆（湿法施工）或洒少量水后终压成型 填隙碎石的施工成型阶段主要在于撒铺填隙碎石的施工成型阶段主要在于撒铺填隙料和碾压。填隙料和碾压。 初压用初压用8t两轮压路机碾压两轮压路机碾压34遍，使粗碎遍，使粗碎石稳定就位；初压结束时，表面应平整，石稳定

25、就位；初压结束时，表面应平整，并具有要求的路拱和纵坡。并具有要求的路拱和纵坡。 撒铺填隙料及碾压：撒铺填隙料及碾压： 用石屑撒布机或类似的设备按松铺厚度用石屑撒布机或类似的设备按松铺厚度2.53.0cm将干填隙料均匀地撤铺在已压将干填隙料均匀地撤铺在已压稳的粗碎石上，用人工或机械扫匀，用稳的粗碎石上，用人工或机械扫匀，用振动压路机慢速辗压，将全部填料振入振动压路机慢速辗压，将全部填料振入粗碎石间的孔隙中。粗碎石间的孔隙中。 如没有振动压路机，可用重型振动板代如没有振动压路机，可用重型振动板代替。反复该过程替。反复该过程23次，直到全部孔隙次，直到全部孔隙被填满为止。被填满为止。 同时，应将局部

26、多余的填隙料铲除或扫同时，应将局部多余的填隙料铲除或扫除，填隙料不应在粗碎石表面局部地自除，填隙料不应在粗碎石表面局部地自成一层，表面必须能见到粗碎石。若设成一层，表面必须能见到粗碎石。若设计厚度超过一层压实厚度，需分层施工计厚度超过一层压实厚度，需分层施工时，应将已压成的隙碎石层表面的填隙时，应将已压成的隙碎石层表面的填隙料扫除一些，使表面粗碎石外露料扫除一些，使表面粗碎石外露5l0mm，然后再摊铺第二层粗碎石。，然后再摊铺第二层粗碎石。2）泥结碎石基层）泥结碎石基层定义：同一尺寸石料修筑，在使用过程中，定义：同一尺寸石料修筑，在使用过程中，石料会被压碎而向级配化转化。石料会被压碎而向级配化

27、转化。强度和稳定性取决于碎石嵌挤作用，土的粘强度和稳定性取决于碎石嵌挤作用，土的粘结作用。结作用。泥结碎石基层的矿料粒径不宜小于泥结碎石基层的矿料粒径不宜小于40mm，并，并不大于层厚的不大于层厚的0.7倍，石料等级不低于倍，石料等级不低于级，级，长条、扁平状颗粒含量不宜超过长条、扁平状颗粒含量不宜超过20%。泥结碎石层所用粘土，应具有较高的粘性，泥结碎石层所用粘土，应具有较高的粘性，塑性指数以塑性指数以1215为宜。为宜。粘土内不得含腐殖质或其他杂物。粘土用量粘土内不得含腐殖质或其他杂物。粘土用量一般不超过混合料总重的一般不超过混合料总重的15%18。 泥结碎石层施工方法有灌浆法、拌和法和层

28、铺泥结碎石层施工方法有灌浆法、拌和法和层铺法法3种。种。灌浆法工序：灌浆法工序：准备工作准备工作 包括放样、布置料堆、整理路槽、包括放样、布置料堆、整理路槽、拌制泥浆等。拌制泥浆等。泥浆一般按水与土的体积比为泥浆一般按水与土的体积比为08：1至至1：1进行拌和配制。进行拌和配制。如过稠，泥浆将灌不下去而积在碎石层表面；如过稠，泥浆将灌不下去而积在碎石层表面；如过稀，则易流淌于碎石层底部，干后体积如过稀，则易流淌于碎石层底部，干后体积缩小，粘结力降低，均会影响基层的强度和缩小，粘结力降低，均会影响基层的强度和稳定性。稳定性。摊铺碎石：摊铺碎石： 压实系数的压实系数的1.21.3。 初压初压 碎石

