道路工程概论课堂重点

道路工程概论讲稿

建设学院

第一章 总论（2h）

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1.1绪论 1.1.1一个完整的交通运输构成体系

交通运输是国民经济的动脉，是经济发展中的基础产业。目前，在我们国家，交通运输系统的发展成为控制国民经济发展的重要因素。

构成一个完整的交通体系，包括：铁路运输、道路运输、水运运输、航空运输、管道运输。这些运输方式都有各自的特点：

铁路运输的特点：只能实现线的运输，承担中长距离客货运和大宗物资运输；运力大、速度快、成本低。

道路运输的特点：实现面的运输，可以深入城乡、平原、山区、机场、火车站、港口等各个角落的门到门的直达运输。其主要特点：机动灵活、运输面广、运输快速、投资少见效快，但运费高和污染大。

水运运输的特点：运价低廉，但运输速度慢。 航空运输的特点：可快速运输旅客和货物，但运输成本大。

管道运输的特点：方便运送油气产品 1.1.2道路的功能

道路是人们工作、学习、生活、旅游出行的通道，社会活动要求必须要有一个安全、通畅、方便、快捷和舒适的道路交通体系。因此，道路具有下述功能：

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⑴交通运输：实现城乡旅客、货物交通中转、集散的功能。

⑵城乡结构的骨架：对于城市道路，因为城市建筑是按照道路网的布局走向实施布置，因此城市道路是城市结构的骨架；对于地方道路，形成乡镇布局的骨架；对于主干公路网，形成整个国土结构的骨架。

⑶公共空间：具有公共交通体系、保证日照和通风、提供绿化和排水管线布置的公共空间。

⑷抵御灾害的通道：发生火灾、水灾、地震等自然灾害和战争时，起到迅速疏散、避险和集结的作用。

⑸社会发展的基础产业，经济发展的先行设施：《要想富，先修路》，已成为全社会的共识，道路建设在经济发展中已起着举足轻重的作用。 1.1.3国内道路发展情况

1978年前，我国无一级公路，仅有少数二级公路；

1980年有一级汽车专用公路200km，二级公路12600km； 1984年正式批准建设并开始设计京津塘高速公路；

1985年我国仅有一级汽车专用公路400km，二级公路21200km；

1988年10月泸嘉高速公路建成通车，实现了我国高速公路零的突破；

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19年广东省建成第一条高速公路，即广佛高速公路； 1990年底，建成通车的高速公路已超过2000公里； 1999年底，建成通车的高速公路已达到11605公里； 2000年底，高速公路通车总里程已达到1.6万公里，此时我国高速公路里程已跃居世界第三位；

从1985年之后，我国公路建设就进入了一个新的以高速公路为代表的发展时期。同时汽车运输也开始进入了快速发展时期，不但是交通量增长快，而且轴载质量也显著增大。近十几年来，重载车辆，特别是大幅度超载运输车辆日益显著增加，其后轴从额定的0.7MPa增加到以上0.9MPa。交通状况的这些显著变化，也给沥青路面和水泥路面带来了严重考验。

据了解，截至2005年年底，广东省公路通车总里程达11.5万公里，其中高速公路超过3140公里，居全国第二位。广东高速公路发展水平总体上处于全国领先地位，但与发达国家相比，广东现有高速公路规模仍然偏小，尚未形成完善的网络。根据广东省高速公路建设总体规划，未来25年时间，广东省高速公路建设分“三步走”：

2010年，全省高速公路通车里程达到5000公里左右，其中珠江三角洲达到3000公里，通往邻省（区）的主要高速公路通道建成通车，全省基本形成以广州、深圳为中心向外辐射的高速公路网络，珠江三角洲形成较完善的高速公路

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网络；

2020年，全省高速公路通车里程达到7300公里左右，其中珠江三角洲达到3300公里，地级市与地级市之间（包括与相邻省份的地级市之间）基本通高速公路，沿海重要港口基本上由高速公路连接，全省基本形成网格状高速公路网络。

2030年，全省高速公路通车里程达到8800公里左右，其中珠江三角洲达到3500公里，高速公路网络进一步完善，全省所有县城基本上能够在30分钟内上高速公路。

未来广东将实现全省“一日交通圈”，即省内任何两个城市间可以当天到达，省会到省内其他城市可以当日往返，全省将形成19条高速公路出省通道，广州至周边省会城市可在10小时以内到达。 1.2道路分类、等级和标准 1.2.1道路分类

按道路交通性质和所在位置，道路可划分为：

公路：连接城市、乡村、厂矿和林区的道路，供汽车行驶具备一定技术条件的交通设施。

城市道路：城市范围内的道路，供各种车辆和行人通行并具备一定技术条件的交通设施。

具有形成和促进发展城市结构布局、提供通风和采光空

间、作为上下水道、煤气、电力、通讯设施埋设通道的功能。

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1.2.2公路分类、分级与技术标准 1.2.2.1公路分类

按公路在公路网中的地位与作用，公路可分为： 国道：在国家公路网中体现国家干线公路； 省道：在省公路网中体现省干线公路； 县道：成为县级公路； 乡道：成为乡镇公路；

专用公路：为企业或其他单位提供运输服务的道路 1.2.2.2公路分级

按公路使用任务、功能和适应交通量，公路可划分为： 高速公路：具有四个车道或四个以上车道，设计年限平均昼夜交通量25000辆以上；设置分隔带，汽车分向、分车道行驶，全部立体交叉，并具有完善的交通安全设施和管理设施、服务设施。远景设计年限为20年。

一级公路：通常四车道，汽车分向、分车道行驶，一般应设置分隔带，部分控制出入，车辆设计年限平均昼夜交通量15000~30000辆。远景设计年限为15年。

二级公路：车辆设计年限平均昼夜交通量3000~7500辆。远景设计年限为15年。

三级公路：车辆设计年限平均昼夜交通量1000~4000辆。远景设计年限为10年。

四级公路：车辆设计年限平均昼夜交通量：双车道1500

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辆；单车道200辆以下。远景设计年限为10年。 1.2.2.3公路技术等级

公路技术等级是根据一定数量的车辆在道路上以一定的计算行车速度行驶时，对公路路线和构造物的设计、施工，在技术性能、几何尺寸、结构组成方面的具体规定和要求，是根据理论和总结设计、施工、使用经验的基础上，经过调查研究和分析列成指标制定出来的。如P4。 1.2.3城市道路分类、分级与技术标准

