《路基路面工程》

SubgradeandPavementEngineering1主要內(nèi)容(Contents)本課程的設(shè)置及其重要性第一章

概述(Introduction)2本課程的設(shè)置及其重要性本課程在專業(yè)教學(xué)體系中的位置公共課程—數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、人文

等基礎(chǔ)課程—工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)

等專業(yè)基礎(chǔ)—土木工程材料、測(cè)量學(xué)、土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)、水力學(xué)、交通工程基礎(chǔ)、

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、基礎(chǔ)工程等；專業(yè)核心—道路勘測(cè)設(shè)計(jì)、路基路面工程、橋梁工程、城市道路設(shè)計(jì)等；提高課程—眾多選修課程本課程在專業(yè)工程實(shí)踐中的重要性實(shí)踐環(huán)節(jié)—室內(nèi)試驗(yàn)，確定路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)

等；野外試驗(yàn)—確定交通參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)參數(shù)

等；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)3本課程的設(shè)置及其重要性路基路面工程與其他課程的關(guān)系4本課程的設(shè)置及其重要性路基土的特性及設(shè)計(jì)參數(shù)(CharacteristicsandDesignParameters)路基設(shè)計(jì)

(EmbankmentDesign)路基防護(hù)與支擋設(shè)計(jì)

(RetainingWallDesign)路基施工

(Construction)

路基工程部分5本課程的設(shè)置及其重要性

路面工程部分交通荷載及路面設(shè)計(jì)參數(shù)(ESALandStructuralParameters)路面基層(BaseCourse)瀝青路面設(shè)計(jì)(AsphaltPavementDesign)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)(CementConcretePavementDesign)路面排水設(shè)計(jì)

（DrainageDesign）路面施工(Construction)路基路面養(yǎng)護(hù)與管理

(Maintenanceand

Rehabilitations)6第一章概論7第一章

概論(Introduction)8第一節(jié)道路工程的發(fā)展(Development)第二節(jié)路基路面工程的特點(diǎn)及功能要求(Characteristics)第三節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能(Pavementlayers)第四節(jié)路基路面結(jié)構(gòu)的影響因素(Factors)第五節(jié)

公路自然區(qū)劃(NatureCategories)第一節(jié)

道路工程發(fā)展概況核心內(nèi)容：道路的歷史進(jìn)程道路工程的科技發(fā)展路基路面工程與各學(xué)科的關(guān)聯(lián)性9道路的發(fā)展可粗分為四個(gè)階段：第一階段：供行人和牛馬及其他獸類行走、馱運(yùn)貨物的階段。此時(shí)期的道路通常稱為小路或小徑(Trail)。第二階段：供蓄力車輛和行人通行的大道(CartWay)階段。在中國(guó)，有“康衢”、“路”、“馳道”、“驛道”等名稱；在歐洲，羅馬道路非常發(fā)達(dá)，有“條條大道通羅馬”之說(shuō)。1、道路的歷史進(jìn)程10古羅馬道路和結(jié)構(gòu)

1、道路的衍變11第三階段：行駛汽車的公路（Highway）階段。內(nèi)燃機(jī)汽車是德國(guó)在1886年由高特列希

戴姆勒發(fā)明，我國(guó)在1902年從國(guó)外引進(jìn)汽車，1906年蘇元春駐守廣西時(shí)首建了龍州到鎮(zhèn)南關(guān)的公路。1、道路的衍變通向柏林的A9公路(東德)，使用時(shí)間超過(guò)50年，圖中為第一階段的水泥路面12第四階段：以高速度分車道行駛為特征的高速公路階段。也稱為Freeway或Expressway。1、道路的衍變13

道路是供各種車輛、行人等通行的工程設(shè)施，按其使用范圍分為公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)跑道、廠礦道路、林區(qū)道路等。

機(jī)場(chǎng)Airport

分類

干線公路：

國(guó)家干線

省干線

公路

縣公路

鄉(xiāng)公路

支線公路

分級(jí)

高速公路、一級(jí)公路

二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路Highway公路

城市道路

快速路

主干道

次干道

支路及街道

其他道路2、道路工程的科技發(fā)展廠礦道路林區(qū)道路147條北京放射線9條縱向路線18條橫向路線截至2021年年底，全國(guó)公路通車總里程達(dá)519.81萬(wàn)公里,其中高速公路通車?yán)锍?6.10萬(wàn)公里,穩(wěn)居世界第一;高速公路對(duì)20萬(wàn)以上人口城市覆蓋率超過(guò)98%2、道路工程的科技發(fā)展——高速公路“7918”網(wǎng)152、道路工程的科技發(fā)展規(guī)劃中的“71118”高速公路網(wǎng)162、道路工程的科技發(fā)展普通國(guó)道網(wǎng)（2013年-2030年）