29、铺好后，用轻型压路机碾碎石铺好后，用轻型压路机碾压。碾速易慢，每分钟压。碾速易慢，每分钟2530m，轮迹，轮迹重叠重叠2530cm。一般碾压。一般碾压68遍，至石遍，至石料无松动为止。不要过多、过重碾压，料无松动为止。不要过多、过重碾压，防止堵塞碎石缝隙，妨碍灌浆。防止堵塞碎石缝隙，妨碍灌浆。灌浆灌浆 在预压的碎石层上，灌注泥浆，在预压的碎石层上，灌注泥浆，浆要浇得均匀、浇得透，以灌满孔隙、浆要浇得均匀、浇得透，以灌满孔隙、表面与碎石齐平为度，但碎石棱角仍应表面与碎石齐平为度，但碎石棱角仍应露出泥浆之上。露出泥浆之上。撒嵌缝料撒嵌缝料 灌浆灌浆12h后，待泥浆下注，空隙中空后，待泥浆下注，空隙

30、中空气溢出而表面未干前撒铺气溢出而表面未干前撒铺515mm的的嵌缝料（嵌缝料（11.5m3100m2）。）。 碾压碾压 撒过嵌缝料后，即用中型压路撒过嵌缝料后，即用中型压路机进行碾压，并随时注意用扫帚将石屑机进行碾压，并随时注意用扫帚将石屑扫匀。最终碾压阶段，需使碎石缝隙内扫匀。最终碾压阶段，需使碎石缝隙内泥浆能翻到路面上与所撒石屑粘成一个泥浆能翻到路面上与所撒石屑粘成一个坚实的整体。坚实的整体。 （3）泥灰结碎石基层）泥灰结碎石基层定义：定义： 特点：特点：泥灰结碎石对粘土质量的规格要求与泥结泥灰结碎石对粘土质量的规格要求与泥结碎石相同，石灰质量不低于碎石相同，石灰质量不低于3级。石灰级。石

31、灰与土的用量不应大于混合料总重的与土的用量不应大于混合料总重的20%，其中石灰剂量为土重的其中石灰剂量为土重的812%。泥灰结碎石层的施工工序与泥结碎石相同，泥灰结碎石层的施工工序与泥结碎石相同，若采用拌和法时，应先将石灰与粘土拌和若采用拌和法时，应先将石灰与粘土拌和均匀，再与石料拌和，摊铺均匀，边压均匀，再与石料拌和，摊铺均匀，边压边洒水，使石灰与土在碾压中成浆并充边洒水，使石灰与土在碾压中成浆并充满空隙。满空隙。 第四节 级配碎石基层定义：定义： 碎石中的扁平、长条颗粒的总含量应不碎石中的扁平、长条颗粒的总含量应不超过超过20%，碎石中也不应有粘土块、植，碎石中也不应有粘土块、植物等有害物

32、质。每层的压实厚度不超过物等有害物质。每层的压实厚度不超过1518cm，若用重型振动压路机和轮，若用重型振动压路机和轮胎压路机碾压时，压实厚度可达胎压路机碾压时，压实厚度可达20cm；级配碎石可采用路拌法施工，当用于半级配碎石可采用路拌法施工，当用于半刚性路面的中间层时，应采用厂拌法，刚性路面的中间层时，应采用厂拌法，并宜用摊铺机摊铺混合料。并宜用摊铺机摊铺混合料。路拌法施工工序如下：准备下承层施工放样准备集料和运输 将碎石和石屑洒水，使混合料的含水量超过最佳含水量约1%，以减少运输过程中的离析现象。摊铺 松铺系数人工为l.401.50，平地机为1.251.35），将料均匀地摊铺在预定的宽度上