按照城市市区和郊区的非农业人口总数，城市可划分为： 大城市：人口50万以上，城市道路采用Ⅰ级标准，见P5表1.3。

中城市：人口20万~50万以上，城市道路采用Ⅱ级标准 小城市：人口20万以下，城市道路采用Ⅲ级标准 按城市道路在城市道路系统中的地位、交通功能，和对沿线建筑物的服务功能，城市道路可划分为：

快速路：通常四车道以上，中间设置分车带，两侧设置自行车道，进出口采用全控制或部分控制，与次干道采用平面交叉，大部分采用立体交叉，设计年限为20年。 主干路：城市道路网中的骨架，连接城市各主要分区、车站、港口等。设计年限为20年。

次干路：连接主干路的辅助干道，连接城市各部分并集散交通，可设置停车场，设计年限为15年。

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支路：次干与街区路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为住，沿街以居住建筑为主，设计年限为10~15年 1.3道路基本组成 1.3.1公路基本组成

道路是一种带状三维空间结构物，是承受车辆荷载的结构物。作为公路，主要由下述几方面构成：

1路基：路基和路面是公路的主要工程构造物，是由填方和挖方构成的工程结构物，如路基贯穿于公路全线，与沿线的桥梁、涵洞、通道和隧道等相连接。

公路路基的作用：是路面的基础，为路面提供一个平整层，并承受路面传递下来的荷载。

2路面：路面是直接承受行车碾压的地带，是铺筑在路基上的层状结构物。

路面的功能是：

①提供汽车在道路上能全天侯地行驶；

②保证汽车以一定速度，安全、舒适、经济地运行。 因此，在路基上设置路面结构的目的在于改善道路的行驶条件，提高其服务水平（舒适性和经济性），以满足汽车运输的要求。

3桥涵：包含两方面：

⑴桥梁：是为道路跨越河流、山谷或人工障碍物的一种功能性的结构物。

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①基本组成：

上部结构（superstructure）：是线路中断时跨越障碍

的主要承重结构，是桥梁支座以上跨越桥孔的总称；

下部结构（substructure）：包括桥墩pier、桥台

abutment、基础foundation

支座（bearing）：指支承上部结构的传力装置，不

仅要传递很大的荷载，并且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位；

附属设施（accessory）：包括桥面系bridge deck、

伸缩缝expansion joint、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板transition slab at bridge head、锥形护坡conical slope

②分类：

按照桥梁的受力体系分类：梁式桥、拱式桥、刚构桥、斜拉桥、吊桥（悬索桥）

按桥梁的用途分类：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥（或机耕道桥）、人行桥、水运桥（渡槽）、管线桥等；

按桥梁全长和跨径的不同分类: 特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞；

按照主要承重结构所用的材料分类：圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥。

按照跨越障碍的性质分类：跨河桥、立交桥、高架桥、

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栈桥

按照上部结构的行车位置分类：上承式、中承式和下承式桥。

⑵涵洞：分为圆管涵、明盖板涵、暗盖板涵、箱涵。

4通道：提供高速公路沿线两边行人、车辆行驶的通道，

高度大于4.2m。

5隧道：道路穿越山岭、地下、水底的构筑物。 6排水系统：排除地面水和地下水的构筑物。如边沟、截水沟、排水沟、急流槽、盲沟、渗井、渡槽和路面结构排水系统。

7防护工程：确保路基稳定的结构物，

如挡土墙、护脚、护面墙、导流结构物等。

8交通服务设施：指道路沿线设置的交通安全、养护管理、服务和环境保护的设施，如交通标志、标线、护拦、护柱、分隔带、隔音墙、隔离墙、照明设备、加油站、停车场、养护管理房屋、绿化美化设施等。 1.3.2城市道路基本组成

为了确保完整的城市道路系统，城市道路基本组成相对公路较复杂，通常有下述构成； 路基：

路面：水泥混凝土路面、沥青混凝土路面等 桥涵：分成为

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桥梁：

涵洞：圆管涵、盖板涵（明盖板涵和暗盖板涵、箱涵

机动车道、非机动车道、人行道： 人行地道：包括地下人行道和人行天桥。 交叉口、步行广场、停车场、公共汽车站：

交通安全设施：如照明设备、护拦、交通标志、标线。沿街设施：如电线杆、给水拴、邮筒、电讯。 地下铁道、高架桥、立交桥： 绿化带 第二章 道路交通(2h)

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2.1道路车辆 2.1.1设计车辆

行驶在道路上车辆分为：

机动车辆：摩托车、小汽车、公共汽车、载重汽车、拖挂车、大型集装箱车等。

公路工程规范将机动车分为：小客车、载重汽车、鞍式汽车，如图2.1；

城市道路规范将机动车分为：小型汽车、普通汽车、铰接车, 如图2.2；

非机动车辆：自行车、三轮车、板车、兽力车。 2.1.2计算行车速度

定义：道路设计标准的设计车速。是确定道路几何尺寸的依据，因为：

⑴计算行车速度对确定公路的曲线半径、超高、视距等技术指标起决定作用；

⑵计算行车速度影响车道的数目、尺寸以及路肩宽度等指标；

⑶计算行车速度，在山岭重丘区直接影响公路工程数量的大小和工程的难易程度。

因此，计算行车速度有山岭重丘区与平原微丘区之分，见P9表2.4、表2.5、表2.6

⑷城市道路计算行车速度与道路的类型和级别有关，见

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P9表2.7 2.1.3车辆污染

在道路上行驶的车辆会给道路沿线环境带来一定的污染，最主要的污染是噪声污染（如汽车噪声、发动机噪声、与车速有关的噪声）和废气污染。而废气污染物的排出量与车速有关如一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化和物SOx的排出量与车速有关，见P11表2.8. 2.2道路交通特性 2.2.1交通量Q

定义：某一时间段内，车辆通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的实际数量。

按交通类型分类，交通量可分为：机动车交通量、非机车交通量、行人交通量。通常所指的交通量是机动车交通量，即来往双向的车辆数量，一般以辆/d表示。

按机动车交通量平均值所取的时间长度分类，常用的平均交通量可分为：年平均日交通量AADT（annual average daily traffic）、月平均日交通量MADT、周平均日交通量WADT。其中以年平均日交通量作为确定道路等级的控制性指标。

