路基路面工程SubgradeandPavementEngineering

第一章总论基本内容§1-1§1-2§1-3§1-4§1-5§1-6§1-7§1-8道路工程发展概况路基路面的特点及要求影响路基路面稳定的自然因素路基土的分类公路自然区划路基水温状况及干湿类型路面结构及其层位功能路面的等级与分类§1-1道路工程发展概况道路的产生

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。

形成国土结构功能

组成街坊

提供公用设施管线走廊

保证消防活动、救援活动的畅通无阻

防火带

繁荣经济

防灾功能

紧急疏散、避难场地

保证日照、通风、景观

用地结构的骨架

货物运输

工作、学习、生活、娱乐、出行

交通功能

道路功能

公共空间功能

提供综合交通体系空间

道路运输的重要性：随着经济建设的发展，地区间人货交流的数量的增加，更显交通运输的重要性；道路的功能：具有交通、形成国土结构、公共空间、防灾和繁荣经济等方面的功能。二、中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。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行成；(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。三、中国道路发展的前景（将来）(一）公路发展规划①国道主干线系统——“五纵七横”规划

它是国道网中由高速公路和一、二级公路为主组成的快速通道。国道主干线系统，总里程约3.5万公里，由五纵七横12条路线组成。

连接首都、各省（自治区）省会（首府）、直辖市、中心城市、主要交通枢纽和重要口岸。这个系统形成后，车辆速度可提高一倍，城市间、省际间、经济区域间400km～500km的公路运输可当日往返，800km～1000km的可当日到达。

②四纵四横8条省际公路通道规划

为了贯彻中央提出的西部大开发战略的要求，交通部提出了四纵四横8条省际公路通道规划； 功能目标是加强西部和中东部的联系；西北、西南的联系；提高西部通江达海的能力；改善与周边国家的交通条件。

③国家重点公路建设规划

考虑到中、东部地区的需要，特别是东部沿海一些发达地区，“五纵七横”的分布远远不能满足省域经济和交通发展的需要，包括中等城市快速对外交通的需要，又提出了一个加密性质的规划，定义为“国家重点公路建设规划”,作为一个过渡性的方案。 该规划包括13条纵线和15条横线，规模有7.1万公里。作为公路线路规划的补充，还提出了国家公路枢纽规划，全国共45个，目前正在进行全面建设。④国家高速公路网规划

随着新时期经济的快速发展，随着生活方式的转变和生活质量的提高，为满足对交通服务越来越高的要求，搞好公共服务，优化跨区域资源的配置和管理，很有必要规划和建设一个统一的国家级高速公路网。2004年12月17日，《国家高速公路网规划》业经国务院审议通过，标志着中国高速公路建设发展进入了一个新的历史时期。

国家高速公路网是中国公路网中最高层次的公路通道，主要连接大中城市，包括国家和区域性经济中心、交通枢纽、重要对外口岸；承担区域间、省际间以及大中城市间的快速客货运输，提供高效、便捷、安全、舒适、可持续的服务，为应对自然灾害等突发性事件提供快速交通保障。

国家高速公路网规划采用放射线与纵横网格相结合的布局方案，形成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北的大通道，由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称为“7918网”，总规模约8.5万公里，其中：主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他路线约1.7万公里。（二）城市道路发展目标城市道路的发展目标应与城市经济发展相适应，与人口增长和车辆增长相适应，建成布局得当、结构合理、设施完善的城市道路系统。城市道路发展工作的序列是规划、建设、养护并注意技术进步。

当前中国城市道路的发展应遵循下列四个原则：①以国民经济建设发展计划为依据，按城市总体布局， 合理安排建设计划和投资比例，与城市经济和其他设 施协调发展；②贯彻近远期相结合的原则，城市道路建设的五年计划 和年度计划应与远期规划相结合，路网体系、道路宽 度、道路结构等方面为城市道路远景发展创造条件；

③贯彻配套建设的原则，在城市建设和新城区建设以及旧城区改造中，在商品经济指导下，对城市道路建设实行综合开发、配套建设，以道路带动城市基础设施建设和城市发展；④发挥整体功能的原则，从建设、养护维修、路政管理三个环节上加强管理，制止乱占乱挖，改善道路环境，保证城市道路各种功能的充分发挥。存在问题：早期破坏、重载(三)公路科技发展规划与方向