33、，表面要力求平整，并具有规定的路拱。碾压碾压 整型后，用整型后，用12t以上三轮压路机、振动压路机或轮胎以上三轮压路机、振动压路机或轮胎压路机进行碾压。一般需碾压压路机进行碾压。一般需碾压68遍，使表面无明显轮迹。遍，使表面无明显轮迹。压路机不得在已完成或正在碾压的路段上压路机不得在已完成或正在碾压的路段上“调头调头”和急刹车。和急刹车。凡含土的级配碎石层，都应进行滚浆碾压，一直压到碎石层中凡含土的级配碎石层，都应进行滚浆碾压，一直压到碎石层中无多余细土泛到表面为止。滚到表面的浆（或事后变干的薄无多余细土泛到表面为止。滚到表面的浆（或事后变干的薄层土）应予清除干净。层土）应予清除干净。接缝处理

34、接缝处理 应避免纵向接缝，如必须分幅铺筑时，纵缝应搭应避免纵向接缝，如必须分幅铺筑时，纵缝应搭接拌和。两作业段衔接的横缝处，应搭接拌和。第一段拌和接拌和。两作业段衔接的横缝处，应搭接拌和。第一段拌和后，留后，留58m不碾压，第二段施工时，前段留下未压部分与不碾压，第二段施工时，前段留下未压部分与第二段一起拌和整平后进行碾压。第二段一起拌和整平后进行碾压。 厂拌法施工宜采用不同粒级的单一尺寸碎石和石屑，按预定配厂拌法施工宜采用不同粒级的单一尺寸碎石和石屑，按预定配合比在拌和机内拌制级配碎石混合料。碾压、整型同路拌法合比在拌和机内拌制级配碎石混合料。碾压、整型同路拌法施工。施工。 第十章第十章 无

35、机结合料稳定基层无机结合料稳定基层 第一节第一节 概述概述 （1 1）定义）定义 用各种无机结合料与土混合后经过摊铺、碾压后，用各种无机结合料与土混合后经过摊铺、碾压后，当其强度符合要求时形成的基层类型。结合料有石灰当其强度符合要求时形成的基层类型。结合料有石灰、水泥、工业废渣等。、水泥、工业废渣等。（2 2）强度特点）强度特点主要是石灰或水泥中的活性物质与细粒土发生一系列主要是石灰或水泥中的活性物质与细粒土发生一系列物理、化学反应或此类活性物质激活工业废渣的活物理、化学反应或此类活性物质激活工业废渣的活性而具有胶结、凝固作用，使原来分散的颗粒材料性而具有胶结、凝固作用，使原来分散的颗粒材料成

36、为强度较高的整体性材料。成为强度较高的整体性材料。材料强度主要受结合料种类和剂量、性质、集料的级材料强度主要受结合料种类和剂量、性质、集料的级配等因素影响。配等因素影响。 （3 3）使用情况）使用情况 第三节第三节 石灰稳定类基层石灰稳定类基层1. 1.定义定义在粉碎或原来松散的土中掺入适量的石灰和水，经拌在粉碎或原来松散的土中掺入适量的石灰和水，经拌和、摊铺、碾压、养生后得到的混合料层，当其和、摊铺、碾压、养生后得到的混合料层，当其抗压强度达到规定要求时，即得石灰稳定土基层。抗压强度达到规定要求时，即得石灰稳定土基层。2. 2. 材料种类材料种类 石灰土基层石灰土基层用石灰稳定细粒土得到的基

37、层。用石灰稳定细粒土得到的基层。 石灰碎石土基层石灰碎石土基层用石灰稳定土和碎石混合料得到用石灰稳定土和碎石混合料得到的基层。其中以土为主时称为石灰土碎石，以碎的基层。其中以土为主时称为石灰土碎石，以碎石为主时称为石灰碎石土。石为主时称为石灰碎石土。 石灰砂砾土基层石灰砂砾土基层用石灰稳定土和砂砾混合料得到用石灰稳定土和砂砾混合料得到的基层。其中以土为主时称为石灰土砂砾，以碎的基层。其中以土为主时称为石灰土砂砾，以碎石为主时称为石灰砂砾土。石为主时称为石灰砂砾土。 3. 3. 强度形成原理强度形成原理 石灰与土粒发生的作用主要为四个石灰与土粒发生的作用主要为四个 （1 1）离子交换作用）离子交