设计小时交通量

对于多车道公路，运用设计小时交通量可以确定车道数和路幅宽度。理由是：道路规划时，必须考虑交通量随时间变

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化出现高峰的特点，即必须保证道路在规划期满足绝大多数小时车流能顺利通过，不造成严重阻塞，也必须避免道路建成后车流量很低、以免出现投资效益差的现象。因此，选择适当的小时交通量作为设计小时交通量作为设计依据。 2.2.2行车速度V

定义：车辆在道路上行驶的距离与所需时间的比值。 按车辆在道路上行驶的距离与所需时间的取值不同，行车速度（简称车速）可分类为：地点车速、行驶车速、行程车速、运行车速、临界车速、设计车速。 2.2.3交通密度K

定义：在单位长度的道路上，一个车道或一个方向上某瞬时的车辆数，也可称车辆密度。 交通密度与下述因素有关：

车头间距：同一车道同向连续行驶的相邻两辆车的车头距离。

车头时距：同一车道同向连续行驶的相邻两辆车的车头时间间隔。

2.2.4交通流三参数的基本关系

表示交通流的三参数：交通量Q、行车速度V、交通密度K

交通流的三参数关系式可用三维空间的图象表示，如P16图2.1所示。

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2.3道路通行能力和服务水平 2.3.1概述 2.3.1.1通行能力

定义：单位时间内通过某一道路或车道断面的最大车辆数。以辆/h、辆/车道.h表示，主要反映道路服务的数量或服务能力 分类：

按道路设施和交通实体的不同，分为：机动车道通行能力、非机动车道通行能力、人行道通行能力

按车辆运行状态的特征不同，分为：路段通行能力、交叉口通行能力、匝道和匝道连接点通行能力、交织路段通行能力

按通行能力的性质和使用要求的不同，分为：基本通行能力、可能通行能力、设计通行能力 道路通行能力的影响因素有：

道路条件：指道路的几何特征。

交通条件：指车流的车辆组成、车道分布、方向分布等。 环境条件：指车辆在道路上运行的环境。 气候条件：天气对通行能力的影响。

规定运行条件：指计算通行能力的条件。 2.3.1.2服务水平

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定义：道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。

常用的主要评价指标：行驶速度、服务交通量与通行能力的比值（V/C）。

分级：我国1994年颁布的《公路路线设计规范》中，将公路服务水平分为四级。高速公路和一级公路基本路段服务水平指标，见P17表2.11

设计服务水平：指公路在使用末期应达到的最低服务水平，即公路的最大服务交通量。

最大服务交通量应大于公路的设计小时交通量。 2.3.2道路路段通行能力

基本通行能力：指理想的道路与交通条件下，每一车道或每一道路在单位时间内能够通过的最大交通量，也称理论通行能力。

理想的道路条件：指车道宽度大于3.65m，路旁的侧向余宽大于1.75m，纵坡平缓并有开阔的视野、良好的平面线形和路面状况。

理想的交通条件：指车辆组成为单一的标准型汽车，在一条车道上一相同的速度，连续不断地行驶，各车辆之间保持与车速想适应的最小车头间隔，且无任何方向的干扰。

可能通行能力：指实际的道路与交通条件下，每一车道或每一道路在单位时间内能够通过的最大可能交通量。

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设计通行能力：道路的可能通行能力乘以给定服务水平的服务交通量与通行能力之比。 2.3.3交叉口通行能力

无信号灯控制的交叉口通行能力：指主要道路上车流通过量加上次要道路上穿越主要道路上车流的最大数量。此时车流按交通规划的规定运行：次要道路上的车流让位于主要道路上的车流；拐弯的车流让位于直行的车流。

信号灯控制的交叉口通行能力：指按照预定相位和绿灯时间分配不同方向的车流最大数量。与道路路段通行能力相比较，通行能力有所降低，原因是交通信号灯强制使道路上的连续交通流改变成间断流。 2.3.4道路通行能力的应用

道路通行能力在道路规划与设计上的应用：

通过道路的通行能力与交通量比较，可以分析哪些道路的通行能较交通量大，哪些道路能基本适应，哪些道路的服务水平已经达到不能容忍的程度等等。

道路通行能力在道路交通管理上的应用：

通过道路的通行能力与交通量分析，可以确定道路的服务水平，发现道路交通存在的问题，提出各种改进交通管理的措施。

道路通行能力在交通运力与运输调度上的应用： 通过道路通行能力与交通量的比较，作为加强客运管

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理、合理投放运力、审批客运开业的依据；根据道路通行能力与交通量的变化规律，作为合理制定行车计划、科学调度运行车辆、提高运输效率的途径

道路通行能力在路政管理与公路养护上的应用：

通过道路的通行能力与交通量分析，作为维持和恢复道路的原设计通行能力、确保公路安全畅通的依据。

2.4道路工程项目可行性研究 P30

可行性研究：指对建设项目做全面的分析论证，确定某一项目的建设必要性、技术可行性、经济合理性及实施可能性，同时推荐最佳方案，为投资决策提供科学依据，减少和避免决策失误、保证建设资金的有效使用，取得最佳的经济效果。

可行性研究在项目建设过程中所起的作用：

作为项目投资决策的依据

作为编制设计任务书的依据 作为初步设计的依据 作为向银行申请贷款的依据

作为公路建设项目后评价的参考和依据 公路可行性研究的主要内容：P31共14个内容 公路可行性研究的工作步骤，分为：

预可行性研究阶段：是根据国民经济与社会发展规

划和公路网布局规划，通过踏勘和调查，重点研究项目建设的必要性，对建设规模、投资可能性、技术标准、经济效益

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等做粗略的分析，审批后作为编制项目建议书的依据。

工程可行性研究阶段：是根据批准的项目建议书，

通过必要的测量和地质勘探，进行充分调查研究，对不同建设方案从经济上、技术上进行综合论证，提出最佳方案，作为编制设计任务书的依据。

社会经济调查、分析与预测：是整个可行性研究的前提和基础。

社会经济调查范围：取决于项目影响区域，习惯上划分成：

直接影响区：其特点是项目实施后的社会经济显著受

益；具备交通量的主要发生源；交通条件能够明显改善，并形成新的运输方式分流格局

间接影响区：直接影响区范围之外的凡公路建设项目

上行驶车辆所涉及的范围。

社会经济调查分析研究的重点在于直接影响区。 社会经济调查的主要内容：人口、自然资源、经济 社会经济分析内容：在公路建设项目可行性研究中，主要包括：

①人口分析：主要是人口增长分析，用人口增长率表示； ②资源分析： 主要侧重于：

资源开发分析：如储量、开发条件和资金情况； 燃料及原材料供需方面的分析：探讨因资源分布的不平

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衡，各地区经济发展所需的资金以及燃料、原材料许通过调配互通有无。