172、道路工程的科技發(fā)展7條：北京－哈爾濱（G1）、北京－上海（G2）、北京－臺(tái)北（G3）、北京－港澳（G4）、北京－昆明（G5）、北京－拉薩（G6）、北京－烏魯木齊（G7）9條：鶴崗－大連（G11)、沈陽(yáng)－海口(G15)、長(zhǎng)春－深圳(G25)、濟(jì)南－廣州(G35)、大慶－廣州（G45）、二連浩特－廣州(G55)、包頭－茂名(G65)、蘭州－?？?G75)、重慶－昆明(G85)18條：綏芬河－滿洲里（G10）、琿春－烏蘭浩特(G12)、丹東－錫林浩特(G16)、榮成－烏海(G18)、青島－銀川(G20)、青島－蘭州(G22)、連云港－霍爾果斯(G30)、南京－洛陽(yáng)(G36)、上海－西安(G40)、上海－成都(G42)、上海－重慶(G50)、杭州－瑞麗(G56)、上海－昆明(G60)、福州－銀川(G70)、泉州－南寧(G72)、廈門－成都(G76)、汕頭－昆明(G78)、廣州－昆明(G80)此外，國(guó)家高速公路網(wǎng)還包括遼中環(huán)線、成渝環(huán)線、海南環(huán)線、珠三角環(huán)線、杭州灣環(huán)線等共5條地區(qū)環(huán)線，2段并行線和37段聯(lián)絡(luò)線?！咚俟贰?918”網(wǎng)182、道路工程的科技發(fā)展192、道路工程的科技發(fā)展202、道路工程的科技發(fā)展212020年全國(guó)公路里程分技術(shù)等級(jí)構(gòu)成2020年末國(guó)道里程37.07萬(wàn)公里省道里程38.27萬(wàn)公里。農(nóng)村公路里程438.23萬(wàn)公里，其中縣道里程66.14萬(wàn)公里、鄉(xiāng)道里程123.85萬(wàn)公里、村道里程248.24萬(wàn)公里。2、道路工程的科技發(fā)展222021年全國(guó)高速公路通車?yán)锍糖闆r2、道路工程的科技發(fā)展數(shù)字及數(shù)字與字母編號(hào)①首都放射線編號(hào)為1位數(shù)，由正北開(kāi)始按順時(shí)針?lè)较蛏蚓幣?，編?hào)區(qū)間為1~9。②縱向路線編號(hào)為2位奇數(shù)，由東向西升序編排，編號(hào)區(qū)間為11~89。③橫向路線編號(hào)為2位偶數(shù)，由北向南升序編排，編號(hào)區(qū)間為10~90。④并行路線的編號(hào)采用主線編號(hào)后加英文字母“E”、“W”、“S”、“N”組合表示；“E”、“W”、“S”、“N”分別表示并行路線在主線的東、西、南、北方位。⑤地區(qū)環(huán)線的編號(hào)按照由北向南的順序排列，編號(hào)區(qū)間為91~99。232、道路工程的科技發(fā)展公路自然區(qū)劃土的工程分類路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性高路堤修筑技術(shù)與支擋結(jié)構(gòu)軟土地基穩(wěn)定技術(shù)巖石路基爆破技術(shù)瀝青路面結(jié)構(gòu)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)瀝青路面設(shè)計(jì)理論與方法水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論與方法半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)瀝青路面材料組成設(shè)計(jì)路面使用性能與表面特性綠色道路路面建設(shè)技術(shù)路面養(yǎng)護(hù)管理243、路基路面工程與各學(xué)科的關(guān)聯(lián)性材料科學(xué)巖土工程學(xué)結(jié)構(gòu)分析理論機(jī)電工程自動(dòng)控制與量測(cè)技術(shù)現(xiàn)代管理科學(xué)節(jié)尾25第二節(jié)