38、换作用 离子交换作用主要使土的工程性质发生改离子交换作用主要使土的工程性质发生改变，是石灰土基层初期发生变化的主要原因。变，是石灰土基层初期发生变化的主要原因。 其作用机理是：其作用机理是：离解后的熟石灰中的二价离解后的熟石灰中的二价caca+2+2离子能当量替换离子能当量替换土粒表面的一价金属离子土粒表面的一价金属离子nana+ +、k k+ +，此作用使，此作用使土粒表面吸附的水膜减薄，土粒之间更为接土粒表面吸附的水膜减薄，土粒之间更为接近，分子引力增加，许多单个土粒聚集成结近，分子引力增加，许多单个土粒聚集成结构更为紧密的土团，相当于土的颗粒粒径增构更为紧密的土团，相当于土的颗粒粒径增大

39、，所以工程性质得到改善。大，所以工程性质得到改善。 （2 2）结晶作用）结晶作用 除进行离子交换的熟石灰外，另一部分饱和状态除进行离子交换的熟石灰外，另一部分饱和状态的熟石灰与水形成水合氢氧化钙晶体，在土中形成的熟石灰与水形成水合氢氧化钙晶体，在土中形成结晶网格，此过程把土粒胶结成整体且水合氢氧化结晶网格，此过程把土粒胶结成整体且水合氢氧化钙晶体溶解度较小，改善了土的水稳定性。反应式钙晶体溶解度较小，改善了土的水稳定性。反应式为：为：ca(oh)ca(oh)2 2+nh+nh2 2o ca(oh)o ca(oh)2. 2.nhnh2 2o o 3 3）火山灰作用）火山灰作用 此反应在不断吸收水

40、分的过程中进行，生成物具此反应在不断吸收水分的过程中进行，生成物具有水硬性，同时该生成物与结晶作用生成物形成包有水硬性，同时该生成物与结晶作用生成物形成包裹土团的稳定保护膜。起填充和隔水作用，同时密裹土团的稳定保护膜。起填充和隔水作用，同时密度提高。度提高。 火山灰作用是一个较为缓慢的过程，是石灰土强度火山灰作用是一个较为缓慢的过程，是石灰土强度形成需要较长的养护期。形成需要较长的养护期。 反应式为：反应式为：xca(oh)xca(oh)2 2+sio+sio2 2+nh+nh2 2o cao o cao sio sio2 2 (n+)h (n+)h2 2o oxca(oh)xca(oh)2

41、2+al+al2 2o o3 3+nh+nh2 2o cao o cao al al2 2o o3 3 (n+)h (n+)h2 2o o 4 4）碳酸化作用）碳酸化作用 土中的土中的ca(oh)ca(oh)2 2与土中的与土中的coco2 2反应后生成具有较高强反应后生成具有较高强度和稳定性的碳酸钙晶体，相应提高了土的强度度和稳定性的碳酸钙晶体，相应提高了土的强度和稳定性。该反应持续较长时间，所以石灰土后和稳定性。该反应持续较长时间，所以石灰土后期强度较高。期强度较高。反应式为：反应式为：ca(oh)ca(oh)2 2+co+co2 2+ h+ h2 2o+ cacoo+ caco3 3 4

