公路及机场路基路面工程分类介绍

1、公路及机场路基路面工程分类介绍山东理工大学交通与车辆工程学院道路风景欣赏道路风景欣赏主要内容(Main Contents) 本课程的设置及其重要性 第一章 概论(Introduction)第一节 道路工程发展概况(History) 第二节 路基路面工程的特点(Characteristics) 第三节 路基路面稳定的影响因素(Factors) 第四节 路基土的分类(Category) 第五节 公路自然区划(Nature Category) 第六节 路基的水温状况与干湿类型(Moisture) 第七节 面层结构及层位功能(Function) 第八节 路面的等级与分类(Grade) 1、本课程在教学

2、体系中的位置 公共课程数学、英语、人文等 基础课程工程力学、结构力学、弹性力学等 专业基础课程土木工程材料、测量学、土力学与土质学、水力学、交通工程基础等； 专业课程道路勘测设计、路基路面工程、桥梁工程等专业提高课程众多选修课程 2、本课程在工作实践中的重要性 实践环节室内试验 确定路面结构设计的主要参数等； 野外试验 确定交通参数、路面结构参数等； 结构综合设计 进行路面结构设计、施工组织设计本课程的设置及其重要性 3、本课程的内容本课程的设置及其重要性路基路面工程路基工程路面工程公路路基机场道基公路路面机场道面路基工程部分一般路基设计( Design) 路基稳定性分析计算(Stabilit

3、y Analysis) 路基防护与加固 (Protection and Consolidation) 挡土墙设计(Retaining Wall) 路基路面排水设计( Drainage)本课程的具体内容路面工程部分路面结构组成、行车荷载、环境因素及材料的力学性质(Structure, Vehicle load, Environment, Materials, Factors)块料路面、碎砾石路面、无机结合料稳定材料路面(Interlocking, Macadam, Stabilized)沥青路面 (Asphalt Pavement)沥青路面设计(Asphalt Pavement Design)水

4、泥混凝土路面(Rigid Pavement) (CementConcrete Pavement)水泥混凝土路面设计(Cement Concrete Pavement Design)本课程的具体内容第一章 概 论第一节 道路工程发展概况1、道路的衍变道路的发展可粗分为四个阶段：第一阶段：供行人和牛马及其它兽类行走、驮运货物的阶段。此时期的道路通常称为小路或小径(Trail)。第二阶段：供蓄力车辆和行人通行的大道(Cart Way)阶段。在中国，有“康衢”、“路”、“驰道”、“驿道”等名称；在欧洲，罗马道路非常发达，有“条条大道通罗马”之说。1、道路的衍变古罗马道路和结构1、道路的衍变第三阶段：行

5、驶汽车的公路（Highway）阶段。内燃机汽车是德国在1886年由高特列希戴姆勒发明，我国在1902年从国外引进汽车，1906年苏元春驻守广西时首建了龙州到镇南关的公路。通向柏林的A9公路(东德)，使用时间超过5年，图中为第一阶段的水泥路面1、道路的衍变第四阶段：以高速度分层行驶为特征的高速公路阶段。也称为Freeway或Expressway。2、道路分类 道路是供各种车辆、行人等通行的工程设施，按其使用范围分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。公路快速路、主干道次干道、支路及街道道路机场道面 Airport lane公路 Highway公路城市道路其它道路分类分级干线公路支线公

6、路国家干线省干线公路县公路乡公路高速公路、一级公路（高等级公路）二级、三级、四级公路(其它公路)2、道路分类 公路是指按现行部颁的公路工程技术标准修建、经交通主管部门验收认定的城市间、城乡间、乡间主要供汽车行驶的公共道路。城市道路，农牧场、厂矿、林区、港区、油田等内部的生产作业道路，军事基地内道路以及游览点内部道路等均不属于公路。 城市道路是指城市范围内，供车辆及行人通行的具备一定技术条件和设施的道路，其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。 厂矿道路是指主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路； 林区道路则是建在林区、主要供各种林业运输工具通行的道路。3、城市道路的分类和等级 城市道路按其在城