③经济分析：在公路建设项目可行性研究中，经济分析的主要内容包括工业、农业、经济构成、经济增长、人均主要经济指标等。

社会经济预测：是对区域社会经济发展计划和规划的补充及完善，一般情况下可使用计划或规划数字，公路建设可行性研究常采用回归分析法进行社会经济预测。

交通量预测：是公路建设可行性研究中的一个关键内容，是论证项目建设的必要性，确定项目的工程规模和技术标准，以及进行经济评价的依据和基础。 交通调查的具体内容：

①交通概况：指铁路、公路、水运、航空及管道等五

种运输方式 ②交通运输量 ③公路交通量 ④公路运输成本

⑤道路养护大修管理费用 ⑥道路收费 ⑦交通事故及货损

⑧OD调查：origin destination investigation, 起讫点交通量的调查.

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交通分析的主要内容：运输路线适应性分析、综合运输分析、地方交通特点分析、OD分析 交通量预测方法：

1基于路段交通量的个别推算法。

该法是我国公路建设项目可行性研究中交通量预测的

传统方法，具有两种形式：

直接法：直接以交通量为因变量进行预测； 间接法：先以运输量为因变量进行预测，然后再转变为交通量。

个别推算法可采用定基或定标模型进行，具体形式参见《公路建设项目交通量预测办法》

2基于OD调查的四步模式法。

该法是按照出行产生、出行分布、出行方式划分和交通量分配四个环节进行网路交通量的预测，源自欧美等发达国家。

第三章 路线设计

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道路是一种带状三维结构物，包括路基路面、桥涵、隧道等工程实体。道路设计包括几何设计和结构设计，而路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。通常的公路设计顺序是：一般是在尽量顾及到纵、横断面平衡的前提下，先定路线平面图，沿这个平面线形进行高程测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面。道路的平面图、纵断面图、横断面图三者之间的关系如图3.1所示，其基本概念为：

图1 道路的平面图、纵断面图、横断面图三者之间的关系图

路线平面图：指道路中线在水平面上的投影；

纵断面图：用一曲面沿道路中线竖直剖切，再展开成平面

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的图式；

横断面图：沿道路中线任一点（即中桩）作的法向剖切图； 3.1横断面设计

道路横断面的构成：由横断面设计线和地面线构成 3.1.1公路横断面组成

公路横断面设计线：是指行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。

⑴按公路路幅，将公路划分为：

单幅公路：是指上下行车辆不分开，而用标线分隔的整体断面；

由行车道、路肩以及错车道等组成部分构成；

按路幅的布置类型，单幅公路可分为：

单幅单车道：一般适用于交通量小、地形复杂、工程

艰巨的山区或地方公路，限于四级公路；

单幅双车道：一般适用于二、三、四级公路； 双幅公路：是指上下行车辆分隔的断面。

分隔的方式：

①用分隔带分隔的整体式断面；由行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分构成。

②将上下行车辆放在不同高度或平面上的分离式断面。 按路幅的布置类型，双幅公路可分为双幅多车道：

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适用于高速公路、一级公路，具备四、六、八车道的公路，中间一般都设置分隔带或形成分离式断面。

⑵为了迅速排除路面和路肩上降水，将路面和路肩形成一定的斜面，即（P48）：

路拱：直线路段的路面为中间高、两边低而显示双向倾斜；路拱横坡采用1.5%（国道、省道）或2%（高速公路）； 超高：在弯道路段的路面，为了抵消车辆在弯道上行驶时所产生的离心力，将路面形成向弯道内侧倾斜的单一坡面；单一坡面的坡度采用2%~10%的整数。 ⑶公路车道的宽度

根据《公路工程技术标准》的规定，P46：

高速公路、一级公路的一条机动车道的宽度为3.75m（V为120、100、80km/h）、3.5m（60km/h）；

二级公路的行车道（双向混合行驶）的宽度为9m~14m(80km/h)、7m(40km/h);

三级公路行车道（双向混合行驶）的宽度为7m(60km/h)、6m(30km/h);

四级公路行车道（双向混合行驶）的宽度为6m(40、20km/h)；（单向混合行驶）3.5m(40、20km/h)。

⑷公路路肩（P47）

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定义：指行车道至路基边缘，具有一定宽度的带状部分。 作用：增加路幅的富余宽度；保护和支撑路面结构；供临时停车使用；为公路其他设施设置场地；汇集路面排水。 分类：①硬路肩：指采用沥青混合料或水泥混凝土铺装过的路肩。一般在高速公路和一级公路使用。

硬路肩的宽度：

高速公路及一级公路为整体式断面时：

在行车速度为120km/h时：一般宽度3.25m；四车道高速公路的宽度3.5m；六、八车道高速公路的宽度3.0m；

在行车速度为100km/h时，3.00m、2.75m； 在行车速度为80km/h时，2.75m、2.50m； 在行车速度为100km/h时，2.50m、1.5m。

高速公路及一级公路为分离式断面时：

行车道左侧设硬路肩，宽度为1.25m（120km/h）、1.00m（100km/h）、0.70m（80~60km/h）、 硬路肩的横坡：

直线路段：一般应设置向外倾斜的横坡，数值等于或大于行车道路面横坡度

弯道路段：内侧横坡数值等于行车道路面横坡度；

外侧横坡数值等于行车道路面横坡度，或设

置向外倾斜的横坡。

②土路肩：没有进行铺装过的路肩。

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⑸中间带P47

定义：道路中间设置的分隔上下行驶交通的设施，包括两条左侧路缘带和分隔带。

作用：分隔上下行车流；杜绝车辆随意调头；减少夜间对向行车眩光；显示车道的位置，诱导视线；为其他设施提供场地。 宽度：

①公路整体式断面4.50m、 3.00m（120km/h）, 其中分隔带宽度3.00、2.00m;