路基路面的工程特點(diǎn)及功能要求核心內(nèi)容路基路面工程的特點(diǎn)路基路面工程的功能要求路線長(zhǎng)、工程量大；

沿線地形起伏變化大，地質(zhì)、地貌、氣象特征多變；

沿線經(jīng)濟(jì)程度和交通特點(diǎn)不一樣。

……1、路基路面工程的特點(diǎn)27全天候暢通高速安全舒適經(jīng)濟(jì)即：結(jié)構(gòu)與功能兩個(gè)方面要求2、路基路面工程的功能要求28

公路路基是路面的基礎(chǔ)，是公路工程的重要組成部分，它是按照路線位置和一定的技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，與路面共同承受交通荷載的作用。作為路面的支承結(jié)構(gòu)物，路基必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性(Strength,Stability,Durability)。（1）路基工程2、路基路面工程的功能要求一般路基凍土區(qū)通風(fēng)管路基29（1）路基工程-凍土凍土區(qū)路基凍土區(qū)凍土區(qū)凍土區(qū)30（1）路基工程-防護(hù)與加固凍土區(qū)鐵路路基路基防護(hù)31（1）路基工程-防護(hù)與加固32

公路路面是直接承受交通荷載、大氣溫度及雨水作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度、剛度，其表面還應(yīng)滿足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面應(yīng)根據(jù)交通量及其組成情況和公路等級(jí)、使用任務(wù)、功能、當(dāng)?shù)夭牧霞白匀粭l件，結(jié)合路基進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

各級(jí)公路的行車道、路緣帶、匝道、變速車道、爬坡車道、硬路肩和應(yīng)急停車帶等均應(yīng)鋪筑路面。（2）路面工程2、路基路面工程的功能要求332、路基路面工程的功能要求2.穩(wěn)定性(Stability)是路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是在降水、氣溫、環(huán)境變化等條件下仍能保持其原有特性的能力。包括路面高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和路基穩(wěn)定性。3.耐久性(Durability)

路基路面的耐久性是在車輛荷載的反復(fù)作用與大氣水溫周期性的重復(fù)作用下的性能變化特性。道路工程有較長(zhǎng)的使用年限，因此，路基路面工程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度(SurfaceSmoothnessorRoughness)路面表面平整度是路面表面縱向凹凸量的偏差值“。他是影響行車安全、行車舒適性以及運(yùn)輸效益的重要指標(biāo)。5.表面抗滑性能(SkidResistance)路面抗滑性是指路面表面抗滑能力的大小。他與宏觀紋理及微觀紋理有關(guān)，是保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力的條件，可以增加行車安全。節(jié)尾1.承載能力(BearingCapacity)是結(jié)構(gòu)承受荷載的能力，應(yīng)滿足相應(yīng)的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)要求。路面各個(gè)部位的各種應(yīng)力在容許的范圍內(nèi)“保證路面結(jié)構(gòu)不發(fā)生壓碎、拉斷、剪切等各種破壞。第三節(jié)

路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能核心內(nèi)容路基橫斷面路面橫斷面路拱橫坡度路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能路面面層類型及適用范圍路面分類351、路基橫斷面361、路基橫斷面371、路基橫斷面圖1－4d城市道路典型路基橫斷面381、路基橫斷面路基橫斷面示意圖（頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成391、路基橫斷面路基橫斷面示意圖（路面頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成401、路基橫斷面路基橫斷面示意圖（路面頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成411、路基橫斷面路基橫斷面示意圖（頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成421、路基橫斷面路基橫斷面示意圖（頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成431、路基橫斷面路基橫斷面示意圖擋土墻（頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成441、路基橫斷面路基橫斷面示意圖-擋土墻（路面頂面包含路肩等）路基橫斷面構(gòu)造-路面和路基土填筑部分組成452、路面橫斷面槽式橫斷面全鋪式橫斷面463、路拱橫坡度形式：一次式：直線形、折線形二次式：2次拋物線形，三次式：3次線形方程目的：為了保證路面上雨水及時(shí)排出，減少雨水對(duì)路面的浸潤(rùn)和滲透而減弱路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，路面表面應(yīng)做成直線形或拋物線形的路拱。