42、. 4. 影响石灰土强度的因素影响石灰土强度的因素 1 1）土质）土质 通常情况下土的粒径越小、各种作用发生越充分、通常情况下土的粒径越小、各种作用发生越充分、土质得到改性的效果越明显。土质得到改性的效果越明显。但工程中很少使用粒径很小、塑寻性指数很大的重粘但工程中很少使用粒径很小、塑寻性指数很大的重粘土，因为难以将其充分粉碎；土，因为难以将其充分粉碎；也很少使用粒径大而无塑性的砂土，因为加入石灰后也很少使用粒径大而无塑性的砂土，因为加入石灰后工程性质提高幅度并不大。工程性质提高幅度并不大。塑性指数为塑性指数为15152020的粘性土最适宜用石灰稳定，在工的粘性土最适宜用石灰稳定，在工程中最适

43、用程中最适用。 2 2）灰质）灰质石灰质量好则有效成分多（石灰质量好则有效成分多（caocao、mgo),mgo),形成强度的各形成强度的各种作用得到充分进行，有利于提高强度和稳定性。种作用得到充分进行，有利于提高强度和稳定性。石灰质量应达到相关技术要求。石灰质量应达到相关技术要求。 3 3）石灰剂量）石灰剂量灰剂量对石灰土基层强度影响明显。灰剂量对石灰土基层强度影响明显。通常情况下，石灰剂量较小（通常情况下，石灰剂量较小（3水泥稳定类工业废渣稳定类； 细粒土粒料土粒料2. 温缩 半刚性材料在温度降低时体积减小，即为温度收缩。集料颗粒越细，温度收缩量越大。影响因素主要是混合料含水量、土的细度、

44、环境温度、凝期等。温度收缩特性用温度收缩系数描述。 第三节 沥青混合料力学特性一、强度特性1. 抗剪强度 用c、值大小描述，主要影响因素为沥青用量、沥青质量、矿料级配、环境温度等。2. 抗拉强度 由直接拉伸试验和劈裂试验确定，主要受沥青用量、沥青质量、矿料加铺温度等影响。现行沥青路面设计方法中以劈裂强度作为设计指标之一。 二、应力应变特性 沥青混合料在应力作用下表现为弹粘塑性体。其力学特性受温度和荷载作用时间影响很大。用劲度模量描述。劲度模量是时间与温度的函数，其值大小与沥青劲度有关。 三、疲劳特性 同其他整体性材料一样，沥青混合料在多次重复荷载作用下会在低于其极限抗拉强度或抗拉应变的情况下出

45、现破坏，称为疲劳破坏。 导致材料最终破坏的荷载作用次数称为疲劳寿命。相应施加的荷载称为疲劳应力。疲劳应力与疲劳寿命之间的关系称为疲劳方程，若用图形表示称为疲劳曲线。影响沥青混合料疲劳特性的因素包括：沥青混凝土密实度、沥青劲度、沥青含量、集料特性、温度及加载速率等。研究材料的疲劳匦圆捎闷褪匝椤炔牧稀仁匝樘件下，施加的应力（或应变）越大，则疲劳寿命越短。 疲劳破坏是现行沥青路面设计方法中必须避免的破坏形式。 第十二章第十二章 沥青路面设计沥青路面设计 沥青路面沥青路面在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。度的沥青混合料作面层的路面结构。

46、 沥青路面设计任务沥青路面设计任务根据公路性质、使用要根据公路性质、使用要求、当地自然环境、交通状况、筑路材料、土求、当地自然环境、交通状况、筑路材料、土基特性等条件，确定技术经济合理的路面结构。基特性等条件，确定技术经济合理的路面结构。 沥青路面设计内容：沥青路面设计内容： 1 1）选择适当的路面的路面材料、确定路面类型；）选择适当的路面的路面材料、确定路面类型； 2 2）进行混合料组成设计并确定路面设计参数；）进行混合料组成设计并确定路面设计参数； 3 3）路面结构组合设计；）路面结构组合设计； 4 4）路面厚度计算并作多种方案比选。）路面厚度计算并作多种方案比选。 第一节第一节 弹性层状