②高速公路为3.50m、2.50m（100km/h）, 其中分隔带宽度2.00、1.50m，左侧路缘带宽度为0.75、0.5m；

③一级公路为3.00m、2.00m（100km/h）, 其中分隔带宽度2.00、1.50m，左侧路缘带宽度为0.50、0.25m；

④为2.50m、2.00m（80~60km/h）, 其中分隔带宽度1.50m，左侧路缘带宽度为0.50、0.25m；

⑤分离式断面为大于4.5m。 分隔带

表面形式：凸形（原则上不设置凸起的缘石）、凹形； 缘石形状：平齐式、斜式、栏式； 表面处理：植草皮、铺面封面；

路缘石：指设置在路面与其他构造物之间的标石。在分隔带与路面之间一般均需要设置路缘石，形状为立式、斜式、

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曲线式等。

3.1.2城市道路横断面构成

城市道路横断面设计线：是指机动车道、非机动车道、人行道、绿带、分车带等设施。城市道路的位置安排和宽度确定应考虑保证车辆和行人的安全畅通、与道路两侧的各种建筑物及自然景观相协调、满足地面和地下排水管线埋设的要求等。

城市道路横断面设计的主要依据：道路的红线宽度、道路功能、交通组织方式及交通资料的分析等。

城市道路路幅布置的形式：采用路缘石和绿化带，将人行道和行车道布置在不同的位置和高度上，以分隔行人和车辆，保证交通安全。根据机动车和非机动车的不同布置形式，具有四种基本形式：

①单幅路（欲称一块板）。各种车辆混合行驶，适用于机动车交通量不大且非机动车较少的次干道、支路及用地不足折迁困难的旧城改造的城市道路上。

②双幅路（欲称二块板）。设置分隔带，分隔上下行交通。主要用于各向需要两条以上机动车道、非机动车较少的道路。

③三幅路（欲称三块板）。设置两个侧分隔带，分隔机动车和非机动车的交通，中间为双向行驶的机动车辆，两侧为靠右单向行驶的非机动车道。

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④四幅路（欲称四块板）。设置分隔带和两个侧分隔带两个侧分隔带。适用于机动车辆车速较快，各向两条机动车道以上、非机动车道多的快速路与主干路。

城市道路的车道宽度：P46

城市道路平均最大车速为30~40km/h，所需车道宽度为3.42~3.8m；若车速大于50km/h，车道宽度为3.75m；从保证通行能力的角度考虑，城市道路的最小车道宽度为3.5m。 3.1.3公路用地P52

定义：指修建养护公路及其沿线设施，依照国家规定征用的地幅。

范围；新建公路路堤两侧、排水沟外边缘（坡脚）以外，路堑坡顶截水沟外边缘（或坡顶）以外不小于1m；有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，二级公路不小于2m。

3.1.4横断面设计

一条道路的横断面图数量极大，为提高手工绘制的工作效率，可事先制作若干个标准断面的透明模板，在1：200的纸上绘制；但根本的解决的办法是路线CAD，它不但能准确自动绘制横断面，而且能自动计算横断面面积， 3.2平面设计P55

路线的平面设计，主要考察汽车行驶轨迹，使平面线形与汽车行驶轨迹相符合或相接近时，才能保证行车的舒适。

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⑴汽车行驶轨迹在几何性质上的特点

①轨迹连续和圆滑，即在任何一点上不出现错头和波折；

②曲率连续，即轨迹上任何一点不出现两个曲率值； ③曲率变化连续，即轨迹上任何一点不出现两个曲率变化率的值； ⑵平面线形要素

汽车导向轮旋转面与车身纵轴之间的状态： ①角度为零； ②角度为常数； ③角度为变数。

平面线形三要素：与上述三种状态相对应的汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹为：

①曲率为零的线形——直线； ②曲率为常数的线形——圆曲线； ③曲率为变数的线形——缓和曲线； ⑶直线

直线在公路或城市道路线形的优点：以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和行车方向明显的特点；因两点可定一直线，结果直线线形简单、容易测设：直线方向采用花杆和经纬仪测设，长度采用刚尺、皮尺、光电测距仪、全站仪测设。

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直线在公路或城市道路线形的缺点：过长的直线，线形呆板，行车单调，容易使司机疲劳，容易发生超车和超速的行驶，行车时司机难以估计车间距离，夜间行车对向车容易产生眩光；难以与地形及周围环境协调，即在山区或丘陵地区，过长的直线会严重破坏自然环境，造成大挖大填，工程经济效益也差。

《公路路线设计规范》对直线长度有； ①长直线

《规范》对长直线没有量化。因此，国内外的长直线应用均不一样。

②直线的最小长度

定义：指前一曲线终点到后一曲线起点之间的长度。即相邻两曲线之间应有一定的直线长度，具有三个方面的直线最小长度：

A同向曲线间直线的最小长度：

同向曲线：指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形；

规定：计算行车速度≥60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以米计）不小于行车速度（以千米每小时计）的6倍；

B反向曲线间直线的最小长度：

反向曲线：指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形

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成的平面线形；

规定：计算行车速度≥60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以米计）不小于行车速度（以千米每小时计）的2倍；

C相邻回头曲线间直线的最小长度

回头曲线：指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。

规定：两相邻回头曲线之间，即由一个回头曲线的终点至下一个回头曲线的起点距离，二、三、四级公路上分别应不小于200m、150m、100m。

⑷圆曲线P59

应用范围：路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中。

主要特点：

①任意点曲率半径为常数，曲率也为常数，因此测设简单；

②能较好地适应地形的变化，适用范围较广而灵活； ③较大半径的缓圆曲线线形美观、顺适、行车舒适； ④圆曲线上每一点都在不断改变方向，汽车受到离心力的作用，同时汽车比直线路段多占用宽度，因此弯道路段必须设置加宽和超高。

⑤圆曲线半径较小时，驾驶员视线受到内侧路堑边坡或

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其他障碍物影响；半径较小，中心角过大，会影响行车安全，因此必须圆曲线的最小半径。

《公路路线设计规范》根据各级公路的不同要求，规定了圆曲线的最小半径有三类：

①极限最小半径：是路线设计中的极限值，是在特殊困难的条件下不得已才采用的，一般不轻易采用。

②一般最小半径：指汽车在这种半径的曲线上以设计速度或接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；地形比较复杂的情况下不会过多的增加工程量。