7、市道路系统中的地位及交通功能的不同分为四类：快速路：分向高速行驶、立体交叉、需控制出入，一般具有四车道以上、设中央分隔带。主干道：在城市道路网中起骨架作用、以解决区间交通联系及对外交通为主的道路。次干道：连接主干道之间的辅助性干道。支路：是次干道与街道的连接线，以服务功能为主，解决地区交通。各级城市道路的主要技术指标4、公路的技术等级 按照我国交通部公路工程技术标准的规定，我国的公路根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个技术等级，各等级公路的具体功能及适应的交通量大小如下表所示。公路等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，按公路的使用任务、

8、功能和远景交通量综合确定。一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的公路等级。公路的技术等级技术等级含义适应的交通量(年平均辆/天)高速公路为具有特别重要的政治、经济意义，专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。四车道：2500055000 六车道：4500080000八车道： 6000010万一级公路为联接重要政治、经济中心，通往重点工矿区、港口、机场，供汽车分向、分车道行驶的公路。四车道：1500030000 六车道：2500055000二级公路为联结政治、经济中心或工矿区、港口、机场等地的公路双车道：500015000三级公路为沟通县以上城市的公路双车道：2000

9、6000四级公路为沟通县、乡（镇）、村等的公路双车道： 2000 单车道：400各级公路的主要技术指标各级公路的主要技术指标汇总公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计时速（km/h）1201008010080608060403020车道数（条）46846846468464222212路基宽度（m）（一般值）28.026.024.526.024.523.012.010.08.57.54.534.533.533.545.044.032.044.032.06.6停车视距（m）2101601101601107511075403020圆曲线半径（m）一般值10007004007004002

10、004002001006530最小值650400250400250125250125603015最大纵坡（%）345456567895、公路的行政等级 我国的公路，按照其在国家政治、经济、国防和区域行政管理中的重要性和使用性质的不同，可划分为国道、省道、县道、乡道和专用公路等五个行政等级，其各自的含义列示于下表5、公路的行政等级行政等级含 义国 道指具有全国性政治、经济、国防意义的国家干线公路，它包括重要的国际公路、国防公路、联结首都与各省和自治区的首府及直辖市的公路，以及联结各大经济中心、港站枢纽、商品生产基地和战略要地的公路。省 道指具有全省（自治区、直辖市）政治、经济意义的省级干线公路，

11、包括联结省会与其卫星城市、中心城市、经济区的公路，以及不属于国道的国际公路和省际间的重要公路。县 道指具有全县（旗、县级市）政治、经济意义，联结县城和县内主要乡（镇）、主要生产与集散地的公路，以及不属于国道、省道的县际间的公路。乡 道指主要为乡（镇）村经济、文化、生活服务的公路，以及不属于县道以上公路的乡与乡之间及乡村与外部联络的公路。专用公路指专线或主要供厂矿、林区、油田、农（牧）场、旅游区、军事要地与外部联络的公路。6、国家干线公路网 从全国范围考虑的公路网被称为国家干线公路网，简称国道网；国道网中，经济意义特别重大、交通运输特别繁忙、技术标准较高并在国家公路运输网中起主骨架、主通道作用的

12、公路，称为国家主干线公路，简称国道主干线。 九十年代，交通部在参考国外公路交通发展经验及研究分析我国的经济发展布局后提出了国道主干线系统规划。该国道主干线系统的总规模为3.5万公里左右，以专供汽车行驶的高速公路和一级公路为主组成，总体布局上可分为五纵七横共十二条路线，连接全国43%的城市，连接全国所有人口在一百万以上的特大城市和93%的人口在五十万以上的大城市，使全国七大经济区域基本上有高等级公路连通。 2005年将其调整为国家高速公路网，采用放射线与纵横网格相结合的布局，由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成，简称为“7918”网，总规模约8.5万公里，其中主线6.8万公里，地区

