第一章（路基路面工程总论）

厦门大学土木系2011道路工程的发展概况第一节道路的产生

道路是供各种车辆（指无轨车辆）和行人通行的工程

设施的总称。

大约公元前4000年出现车轮，这是人类物资文化发展

史中的大事。

随着车轮的出现，以动物为牵引的轮式车辆开始使用

，它对道路提出了更高的要求，宽度和质量较好的马

车道路出现了。

人工修建道路，最早始于中国。夏代有制造车辆的记

载。我国道路工程发展历史(过去)(1)上古时代、周朝（公元前2000年前）就有了车和行车的路《史记》：周道如砥，其直如矢。（砥(dǐ):磨刀石，喻平坦；矢(shǐ)直也）《周礼》：匠人营国，方九里，旁三门。国中九经九纬，环涂七轨，野涂五轨。（涂，同途，道路）(2)商代（公元前16世纪～约公元前1066年）开始有驿道传送

（驿，从马,本义:古代供传递公文或传送消息用的马。）(3)

)西周（公元前

前1066年～公元前

前771年）开创了以都市为中心的道路体系，还建立了比较完善的道路管理制度。我国道路工程发展历史(过去)(4)

)战国时期：有“金牛道”的记载。(5)秦朝（公元前221年～公元前206年）：修驰道、直道，

颁布“车同轨”法令，建立了规模宏大的道路交通网，

以咸阳为中心，向各方辐射，总里程约1.2万多公里。(6)西汉时期（公元前206年～公元前23年）：驿亭3万处；

丝绸之路（连接欧亚大陆洲际道路，东西方经济文化交

流）。丝绸之路最早是19世纪德国地理学者希托赫芬首

先命名“Seiden

Stnassen”，英国译为“Silk

Road”

，从而传遍全球。(7)唐代（公元618年～公元907年）：以长安城（今西安）约2.2为中心约2

2万多公里的驿道网。我国道路工程发展历史(过去)(8)元朝：驿制盛行，驿站1496个。(9)清代：形成层次分明，功能完善道路系统--“官马大路”

、“大路”、“小路”，分别为京城到各省城、省城到地方

重要城市及重要城市到市镇的三级道路；其中，“官马大路

”就长达4000余华里。(10)旧中国：1901年我国上海出现第一辆汽车。1913年中国修筑了第一条汽车公路(长沙至湘潭,长约50km,中国最早按现代设计修建的沥青路面)抗战时期，著名的滇缅公路（Burma

Road）长约1126km，缅甸腊戌至中国昆明。1949年，全国通车里程仅7.8万km，机动车7万余辆。我国道路工程发展历史(过去)(11)新中国：1949～1957年，完成主干线青藏、康藏、青新、川黔、昆洛等线，里程30万公里。1958～1965年，公路里程增长更快时期，总里程达52万公里1975年，公路里程达78万公里。1975年～1978年，公路里程达85万公里，其中一、二级路21.194公里。二、我国道路工程发展现状(现在)当前我国的公路交通事业得到长足发展，高等级道路及高级路面迅速增加，这一时期是中国公路历史上发展速度最快、规模最大、最具活力的时期。我国道路工程发展现状(现在)当前道路发展存在的问题虽然我国道路建设取得了长足的发展，但交通运输在整体上仍不能满足社会经济发展和人民生活的需求，仍然是制约国民经济发展的“瓶颈”，与发达国家相比还有较大差距。主要表现在以下四个方面：(1)高等级道路的比例和路面铺装率都很低,目前粗放型道路网制约了交通现代化的实现；(2)干线道路网中高等级道路数量不足，尚未形成全国性高速道路网，地区发展不平衡，制约了社会经济发展；(3)已建成通车的高速公路与其它高等级道路之间许多还未联网，达不到规模效应，现代化的道路网还未形成；(4)道路发展与汽车保有量的快速增长情况不相适应，汽车保有量的速度远比道路建设的发展速度快得多。20集大型电视纪录片《中国公路》

2011年，即将迎来中国共产党成立90周年，交通运输部联合国内顶尖传媒机构隆重推出的大型电视献礼系列片《中国公路》。作为第一部全景式讲述中国公路的纪实影片，影片摄制组