③不设超高的最小半径：指路面为双向路拱横坡，并能保证汽车即使在这双向坡的弯道外侧行驶，也能满足计算行车速度的要求，并且安全、经济、舒适地通过。

最小圆曲线半径的影响因素：指定车速的横向力系数μ、超高iy。

圆曲线最大半径：规范规定圆曲线最大半径不宜超过10000m 。

⑸缓和曲线P

位置：在直线与圆曲线之间与圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

应用要求：除四级公路不设缓和曲线外，其余各级公路应设置缓和曲线

作用：

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①线形缓和。若圆曲线与直线连接，在连接处曲率产生突变，视觉上不平顺；若圆曲线与直线之间设置缓和曲线，线形圆滑，增加线形的美观，有良好的视觉效果和心理作用感。

②行车缓和。若汽车由直线直接驶入圆曲线，或由大半径圆曲线直接驶入小半径圆曲线，起离心力发生了突变，使安全感和舒适感受到影响；从司机转弯操纵来看，汽车前轮转向角逐渐变化，因此在其中间插入逐渐变化的缓和曲线，才能保证车速一定的条件下使汽车前轮转向角从0至θ角逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。

③超高加宽缓和。行车道从直线上的双坡断面过渡到圆曲线上的单坡断面，行车道从直线上的正常宽度过渡到圆曲线上的加宽宽度，一般情况在缓和长度内完成。 ⑹视距P68

行车视距：指为了保证行车安全，司机应能看到行车路线前方一定距离

意义在于：在行车视距内，方便发现障碍物或迎面

来车，及时采取停车、避让、错车、超车等措施

可能存在行车视距不足的路段：道路平面（横断面）上的暗弯（处于路堑段的弯道和路堤段内侧有障碍物的弯道）、纵断面上的凸形竖曲线、下穿式立交的凹形竖曲线。 视距种类：

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①停车视距：从司机发现障碍物时起，到汽车在障碍物前安全停车止，所需的必要安全视距；

由空驶距离、制动距离、安全距离构成。 ②会车视距：同一行车道上两对向汽车相遇，同时采取刹车措施所需的必要安全视距；

③错车视距：两对向行驶的车辆相遇，采取减速措施所必要的安全视距；

④超车视距：双车道公路上，两同向行驶的车辆，当后面一车辆需要超过前一车辆，采取加速或等速超过前辆，而又不与对向来车发生碰撞所必要的安全视距；

⑤避让障碍视距：汽车发现前方障碍物，采取减速措施，从障碍物一侧绕过，而不与对向车辆发生碰撞所必要的安全视距；

⑺平面设计成果P71

完成路线平面设计后应及时清绘各种图纸和表格。 主要的图纸：路线平面设计图、路线交叉平面设计图、道路平面布置图、纸上移线图等；

主要的表格；直线、曲线及转角表、路线交点坐标表（或含在直线、曲线及转角表中）、逐桩坐标表、路线固定表、总里程及断链桩号表等。

3.3纵断面设计

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纵断面图有两条线：

①地面线：指根据中线上的各个桩点地面高程而点绘出的一条不规则折线；以直角坐标的横坐标表示里程桩号，通常横坐标比例尺采用1:2000,城市道路采用1：500~1:1000；

②设计线：由直线（即均匀坡度线或直坡段）和竖曲线构成；以直角坐标的纵坐标表示高程，通常纵坐标比例尺采用1:200，城市道路采用1：50~1:100。 纵断面图是由上下两部分内容组成：P80

上部内容：主要用来绘制地面线和纵坡设计线，也用以标注竖曲线及其要素；坡度及坡长（有时标在下面）；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数和孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高水位；水准点位置、编号和高程；断链桩位置、桩号、及长短链关系等。

下部内容：主要用来填写有关内容，自上而下分别填写，如直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填、挖高度；土壤地质说明；设计排水沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向等。

纵坡度：表示匀坡路段坡度的大小，以上升高度h与水平距离l之比的百分数来量度的，即i=h/l（%）(上坡取正，下坡取负)；

最大纵坡（%）、最小坡长：见P75表3.8

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最小纵坡：应设置不小于0.3%的最小纵坡。 竖曲线的作用：P76

①缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的离心力； ②确保公路纵向行车视距；

③将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改

善行车的视线诱导和舒适感。

竖曲线类型：凸形竖曲线、凹形竖曲线。

竖曲线半径选择主要考虑的因素：P79

①选择半径应符合《公路路线勘察设计规范》规定的最小半径和最小长度要求；

②在不过分增加土石方量情况下，为使行车舒适，

应采用较大半径；

③结合纵断面起伏情况和标高控制要求，确定合理

的外矢距，按外矢距控制选择半径；

④考虑相邻竖曲线的连接（即保证最小直坡段长度

不发生重叠）曲线长度，按切线长度选择半径；

⑤过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工的排

水来看都是不利的，选择半径时应注意；

⑥夜间行车交通量变较大的路段，考虑灯光照射方

向的改变，使前灯照射范受到，选择半径时适当加大，以使其有较长的照射距离。

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3.4平面交叉口P102

平面交叉：指道路在同一高度相交并有一共同构筑面的交叉口。

平面交叉口的基本构成：交叉口（见图3.）、交叉连接段、附加车道、交通岛、导流路 平面交叉口的交错点类型：

分流点：同一行驶方向的车流向不同方向分开的地点； 合流点：来自不同行驶方向的车流以较小的角度向同一方向汇合的地点；

冲突点：来自不同行驶方向的车流以较大的角度相互交叉的地点

上述类型的交错点都存在相互尾撞、挤撞或碰撞的可能性；是影响交叉口行车速度和容易发生交通流事故的主要原因，其中对交通流影响最大的是以左转和直行车流、直行和直行车流所产生的冲突点，其次是合流点、分流点。 减少或消灭冲突点的一般方法：

①实行交通管制：在交叉口设置自动交通信号灯或由交警指挥；禁止车流左转弯；

②采用渠化交通：就是人、车分离，各种车辆各行其道，互不干扰，顺序行驶。在道路上划线，用绿带和交通岛分隔车道，使车辆像渠道内的水流那样，顺着一定的方向，互不干扰地通过。