13、环线、联络线等约1.7万公里。九五公路建设规划2008公路网状况公路建设规划高速公路“7918”网7 条北京放射线9 条纵向路线18 条横向路线到2020年，高速公路总规模约8.5 万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等其它路线约1.7万公里。7、国家高速公路网命名数字及数字与字母编号 首都放射线编号为1位数，由正北开始按顺时针方向升序编排，编号区间为19。 纵向路线编号为2位奇数，由东向西升序编排，编号区间为1189。 横向路线编号为2位偶数，由北向南升序编排，编号区间为1090。 并行路线的编号采用主线编号后加英文字母“E”、“W”、“S”、“N”组合表示；“E”、“W”、“S”

14、、“N”分别表示并行路线在主线的东、西、南、北方位。 地区环线的编号按照由北向南的顺序排列，编号区间为9199。 联络线的编号为4位数，由主线编号“1”联络线顺序号组成。联络线的顺序号按照主线前进方向由起点向终点顺序排列。 城市绕城环线的编号为4位数，由主线编号“0”城市绕城线顺序号组成。主线编号为该环线所连接的纵线和横线中编号最小者，如该主线所带城市绕城环线编号空间已全部使用，则先用主线编号次小者，依此类推。如该环线仅有放射线连接，则在1位数主线编号前以“0”补位。同一条国家高速公路穿越多个省（区、市），所连接的城市环线的编号在各个省（区、市）单独排列。在不同省（区、市）允许出现相同的城市绕

15、城环线国家高速公路网（7918）国家高速公路网（7918）国家高速公路网（7918）国家高速公路网（7918）国家高速公路网（7918）国家高速公路网（7918）8、路基路面工程（1）路基工程 公路路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分，它是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物，与路面共同承受交通荷载的作用。作为路面的支承结构物，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性(Strength, Stability, Durability)（1）路基工程-冻土（1）路基工程（1）路基工程8、路基路面工程（2）路面工程 公路路面是直接承受交通荷载、大气温度及雨水作用的结构，应具有良好的稳定性

16、和足够的强度、刚度，其表面还应满足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、功能、当地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。 各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面；高速公路和一级公路应采用高级路面，二级公路应采用高级或次高级路面，三级公路宜采用次高级或中级路面，四级公路宜采用中级或低级路面。 路面结构一般由面层、基层、底基层组成。8、路基路面工程（3）路面分层面层基层(Base)底基层(Subbase)路基（含垫层）8、路基路面工程（4）路面各层的特点 面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较

17、大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。 基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。8、路基路面工程（4）路面各层的特点 路基垫层：垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层

18、免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。 按其作用可分为排水层、隔离层、防冻胀层等。路基处于下列状况的路段应设置垫层：地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿状态的路段；排水不良的土质路堑；有裂隙水，泉眼水等水文不良情况的岩石挖方路段；季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿路段；基层可能受污染的路段。8、路基路面工程（5）路面工程分类8、路基路面工程（6）路面工程8、路基路面工程（6）路面工程-道路常用层位及厚度8、路基路面工程（6）路面工程-水泥路面各层位常用材料8、路基路面工程（6）路面工程-水泥路

19、面各层位常用材料8、路基路面工程（7）路基路面工程 本课程将路基、路面结合，综合介绍公路、城市道路及机场跑道等路基路面进行设计原理、设计方法和材料、施工、养护、维护及管理技术等相关知识（其中桥梁与隧道工程涉及桥面铺装和隧道路面中的路面部分可参照一般公路并结合桥梁和隧道结构的特点进行特殊设计） 。8、路基路面工程沪宁高速拓宽跣刨断面9、相关的研究成果）公路自然区划）土的工程分类）软土地基处理）路基支挡结构）路基、路面施工技术）沥青和水泥路面结构理论与设计方法）路面使用性能、养护、管理与维修技术）七五、八五、九五、十五、十一五、西部项目第二节 路基路面工程的特点第二节 路基路面工程的特点1、路基路

20、面的工程特点 路线长、工程量大； 沿线地形起伏变化大，地质、地貌、气象特征多变； 沿线经济程度和交通特点不一样。 第二节 路基路面工程的特点2、路基路面的使用要求特点 全天候畅通 高速 安全 舒适 经济即结构与功能两个方面要求第二节 路基路面工程的特点3、路基路面的性能要求特点 1. 承载能力(Support Load Ability) 包括强度和刚度两个方面。 2. 稳定性(Stability) 在地表上开挖或填筑路基，会改变原地面地层结构的受力状态，从而造成路基失稳；大气降水、大气周期性变化对稳定性的影响。 3. 耐久性( Durability) 道路工程有较长的使用年限，因此路基路面工程