以中国共产党的诞生地上海作为起点，以首都北京作为终

点，中间穿插中国东部沿海纪行，中国西部纪行，中国中

部纪行，中国东北纪行。纪实拍摄将走遍中国三十一个省

市，自治区，直辖市；香港，澳门特区和中国台湾地区，

以客观的态度，真实的故事，优美的画面，多角度，多层

次向观众传递沿途的所见所闻。大型纪录片《中国公路》

将是中国第一部完整的影像化的路书。何谓道路：•

公路、城市道路和虽在单位管辖范围内但允许社会机动车通行的地方，包括广场、公共停车场等用于公众通行的场所。•

道路是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，道路运输在整个交通系统系统中处于基础地位。•

公路是联结城市、乡村，主要供汽车行驶的具备一定技术条件和设施的道路。道路的主要功能路基路面工程的特点第二节

路基：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石

结构物。

路面：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。

路基是路面结构的基础，坚固而又稳定的路基为路面

结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证，而路面结

构层的存在又保护了路基，使之避开了直接经受汽车

和大气的破坏作用，长期处于稳定状态。

路基路面相辅相成，不可分离，应综合考虑它们的特

点，解决两者强度、稳定性等技术问题。路基路面工程的特点

路基路面是一项线性工程，公路沿线地形起伏，地质、地貌、气象特征多变，路基与路面工程复杂多变。工程技术人员必须掌握广博的知识，善于识别各种变化的环境因素，恰当地进行处理，建造出理想的路基路面工程结构。

现代化公路运输，要求车辆能以一定的速度，安全，舒适而经济地在道路上运行，这就要求路面具有良好的使用性能，提供良好的行驶条件和服务条件路基路面工程的特点

结构形式简单

路基工程土石方数量大

路面工程耗资多

工程复杂多变

作用的车辆荷载的随机性

材料差异性大，可靠性差

路基路面的损坏状态和原因，常是多种复杂的

影响因素多变、牵涉范围广、施工组织安排不易对路基路面的基本要求

1.承载能力：强度、刚度

2.稳定性：自然平衡破坏的稳定性、水稳定性、温度稳定性等。

3.耐久性：疲劳、损伤、老化衰变

4.表面平整度

5.表面抗滑性能第三节影响路基路面稳定的因素1.自然因素:

地理条件－平原、山区、丘陵

地质条件－岩石的种类、成因、节理、分化程度……

气候条件－气温、降水、日照……

水文和水文地质条件－沿线地表水的走向，水位，积水时

间等；地下水位及运动规律

土的类别－不同土具有不同的工程性质2.人为因素:荷载作用的大小及重复的次数；路基的设计、施工及养护都对路基稳定性造成影响。路基破坏原因综合分析(1)不良的工程地质和水文地质条件；如地质构造复杂、岩层

走向及倾角不利；岩性差、分化严重；土质较差。地下水

位较高及其它特殊不良地质灾害等。件;

烈;(2)不利的水文与气侯条件

如降雨量大、洪水猛烈

温差大等。(3)设计不合理；如断面尺寸不合要求、边坡取值不当；挖填

布置不合要求;填土高度不足;防护加固及排水设计不合理。(4)施工不合规定。如填筑顺序不当；土基压实不足；未按设计及施工操作规程施工等。所有这些病害中,

地质条件是产生病害的基本前提,

水是产生病害的主要原因。第四节路基土的分类分类的基本原则（1）应选用对土的工程性质、最能反映土的基本属性和便于测定的指标作为分类依据。（2）要有一定的逻辑性。（体系、简单易记）（3）应能反应土在不同工作条件下的特性。分类方法1.

按有机质含量：有机质土，无机质土。2.

无机质土按粗粒含量：巨粒土、粗粒土、细粒土三类。3.

巨粒土、粗粒土按其细粒含量和级配进一步细分（粒径大小、不均匀系数和曲率系数）。指Ip4.细粒土按塑指I

和液限WL在塑性图上进一步细分。

分类体系划分依据：根据土的颗粒组成，塑性指数和土中有机质含量分类，分为四大组十一种类别。

土巨组组细粒组特殊组粗粒组

漂

石

土(B)

卵

石

土(Cb)

砾

石

土(G)

砂

类

土(S)

粉

质

土(M)

有

机

质

土(O)