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③修建立体交叉：

平面交叉口的形式：十字形、T形、Y形、环形交叉。

3.5立体交叉（简称立交）P111

定义：指两条道路（道路与道路、道路与铁路、道路与其他通道）在不同高度上相互交叉的联接方式。

优点：能克服平面交叉口中存在的通行能力低、行车延误、行车速度慢、安全性差的缺点。 基本组成：

①跨线桥（或地道）：是立体交叉实现车流分隔的主体构造物，分为：

上跨式：设置地面以上的跨线桥； 下跨式：设置地面以下的地道。

②主线（正线）：是两条相交道路的直行线，主要包括连接构筑物两端到地面标高的引道。

③匝道；是相交道路上、下相互连通的连接道。 ④出口：由正线驶出进入匝道的路口； 入口：由匝道驶入正线的路口。

⑤变速车道：设置在高速公路进出口附近。

主线右侧增设的为满足车辆变速的车道，分加、减速道；入口端为加速车道；出口端为减速车道。 分类：

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按相交路线跨越方式，分为：

上跨式：指跨线桥从相交道路上方跨过的交叉方式； 下穿式：指地道或隧道从相交道路下方穿过的交叉方式； 半上跨半下穿： 按交通功能划分，分为：

分离式立体交叉：指仅设置一座跨线桥，使相交道路空间分隔、彼此之间无匝道连接、车辆不能交流的交叉方式；常用于高速公路与次要道路或铁路之间的交叉。

互通式立体交叉：不仅设置跨线桥使相交道路空间分隔，而且上、下道路有匝道连接，以供转弯车辆行驶的交叉方式； 部分互通式：指需要取消某一方向车辆出入、取消该方向匝道的立交桥；

完全互通式：允许所有方向车辆出入、设置各转向的专用匝道的立交桥。 按交通流线划分，分为：

完全立交型（完全互通式）：指相交道路的所有交通流线进入交叉口时，全部在不同空间相交的交叉方式；常用于高速公路之间的交叉。

交织型：指相交道路由于匝道不足、部分匝道为几个转弯方向车辆重复使用、具有交织路段的交叉方式；适用于高速公路与其他道路的交叉。

平交型：指相交道路的交通流线中，至少有一个平交冲

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突点的交叉方式；适用于高速道路与敌等级道路的交叉。 按收费方式划分，分为； 不收费方式： 收费方式：

第四章 路基工程（4学时）

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4.1概述

1路基工程的特点、基本要求和设计内容

公路是一种线性工程构造物，而路基和路面是公路的主要工程构造物，如路基贯穿于公路全线，与沿线的桥梁、涵洞、通道和隧道等相连接。为了使公路的规划、设计、施工与养护能够满足现代化的汽车运输要求，必然对路基路面的使用提出一些要求。 ⑴对路基的要求

公路路基的作用：是路面的基础，为路面提供一个平整层，并承受路面传递下来的荷载。此外，由于路基是敷设在地面之上，暴露于大气之中，受地形、地质、水文和气候等自然因素的影响极大。如果路基设计和施工不恰当，很容易产生各种形式的常见病害。因此，对公路路基必须具备下述要求： ①路基断面尺寸符合设计标准要求

不同等级的公路，其路基断面尺寸具有不同的设计标准。因此，必须结合具体的公路勘察实际情况，根据公路设计标准，精心设计、精心施工，使竣工的公路路基断面尺寸符合设计标准要求。

②路基具有足够的整体稳定性

足够的整体稳定性是指路基整体在车辆及自然因素作用下，不致于产生过大的变形和失稳。由于在地表上开挖或填筑路基会使原先处于稳定状态的地层引起不平衡，导致路基

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失稳。路基的失稳会导致交通受阻，乃至引起交通事故。因此，为了保证公路畅通无阻和行车安全，必须采取有关排水、防护和加固或支挡等工程措施，以确保路基在不利的环境（地质、水文和气候）条件下具有足够的整体稳定性。 ③路基具有足够的强度

路基和路基下的地基会产生变形。

产生变形的原因为：自重和车辆荷载作用、路基填土疏松或过分潮湿、存在软土地基。

产生变形的种类为：沉陷变形、固结变形、不均匀变形。 路基的变形使路面遭到破坏，直接影响路面的使用品质。因此，要求路基应具有足够的强度，以保证在外力作用下，不致产生超过容许范围的变形。 ④路基具有足够的水稳定性

路基敷设在地面之上，经受地表水和地下水的作用，特别是季节性冰冻地区，由于水温状况的变化，会使路基强度急剧下降。因此，路基路面设计要求路基处于干燥、中湿状态。 ⑵路基工程的特点

在公路建设中，路基工程的主要特点是： 工艺较简单。路基施工工艺为挖、运、铺、压。 工程数量大。平原微丘区三级公路土石方8000~16000m3/km, 山岭重丘区三级公路土石方20000~60000m3/km以上，高速公路的土石方更大。

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耗费劳力多。

涉及面广。路基是带状的土工构造物，路基施工改变了原有地面的自然状态，挖、填、借、弃土涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利等自然环境。

投资高等。一般公路的路基修建投资占公路总投资的25%~45%，个别山区为65%。高速公路建设投资在广东控制在4500万元/km，广深高速公路和广珠高速公路建设投资达到每公里1亿人民币。 ⑶路基工程的设计内容

对于上述路基工程的特点，应该结合公路设计的当地自然条件，根据公路的性质、等级和技术标准，做好公路工程的设计。

⑴收集设计资料，如沿线的地质、水文、地形、地貌及气象等资料。

⑵路基主体工程设计，如路堤、路堑、半填半挖路基，进行一般路基设计和单独路基设计。

⑶排水系统总体布置，地面及地下排水结构物设计 ⑷路基防护与加固设计。 ⑸路基工程附属设施设计。 2路基常见病害的分析和防治措施

路基构筑在地面之上，裸露在大气之中，经受着土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用，路基的各个部位将产生变

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形，导致路基出现各种病害。 ⑴路基的常见病害种类 ①路基沉陷

定义：指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。 路基沉陷种类：路基的压缩沉降

地基的沉陷

路基沉陷产生原因：路基本身压缩沉降是由路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基内部形成过湿的夹层等因素造成的；

地基的沉陷是指天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起路基下沉。 ②边坡滑塌 边坡滑塌的种类：

溜方:是指边坡上表面薄层土体沿土质边坡向下移动； 滑坡:是指一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。 边坡滑塌的产生原因：