21、要求有很好的耐久性能。 4. 表面平整度(Surface Smoothness) 是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。 5. 表面抗滑性能(Surface Skid Resistance) 保证车轮与路面之间有足够的附着力和摩擦力，以增加行车安全。第三节 路基路面稳定的影响因素1、地理条件第三节 路基路面稳定的影响因素地形地貌海拔高度路线与地势地貌的结合程度2、地质条件第三节 路基路面稳定的影响因素岩石或土的种类与成因地质走向与层理有无软弱层或软弱夹层有无地震、泥石流或岩溶 等不良地质情况4、水文和水文地质条件第三节 路基路面稳定的影响因素地表水的水文条件1、地表积水水位与存

22、水时间2、地表水的排泄3、河流的常水位与洪水水位4、河流的河岸及河床的淤积地下水的水文地质条件1、地下水的移动规律2、地质内的层间水、裂隙水、泉水的存在情况5、土的类别 第三节 路基路面稳定的影响因素土的不同颗粒组成形成不同的材料强度机理不同类别的土受水温影响的程度不同不同的土类有不同的工程特征与性质第四节 路基土的分类第四节 路基土的分类1、土的粒组组成 不同粒组的划分界限及范围 其中以0.074 mm作为细粒组与粗粒组的分界，以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界，而2 mm是粗粒组中的砾与砂粒的区分界限，0.002 mm是粘粒与粉粒的区分界限。第四节 路基土的分类2、土的分类标准 土的分类标

23、准 公路用土一般根据土的颗粒粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质的含量、土的塑性指标等进行划分，我国的公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况进行土类划分。 土的种类 我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，计12种第四节 路基土的分类3、各种土类的区分 土类区分的依据 一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例在50%以上，而特殊土则分为黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土和冻土，前三者按特殊塑性图上的位置定名，盐渍土按含盐百分率分类。巨粒土和粗粒土粒组含量级配指标细粒土塑性图 碎石在土类中的位置 碎石是人工开采的土类，一般与砾相近第四节 路基土的分

24、类4、各种土的工程性质认识清楚路基及路面底基层用土的工程性质，则可根据不同的土类采取不同的工程技术措施：级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料；巨粒土是良好的路基材料；砂性土是施工效果最优的路基建材；粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材；粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害；特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理。第五节 公路自然区划1、公路区划依据的意义2、公路区划依据的原则 道路工程特征相似的原则 地表气候区划差异性原则 自然气候因素既有综合又有主导作用的原则第五节 公路自然区划3、我国的公路自然区划 我国的公路自然区划分为三级： 一级区划按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带

25、考虑冰冻、水热平衡和地理位置分为北部多年冻土区、东部温润季冻区、黄土高原干湿过渡区、东南湿热区、西南潮暖区、西北干旱区和青藏高寒区等七个大区； 二级区划是在一级区划内再以潮湿系数为依据分为过湿、中湿、润湿、润干、中干和过干等六个等级，结合各区的地理、气候特征等因素进行二级区和二级副区的划分； 三级区划则是二级区划的具体化。第五节 公路自然区划3、我国的公路自然区划第五节 公路自然区划4、区划与路基路面设计的相关性 不同地区自然条件的差异同公路建设关系密切 路基路面与地势地貌、地质、水文、水热及土质等不同区划特征紧密相关 各区划有各自不同的设计注意点（见P14）第六节 路基的水温状况与干湿类型1

26、、路基的水温状况第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况 （1）路基水的来源 原始土具有的自然含水量；大气降水；地面水；地下水；毛细上升水；水蒸汽凝结水；薄膜移动水（2）路基水温状况及其变化 地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀与翻浆现象。冻胀丘Pingo热融thaw第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况 （3）温度对路基路面稳定的影响 温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀； 温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割； 温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况（4）湿度对路基路面稳定的