47、体系理论分析弹性层状体系理论分析 一、弹性层状体系力学模型的建立一、弹性层状体系力学模型的建立 用性质不同的各种材料层铺筑在土基上形成的路面结用性质不同的各种材料层铺筑在土基上形成的路面结构在荷载作用下的应力构在荷载作用下的应力- -应变关系并非线弹性，而是随应变关系并非线弹性，而是随应力大小和荷载作用时间而变化。应力大小和荷载作用时间而变化。考虑到路基及路面材料层工作应力不大以及行车荷载具考虑到路基及路面材料层工作应力不大以及行车荷载具有的瞬时性并简化力学分析模式，建有的瞬时性并简化力学分析模式，建 立路面设计力学模立路面设计力学模型时仍视路基、路面处于弹性状态。型时仍视路基、路面处于弹性状

48、态。用弹性力学的原理分析路面各层产生的应力、应用弹性力学的原理分析路面各层产生的应力、应变和位移。变和位移。由于路面各层具有不同的力学特性，因此由于路面各层具有不同的力学特性，因此建立的力学模型为弹性多层体系，即弹性半空间地基上建立的力学模型为弹性多层体系，即弹性半空间地基上有若干具有一定厚度的弹性材料层体系有若干具有一定厚度的弹性材料层体系。实际的路面结构非常复杂，为便于问题的求解，需要建立在一定实际的路面结构非常复杂，为便于问题的求解，需要建立在一定的假设基础上：通常将路面结构视为弹性半空间地基上由若干的假设基础上：通常将路面结构视为弹性半空间地基上由若干个具有一定厚度材料组成的弹性层状体

49、系。个具有一定厚度材料组成的弹性层状体系。并假设：并假设： 1 1）各层由连续、均匀、各向同性的）各层由连续、均匀、各向同性的线弹性材料组成，用弹性模量线弹性材料组成，用弹性模量e e和泊松和泊松比比表征其弹性参数；表征其弹性参数； 2 2）最下一层为水平方向和竖直向下）最下一层为水平方向和竖直向下方向无限延伸的半无限体（或半空间方向无限延伸的半无限体（或半空间体），其上各层在水平方向为无限大，体），其上各层在水平方向为无限大，竖直方向有一定厚度；竖直方向有一定厚度； 3 3）各层在水平方向、最下一层在无）各层在水平方向、最下一层在无限深处的应力、应变和位移为零；限深处的应力、应变和位移为零；

50、 4 4）各层之间的应力和位移完全连续（连续连接）或仅是竖向）各层之间的应力和位移完全连续（连续连接）或仅是竖向 应力和位移连续（光滑连接）；应力和位移连续（光滑连接）； 5 5）不计各层材料自重。）不计各层材料自重。二、弹性双层体系解二、弹性双层体系解弹性双层体系弹性双层体系由一个具有有限层厚由一个具有有限层厚的弹性层和弹性半无限地基（路的弹性层和弹性半无限地基（路基）组成。弹性参数分别为基）组成。弹性参数分别为e1，1和和e0，0，上层弹性层厚度，上层弹性层厚度为为h，如图所示。，如图所示。 02epl 弯沉系数，其值是h / d和e0 / e1的函数； 其数值解可以通过电子计算机计算获得

51、。在双圆均布荷载作用下，轮隙处的竖向垂直位移（弯沉）：三、弹性三层体系解三、弹性三层体系解弹性三层体系由两个有限层厚的弹性层及弹性弹性三层体系由两个有限层厚的弹性层及弹性半无限体（路基）组成。若各层材料弹性参半无限体（路基）组成。若各层材料弹性参数分别为数分别为e1，1；e2，2和和e0，0，上层，上层和中层厚度分别为和中层厚度分别为h和和h，如图所示，如图所示 cepl12mmpnnp四、多层体系的等效换算四、多层体系的等效换算 无计算软件时也可将多层体系按等效破坏原无计算软件时也可将多层体系按等效破坏原则换算成三层体系，利用已有的计算诺模图计则换算成三层体系，利用已有的计算诺模图计算位移、