要求：474、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能面層基層墊層（必要時(shí)）路基瀝青混凝土路面瀝青混凝土路面水泥混凝土路面（1）路基路面分層48面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時(shí)還受到降雨的浸蝕和氣溫變化的影響，因此，同其他層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力和較好的水穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性，且應(yīng)耐磨、不透水，表面還應(yīng)有良好的抗滑性與平整度?；鶎樱ê谆鶎樱褐饕惺苡擅鎸觽鱽?lái)的車輛荷載垂直力并將其擴(kuò)散到下面的路基（含墊層及土基），因此，它也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能受地下水及面層滲入雨水的浸濕，故也應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性；同時(shí)，為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。（2）路基路面各層的要求494、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護(hù)土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)，也可擴(kuò)散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形。按其作用可分為排水層、隔離層、防凍脹層等。路基處于下列狀況的路段應(yīng)設(shè)置墊層：地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段；排水不良的土質(zhì)路塹；有裂隙水，泉眼水等水文不良情況的巖石挖方路段；季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段；基層可能受污染的路段。（2）路基路面各層的要求504、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能4、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能（2）路基路面各層的要求51面

層基

層路

基上路床下路床上路堤下路堤上基層下基層（底基層）上面層（表面層）中面層下面層30cm50cm70cm20～40cm4～5cm5～6cm6～8cm70～80cm（3）瀝青路面分層4、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能52面

層基

層路

基上路床下路床上路堤下路堤上基層下基層（底基層）砂石材料改良土或改善土水泥混凝土級(jí)配碎石CTB、LFTB…改良土或改善土（4）水泥路面分層4、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能53滬寧高速拓寬銑刨斷面4、路基路面結(jié)構(gòu)與層位功能545、路面面層類型及適用范圍面層類型適用范圍瀝青混凝土路面高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路水泥混凝土路面高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路瀝青貫入路面瀝青碎石路面瀝青表面處治路面三級(jí)公路、四級(jí)公路砂石路面四級(jí)公路556、路面分類柔性基層瀝青路面半剛性基層瀝青路面組合式基層瀝青路面復(fù)合式路面（或剛性基層瀝青路面）水泥混凝土路面節(jié)尾56第四節(jié)

路基路面結(jié)構(gòu)的影響因素核心內(nèi)容路基路面穩(wěn)定性影響因素路基路面工程的環(huán)境因素影響57地理?xiàng)l件地質(zhì)條件氣候條件水文和水文地質(zhì)條件土的類別1、路基路面穩(wěn)定性影響因素58地形地貌

海拔高度

路線與地勢(shì)地貌的結(jié)合程度（1）地理?xiàng)l件59巖石或土的種類與成因地質(zhì)走向與層理有無(wú)軟弱層或軟弱夾層有無(wú)地震、泥石流或巖溶等不良地質(zhì)情況（2）地質(zhì)條件60氣溫（季節(jié)性與地形性）

降水

日照

風(fēng)力風(fēng)向（3）氣候條件61地表水的水文條件

1）地表積水水位與存水時(shí)間2）地表水的排泄

3）河流的常水位與洪水水位

4）河流的河岸及河床的淤積地下水的水文條件

1）地下水的移動(dòng)規(guī)律

2）地質(zhì)內(nèi)的層間水、裂隙水、泉水的存在情況（4）水文條件621）土的不同顆粒組成形成不同的材料強(qiáng)度機(jī)理2）不同類別的土受水溫影響的程度不同2）不同的土類有不同的工程特征與性質(zhì)（5）土的類別632、路基路面工程的環(huán)境因素影響路基路面結(jié)構(gòu)的溫度和濕度狀況變化642、路基路面工程的環(huán)境因素影響大氣溫度的年周期變化和日周期變化652、路基路面工程的環(huán)境因素影響大氣溫度的年周期變化和日周期變化662、路基路面工程的環(huán)境因素影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度隨深度的分布狀況672、路基路面工程的環(huán)境因素影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度隨深度的分布狀況682、路基路面工程的環(huán)境因素影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度隨深度的分布狀況692、路基路面工程的環(huán)境因素影響分析方法：路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度和濕度狀況，可通過(guò)在外部和內(nèi)部影響因素之間建立聯(lián)系的方法來(lái)預(yù)估。這種方法有兩類，即統(tǒng)計(jì)方法和理論方法。統(tǒng)計(jì)方法（公式）Tmax=a+bTa·max+cQ理論方法采用有限元技術(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算熱傳導(dǎo)理論分析法節(jié)尾70第五節(jié)

公路自然區(qū)劃道路工程特征相似的原則

地表氣候區(qū)劃差異性原則

自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則1、公路區(qū)劃的意義2、公路區(qū)劃依據(jù)的原則713、一級(jí)區(qū)劃指標(biāo)