27、影响 湿度对路基的影响： 湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型。 湿度对路面的影响： 水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性。第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况（5）路基的干湿类型第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况（5）路基的干湿类型第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况 （6）路基的干湿类型划分 路基的干湿状态 路基存在四种干湿状态：干燥、中湿、潮湿和过湿路基干湿状态的要求 一般要求处于干燥或中湿状态路基干湿类型的划分指标 以分界稠度c1、c2、c3作为划分指标路基干湿

28、类型的划分标准第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况路基干湿类型的划分标准表1-7第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况（7）路基干湿类型的确定方法 老路：求算平均稠度，查表确定干湿类型原有道路的土基以下80cm范围内的平均稠度Bm，应在不利季节测定。如当地有非不利季节与不利季节的路基湿度换算关系时，可在非不利季节测定，再换算为不利季节的数值使用。第六节 路基的水温状况与干湿类型1、路基的水温状况（7）路基干湿类型的确定方法 新路：以路基临界高度为判别标准 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称为路基临界高度H。即： H1相对应于wc1，为干燥和中湿状态

29、的分界标准； H2相对应于wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准； H3相对应于wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。第六节 路基的水温状况与干湿类型 讨论：路基干湿类型如何保证？新建公路： 路基处于设计阶段，如何保证路基满足规定的干湿类型？已建公路： 路基处于潮湿状态，如何使其满足干燥或中湿状态？第七节 路面结构及层位功能 槽式横断面 保留土路肩全铺式横断面 路基全部宽度内都铺筑路面，无硬路肩和土路肩。1、路面横断面第七节 路面结构及层位功能 设置目的 路表排水，保证路面路基的水稳定性形式 直线形和抛物线形两种 设置依据 行车平稳、横向排水 具体方式 单向排水、双向排水 2、路拱横坡度第 八节 路

30、面结构及层位功能3、路面结构分层及层位功能124563ii356图1.8 路面结构层次划分示意图1-面层；2-基层（有时包括底基层）；3-垫层；4-路缘石；5-硬路肩；6-土路肩；i-路拱横坡度第七节 路面结构及层位功能3、路面结构分层及层位功能 面层： （1）特点：直接承受行车荷载作用大气降水和温度变化。 （2）要求：足够的结构强度、温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水。 （3）结构：面层由一层或数层组成，顶面可加铺磨耗层，底面可增设联结层。 （4）材料：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料。 基层 （1）特点：主要起承重作用（承受由面层传递来的车辆荷载垂直力，并把它扩散到垫层和土基中）。

31、 （2）要求：足够的强度、刚度 （3）结构：有时需要设两层：上基层，底基层。 （4）材料：各种结合料（石灰、水泥、沥青）。第七节 路面结构及层位功能3、路面结构分层及层位功能 垫层： （1）路基土质较差，水温状况不良时候宜设置垫层。 （2）作用：起排水（砂垫层）、隔水、防冻、防污或扩散荷载应力（软基）等作用。 （3）材料：水稳性和隔热性要好。 松散材料：砂、砾石、炉渣、片石（透水性垫层）。 整体性材料：石灰土、炉渣石灰土。 路拱和排水 路拱作用：迅速排除降落在路面上的水。 形式：直线型或抛物线形，其横坡随路面透水性增大而增大。 路肩 （1）作用：1）承受车辆的偶然停留作用。 2）对路面基层和垫

32、层起到支撑作用。 （2）路肩的横坡应略大于路面横坡，以利于迅速排除表面水。第八节 路面的等级与分类1、路面等级划分划分依据：面层的使用品质，材料组成类型，结构的强度和稳定性。划分为四个等级：高级路面、次高级路面、中级路面、低级路面。各等级路面所具有的面层类型及其所适用的公路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碎（砾）石、路拌沥青碎（砾）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第八节 路面的等级与分类2、路面分类分类依据：路面结构的力学特性和设计方法的相似性。分为三类：柔性路面、刚性路面、半刚性路面。各类路面主要特点及构成材料类型主要特点构成材料柔性路面刚度小、弯沉值较大、抗弯拉强度低、土基承受较大的单位压力未经处理的粒料