52、应力。算位移、应力。原则原则: :等效破坏原则，即换算前后计算的结果应等效破坏原则，即换算前后计算的结果应是一样的，换言之，就是荷载对三层体系和多是一样的，换言之，就是荷载对三层体系和多层体系的破坏效果是一样的。层体系的破坏效果是一样的。1. 1. 路表弯沉等效换算路表弯沉等效换算原则原则: :弯沉相等弯沉相等. . 面层和土基保持不变，而将面层和土基之间的其面层和土基保持不变，而将面层和土基之间的其他结构层换算成三层体系的中间层。他结构层换算成三层体系的中间层。 多层体系路表弯沉等效换算图 2. 2. 拉应力等效换算拉应力等效换算 按在结构层底产生的拉应力相等的原则，将按在结构层底产生的拉应

53、力相等的原则，将需要计算层底拉应力的结构层及其以上所有层需要计算层底拉应力的结构层及其以上所有层次换算为三层体系上层，计算位置以下土基以次换算为三层体系上层，计算位置以下土基以上所有结构层换算成中间层。上所有结构层换算成中间层。上层底面弯拉应力等效换算图3. 3. 面层剪应力等效换算面层剪应力等效换算 对于城市道路的沥青路面，需要考虑垂直力对于城市道路的沥青路面，需要考虑垂直力和水平力的共同作用，即需要验算沥青面层和水平力的共同作用，即需要验算沥青面层的抗剪强度。多层体系换算成三层体系时，的抗剪强度。多层体系换算成三层体系时，方法方法与弯沉等效换算相同。与弯沉等效换算相同。第二节第二节 沥青路

54、面破坏状态与设计标准沥青路面破坏状态与设计标准 沥青路面在行车荷载和环境因素影响下出现沥青路面在行车荷载和环境因素影响下出现多种形式的损害，有些是结构设计时需要考多种形式的损害，有些是结构设计时需要考虑避免的，有些是材料设计需要避免的，有虑避免的，有些是材料设计需要避免的，有些则是施工管理和工后管理。通常将路面破些则是施工管理和工后管理。通常将路面破坏分为结构性破坏和功能性破坏两大类。坏分为结构性破坏和功能性破坏两大类。1. 1. 沉陷沉陷 沉陷是沥青路面表面车轮集中作用部位出现沉陷是沥青路面表面车轮集中作用部位出现较大的凹陷变形。主要是由于路基强度较低，较大的凹陷变形。主要是由于路基强度较低

55、，导致路面失去较好的支撑而产生较大的竖向导致路面失去较好的支撑而产生较大的竖向变形。沉陷较大时会在凹陷最深处出现纵向变形。沉陷较大时会在凹陷最深处出现纵向裂缝，进而出现网状裂缝。裂缝，进而出现网状裂缝。2. 车辙 车辙是沥青混合料结构层在行车荷载重复作用下，在车轮集中作用的部位出现纵向撤槽，是交通量大、渠化交通严重的高等级公路沥青路面主要破坏形式。车辙主要是由于行车荷载大量重复作用、沥青混合料高温稳定性差而产生累计永久变所致，汽车轮胎的磨失使路面减薄也是原因之一。3. 疲劳开裂 疲劳开裂是沥青路面在行车荷载多次重复作用下逐渐产生、不断增加和扩展的开裂破坏，开裂初期虽然不影响车辆正常行驶，但随着