粘

质

土(C)黄土红粘土膨胀土盐渍土各类土的路用性质1、巨粒土：强度和稳定性很高，是筑路的良好材料，也可用于边坡护砌。2、级配良好的砾石混合料：除可填路基外，可用于中级路面或路面基层或底基层。3、砂土：无塑性，强度与水稳性好，但粘结性小，易松散，可掺少量粘土，利于压实。4、砂性土：既有一定数量粗颗粒，又有一定数量的细粒，级配适宜，为理想的填料。5、粉性土：毛细作用强烈，易造成冻胀翻浆，属于不良公路用土。6、粘性土：在适合含水量下应充分压实和在良好的排水条件下，筑成路基也能稳定。7、重粘土：不透水，粘聚力大，干燥时很坚硬，施工时难以挖掘与破碎。各类土的路用性质作为路堤填料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料，重粘土也为不良材料。此外，腐殖土，盐渍土等也是不良筑路材料。还有一些特殊土类，如有特殊结构的土、含有机质的土以及易溶盐的土等，用以填筑路基时必须采取相应的技术措施。第五节公路自然区划划:

公路自然区划目的：区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性，便于道路工作者在路基路面结构类型选择，以及设计、施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施，保证路基路面的强度和稳定性。区划原则以自然气候因素的综合性和主要性相结合为原则。1.道路工程特性相似性原则：即同一区划内，在同样的自然因素下筑路具有相似性。2.地表气候区划差异性原则：即地表气候是地带性差异与非地带性差别的结果。3.自然气候因素既有综合又有主导作用的原则：即自然气候变化是多种因素作用结果，但其中又有某些因素起着主导作用。例如：道路冻害是水和热综合作用的结果……

部湿润季冻区

西南潮暖区1.一级区划：根据在大范围内的气候、地理和地貌等条件的差异，以全年均温－2℃等值线，一月份均温0℃等值线及1000m和3000m两条等高线作标准，又考虑黄土地区筑路的特殊性将全国划为7个一级自然区。北

部多年冻土区

东

黄土高原干湿过渡区

东南湿热区

西北干旱区

西藏高寒区2.二级区划：在一级区划的基础上，以潮湿系数K（年降雨量R/年蒸发量Z）为主要指标（分6个等级），还考虑气候特征、地貌类型、自然病害等因素，将全国划分为33个二级区划和19个副区，共52个二级区划。3.三级区划：在二级区划基础上，由各地区根据当地具体情况再自行划定。各自然区划的筑路特点Ⅰ区——北部多年冻土区：道路设计原则——保温。Ⅱ区——东部湿润季冻区：路面结构要突出——防冻胀与翻浆。Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区：筑路的主要问题是黄土的冲蚀与遇水湿陷。Ⅳ区——东南湿热区：筑路的主要问题是水毁、冲刷和滑坡。Ⅴ区——西南潮暖区：该区土基软湿，注意路基整体稳定性。Ⅵ区——西北干旱区：气候干燥，可采用沥青混凝土层解决砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地区风蚀和沙埋。Ⅶ区——青藏高寒区：有多年冻土，注意保温设计，且沥青路面在日照下易老化。第六节

路基水温状况以及干湿类型

路基路面结构直接暴露在大气之中，经受着自然环境因素的

影响。温度和湿度是对路基路面结构的强度与稳定性有重要

影响。

一、路基湿度的来源1－大气降水，2－地面水，3－地下水，4-上升的毛细水，5－水蒸气凝结水，6-

薄膜移动水水温状况变化对道路工程的影响路基湿度除了水的来源之外，另一个重要因素是受当地大气温度的影响。由于湿度与温度变化对路基产生的共同影响称为路基的水温状况。沿路基深度出现较大的温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或气态由热处向冷处移动，并集聚在该处。这种现象在季节性冰冻地区最为严重。冻胀和翻浆就是路面在温度和湿度共同作用下产生的病害。(2)

路基干湿类型划分1、路基的干湿类型划分为:干燥、中湿、潮湿、过湿四类。

这四种类型表示路基在最不利季节所处的干湿状态。一般要求路基处于干燥与中湿状态，过湿状态的路基必须处理干湿类型由分界稠度WC1、WC2、WC3来划分。。2、土的稠度及其状态：稠度：

Wc=(Wl-W)/(Wl-Wp)Wl--土的液限;

Wp--土的塑限（1）Wc＝1.0，即W＝WP时，为半固体与硬塑状的分界值；（2）Wc

＝0，即W＝WL时，为流塑与流动状的分界值；（3）0＜

Wc

＜1，即WP＜W＜

WL时，土处于可塑状态。

法:

2)两种判别干湿类型的方法:

①

平均稠度法:

稠度定义：土的含水量与土的液限之差与土的塑限和液限

之差的比值

Wc=(Wl-W)/(Wl-Wp)

Wl--土的液限;

Wp--土的塑限平均稠度法的判别条件：

在不利季节路床范围内每10cm取土样测定其

天然含水量、液（塑）限含水量，按左式求8

ci

8i

1

c

算80cm深度的路床范围算术平均稠度ωc

。

ωci

=

(ωLi

–ωmi)／(ωLi

-ωpi)

干湿类型平均稠度(ωc)

干燥ωc＞ωc1

中湿ωc1＞ωc＞ωc2

潮湿ωc2＞ωc＞ωc3

过湿ωc3＞ωc注：ωc1、

ωc2、

ωc3

分别为干燥、中湿、潮湿和过湿状态的分界稠度。中湿）

H>H2（

H1>）

H（过湿

H3>燥湿）

>H3（

H2>H燥）

1（干

H>HHHH1H2H3

法:

路,

度,时,②临界高度法:新建公路

无法测定平均稠度

故采用测定

地下水或地表长期积水水位至路床表面的距离,

与路基临界

高度进行比较的方法来判别路基干湿类型。

路基临界高度:在不利季节,

当路基分别处于干燥、中湿、潮

湿和过湿状态时

路床表面距地下水或地表积水水位的最小

高度分别用H1、

H2和

H3表示。地下水位

路基干湿类型的划分（总结）：（1）已建公路：不利季节测定路床80cm内土层的含水量

，确定其平均稠度；按自然区划、土类查表确定分界稠

度；比较平均稠度与分界稠度，确定干湿类型。（2）新建公路：用路基的临界高度作为判别标准。

临界高度：不利季节期间，当路基分别处于干燥，中湿

或潮湿状态时，路床顶面距地下水位或地表积水位的最

小高度。新建道路时，按自然区划、土类查表确定分界路基临界

高值，以此作为判别标准，与路基设计高度作比较，确

定路基干湿类型。第七节

路面结构及层位功能一、路面横断面沿横断面方向由行车道、硬路肩和土路肩组成路面结构。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

路面表面应做成直线形或抛物线型的路拱。

作用：为及时排出雨水，利于行车，需设路拱。

取值：考虑雨水情况和行车速度确定i值。

高等级公路：常采用直线型或较小坡度。

低等级公路：一般采用抛物线型且横坡度较大。

路肩横坡度比路面大1%，当采用与路面行车道相同结构时，应采用同一路面横坡度。四、路面结构分层与层位功能1、面层功能：直接同行车和大气接触，承受垂直力、水平力和冲击力作用，还受降水和气温变化的影响；要求：应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的

水稳定性和温度稳定性，耐磨、不透水、抗滑性和平

整性。材料：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2、基层功能：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，是路面结构中的承重层。要求：足够的强度和刚度，良好的扩散应力的能力，足够的水稳定性、平整度。材料：各种结合料稳定土或稳定碎（砾）石、贫水泥

混凝土、天然砂砾、碎砾石、片石、块石、工业废渣

和土、砂、石所组成的混合料。铺筑工艺：厚度大时，可分两层或三层施工3、垫层功能：改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基

层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造

成的影响，并将基层传下的荷载进一步扩散。要求：强度不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。材料：松散粒料，如砂、砾石等；稳定类垫层，如水泥（石灰）稳定土。第八节

路面的等级与分类一、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按照材料组成分类按使用品质、材料组成类型及结构强度与稳定性，路面分为四级：

1、高级路面

适用于交通量大，行车速度高的道路。强度和刚度高，

使用寿命长，路面平整无尘，能保证高速行车。

2、次高级路面

适用于交通量较大，行车速度较高的道路。与高级路

面相比，强度、刚度和稳定性较差，使用寿命较短，

行车速度也较低。

3、中级路面仅能适用较小的交通量，行车速度低。强度、刚度低，稳定性差，使用寿命短，平整度差，易扬尘。

4、低级路面适用的交通量最小，强度、刚度最低，水稳定性差，平

整度差，易扬尘，只能保证低速行车，有时雨季不能通

车。二、路面分类按力学特性和设计方法分类：