总目标：围绕国道主干线、水运主通道、港站主枢纽和 支持保障系统的建设，为提高运输生产效率、效益和安 全保障，研究开放和应用先进适用的成套技术，发展和 应用面向交通行业的电子信息及通信技术、自动控制技 术和新材料技术等高新技术，大力发展高速、重载的交 通运输装备，使交通全行业的技术水平和技术构成有一个较大幅度的提高和新的突破，形成快速、准时、经济、便利、安全、优质的公路客货体系。

（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）§1-2路基路面的特点及要求一、路基、路面的基本概念路基：是在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土结构物。路面：是在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。坚强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，使之避免了直接经受车辆和大气的破坏作用，长期处于稳定状态。路基和路面相辅相成，实际上是不可分割的整体，应综合考虑它们的工程特点、综合解决两者的强度、稳定性等工程技术问题。

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二、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。三、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§1-3影响路基稳定性的因素1、地理条件2、地质条件3、气候条件4、水文和水文地质条件5、土的类别总之，地质条件是引起路基路面破坏的基本前提，水则是造成病害的主要原因。

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。§1-4路基土的分类一、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：分类：巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土二、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）。4.细粒土按塑指Ip和液限WL在塑性图上进一步细分。三、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，施工难易开挖与破碎。

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。使用教材及主要参考书

1、选用教材：邓学钧主编：《路基路面工程》，人民交通出版社，2005年8月第2版2、主要参考书〔1〕中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)，北京：人民交通出版社，2004年。〔2〕中华人民共和国行业标准《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006），人民交通出版社，2006年。〔3〕中华人民共和国行业标准《公路沥青路面设计规范》（JTGD50），北京：人民交通出版社，2006年。

〔4〕中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），北京：人民交通出版社，2004年。〔5〕中华人民共和国行业标准《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012－2002)，北京：人民交通出版社，2002年。〔6〕中华人民共和国行业标准《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003），北京：人民交通出版社，2003年。〔7〕黄仰贤著.《路面分析与设计》〔8〕邓学钧，黄晓明编著.《路面设计原理与方法》课后思考

1.路基路面的关系?2.路基路面应具有哪些基本性能?3.路基路面工程的特点有哪些?4.总结路基土分类的方法§1-5公路自然区划一、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。二、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。三、区划方法分三级区划：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。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。全国公路自然区划图四、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：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。

如不注意各区的筑路特点，则可能造成工程病害。土体失稳造成的病害（一）

土体失稳造成的病害（二）

§1-6路基的水温状况及干湿类型一、路基湿度的来源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214 3

2地下水位二、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。冻胀与翻浆路面自由水位

毛细水路基冻胀过程冰晶体三、路基干湿类型1、土的稠度及其状态：稠度：Wc=(WL-W)/Ip

（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。2、路基的干湿类型及划分 干燥、中湿、潮湿、过湿。 干湿类型由分界稠度WC1、WC2、WC3来划分。 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。四、路基干湿类型划分方法（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。§1-7路面结构及其层位功能一、路面横断面路面横断面由行车道、硬路肩和土路肩组成。随道路等级不同而不同。二、横断面的形式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路面横断面形式a)槽式；b）全铺式1－路面；2－土路肩；3－路基；4－路缘石（侧石）；5－加固路肩路面横断面图三、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、路面结构分层及层位功能行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，所以路面结构常分层铺筑，划分为面层、基层、垫层。路面结构层次划分示意图i－路拱横坡度；1－面层；2－基层（有时包括底基层）；3－垫层；4－路缘石；5－加固路肩；6－土路肩面层：【区别于路面】基本特点：与外界直接接触作用与功能：结构性与功能性材料：水泥砼、沥青砼、沥青碎石混合料、砂砾或碎石掺土及块料铺筑工艺：面层有时分两层或三层基层基本特点：

行车荷载扩散作用与功能：承重层，扩散应力，结构性功能材料：各种结合料铺筑工艺：厚度大时，可分两层或三层施工垫层

基本特点：承上启下（土基与基层）功能要求：改善土基的温度和湿度状况，进一步扩散应力。材料类型：水稳定性和隔温性好的松散材料或稳定土。结构组成：一般为一层。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§1-8路面的等级与分类二、等级划分

按使用土质、材料组成及结构强