56、裂缝的增多和扩宽，增加了水对路面和路基的不利作用，使路面整体强度迅速下降，加速破坏的发生，使用寿命缩短。疲劳开裂的原因主要是行车荷载对沥青材料层的多次反复弯曲作用，当荷载应力超过其抗拉疲劳强度时机产生底部开裂，逐渐发展到表面。半刚性基层产生的疲劳开裂也会向上发展导致沥青面层开裂。4. 低温缩裂与反射裂缝 低温下沥青混合料刚度较大，所产生的收缩受到下面结构层的约束时机产生温度应力（拉应力），当超过沥青混合料抗拉强度时即出现横向开裂。半刚性基层存在温缩和干缩现象并因此出现拉应力而出现开裂。基层产生的这种横向裂缝会在相同的部位在沥青路面上反映出来，称为反射裂缝。5. 推移（拥包） 推移和拥包是沥青面

57、层沿行车方向产生剪切、拉裂而出现推挤和拥起。这种破坏主要是使平整度降低，影响路面的使用品质。产生的原因主要是路面受到多次较大的水平力作用、沥青混合料高温稳定性差。6. 松散和坑槽 沥青路面材料失去应有的整体性，变为离散体，矿质粒料与结合料分离，松散的材料在行车荷载作用下脱离路表出现坑洞。主要是沥青混合料设计不当、沥青质量差、碾压不密实、沥青与矿料结合性能差所致。二、沥青路面设计标准1. 疲劳开裂 用控制沥青路面结中整体性结构层不出现超过其疲劳强度的方法来避免出现疲劳开裂。即结构层底出现的最大拉应力（应变）小于材料疲劳强度。 rr rr2. 低温开裂 控制沥青结构层内出现的最大温度应力低于同温度

58、条件下沥青混合料的抗拉强度，即：rtrt 3. 车辙 控制沥青路面出现的最大撤槽深度（永久变形量）小于容许深度，即：lrelre4. 推移 控制沥青路面表面产生的最大剪应力小于沥青混合料容许剪应力，即：rere5. 路面回弹弯沉值 回弹弯沉值是路面在行车荷载作用下产生的竖向弹性变形。回弹弯沉值是一个综合性很强的指标，其值大小不仅反映路面的整体强度和刚度，还与路面的使用状态存在一定内在联系。弯沉值越大，路面整体强度和刚度越小、抗疲劳性能越差。同时，弯沉值比较容易现场测试。设计时以路面诒曜贾嵩刈饔孟虏幕氐涑林挡怀访媛闶褂闷分屎蜕杓颇晗抟蟮纳杓弯沉值为控制条件。即： lsld 我国现行公路沥青路面设

59、计规范采用回弹弯沉值、整体性材料层底拉应力作为设计指标，其他破坏形式主要在材料选择与设计、结构组合设计时定性考虑。城市道路沥青路面设计时考虑路表剪应力验算。 第三节第三节 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计1. 1. 路面结构组合原则与方法路面结构组合原则与方法 结构组合设计的任务是正确合理地选择路面结结构组合设计的任务是正确合理地选择路面结构层次和材料组成，合理与否关系到路面能构层次和材料组成，合理与否关系到路面能否满足各项指标要求。否满足各项指标要求。 结构组合设计应综合考虑交通荷载、自然环境、结构组合设计应综合考虑交通荷载、自然环境、材料供应、施工水平等因素，做到技术、经材料供应、

60、施工水平等因素，做到技术、经济合理。济合理。内容主要为：内容主要为： 1 1）面层类型和等级选择）面层类型和等级选择 2 2）按路面受力特征选择个结构层次）按路面受力特征选择个结构层次 根据前述面层、基层、垫层的功能、材料种根据前述面层、基层、垫层的功能、材料种类、土基状况、自然因素等结合路面受力特点类、土基状况、自然因素等结合路面受力特点（应力随深度逐渐减小、环境因素影响随深度（应力随深度逐渐减小、环境因素影响随深度逐渐减弱逐渐减弱) )选用合适的结构层次。选用合适的结构层次。 3 3）考虑结构层自身特点）考虑结构层自身特点 组合设计时避免相邻层次之间产生不利影响。组合设计时避免相邻层次之间