溜方主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当；

滑坡主要是由于：路堤边坡坡度过陡，或边坡坡脚被冲刷掏空，或填土层次安排不当；路堑边坡高度与天然岩土层次的性质不相适应，有倾向于路堑方向的斜坡层理存在。 ③剥落、碎落和崩塌

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④路基沿山滑动

在较陡的山坡上填筑路堤，整个路堤沿倾斜的原地面向下滑动。

⑤不良地质和水文地质条件造成大路基破坏

不良地质条件是指泥石流、溶洞等，较大的自然灾害是指大暴雨，均可能导致路基的大规模破坏。 ⑵路基常见病害的原因综合分析

上述路基常见病害有各自的特点，又有共同的原因，大致可以归纳为：

①工程地质和水文地质

是指地质构造复杂、岩层走向及倾角不利、岩性松软、风化严重、土质较差、地下水位较高及其其他特殊不良地质灾害等。 ②水文与气候

主要是降雨量大、洪水猛烈、干旱、冰冻、积雪或温差较大等。 ③设计图

主要是断面尺寸不符合要求、挖填布置不符合要求、最小填土高度不足、未进行合理的防护、加固与排水沟设计不足。 ④施工

主要是填土顺序不当、土基压实不足、盲目采用大型爆破

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作业、不按设计要求和操作规程施工、工程质量不合标准。 上述四种原因中，地质条件是影响路基工程质量和产生病害的基本前提，水是造成路基病害的主要原因。 3路基水温状况及干湿类型

⑴路基湿度的来源

路基湿度状况的变化是影响路面结构强度、刚度与稳定性的重要因素之一。直接影响路基湿度变化有许多因素，如大气降雨、蒸发、地面排水、地下排水等。这些影响因素对路基湿度程度是因地因时不同，如南方非冰冻地区，当雨季来临时未能及时排除地面积水和离地面很近的地下水，将使路基土浸润而软化。

保持路基干燥的主要方法是设置良好的排水系统，经常养护保持畅通。根据世界上不同地区的野外观测资料，地下水对路基湿度影响随地下水位的高低与土的性质而异： 粘土为6m，砂质粘土或粉土大约为3m，砂土为0.9m。 在这个深度范围内，路基湿度受地下水位的影响；在这个深度范围以上部分，路基湿度主要受大气降雨、蒸发、地面排水控制。

路面面层的透水性对路基湿度有很大影响，若采用不透水的面层结构，将减少降水和蒸发的影响，使得道路完工的二、三年内，路基上部中心附近的湿度逐渐趋于稳定。对于透水的面层结构，上层路基的湿度状况将受到大气降雨、蒸发的

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影响而产生季节性的变化。

路肩以下路基湿度的季节性变化对路面以下路基也有所影响。如果路肩经过处治，防止雨水渗入，则路面下的土基湿度将趋于稳定，与路基中心处湿度相当。

⑵路基干湿类型

路基的强度与稳定性，同路基的干湿类型有密切关系，并在很大程度上影响路面结构及厚度的确定。路基的干湿类型划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。这四种类型表示路基在最不利季节所处的干湿状态。路面设计要求路基处于干燥或潮湿状态。路基干湿类型的判断方法：

①根据路基土的平均稠度划分路基的干湿类型（适用改建公路）

②根据路基路基临界高度划分路基的干湿类型（适用新建公路） 4公路自然区划

我国不同地区自然条件的差异很大，而自然条件同公路建设有密切关系，各种自然因素对公路构造物产生的影响和造成的病害也各不相同。因此，为了区分各地区自然区域的筑路特性，在不同地区的路基路面设计中应考虑的问题，经过长期研究，制定了《公路自然区划标准》（JTJ003-86），绘制成中国公路自然区划图。该区划是根据以下三原则制定的： 道路工程特征相似性；

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地表气候区划差异性；

自然气候因素综合和主导作用。 公路自然区划分三级进行区划：

一级区：分为七个大区，广东省属于Ⅳ区——东南湿热区；是按自然气候、全国轮廓性地理地貌划分的，主要为全国性的公路总体规划和设计服务的。

二级区：是在一级分区的基础上以潮湿系数为主划分的。全国共分51个二级区，其中33个二级区和18个二级副区。二级区主要为各地的公路路基断面设计、施工、养护提供较全面的地理气候依据和有关计算参数，如土基和路面材料的回弹模量、路基临界深度、土基压实标准。广东属于Ⅳ6，见P31，图11所示。

三级区：未列入全国性区划，有各省、自治区结合当地情况进行。

4.2 一般路基设计 P128

一般路基是指工程地质和水文地质条件良好的地段修筑的填挖不大的路基；

一般路基设计：可以结合当地地形、地质情况直接套用标准图，不必论证与验算；

路基的个别设计：特殊地质地段和高度超过规范规定的路基，必须稳定性分析和计算。

路基的类型有：路堤、路堑、半填半挖路基三类典型路基

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横断面。为了保证路基的强度和稳定性，我国路基设计规范对一般路基设计均作了规定。

1路堤设计

路堤的常见横断面形式： 按路堤的填土高度划分

矮路堤：填土高度小于1.5m，解决最小填土高度问题； 高路堤：填土高度大于18m（土质）或20m（石质），

解决边坡稳定性问题；

一般路堤：填土高度1.5m~18； 按路堤所处的条件和加固类型划分 浸水路堤 护脚路堤 挖沟填筑路堤

对路堤的基本要求：结构整体稳定和沉降量较小。因此，路堤设计要研究下述六各方面的内容： ⑴地基

路堤是在原地面上由填方构成的路基，要求地基必须具有足够的承载力和低压缩性。 ⑵填料

填筑路堤的理想材料是水稳定性好和压缩性好。 ⑶边坡

路堤边坡的形状有三种形式：

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①直线：坡顶至坡脚采用一种坡度，边坡通常采用1(边坡高度)：1.5(边坡宽度);

②折线：坡顶至坡脚采用上陡下缓的折线边坡，上部边坡采用1：1.5，下部边坡采用1：1.75，变坡点宜设在上部坡度的潜力尚未用足的高度处。

③台阶形：每隔一定高度设置宽度不小于1~2m的护坡道，边坡形状形成台阶式。这种形式常用于高路堤。 设置护坡道的作用：

①可以减少流径较长坡面的地面水流速，防止坡面受冲刷； ②护坡道上设置排水结构物，拦截坡面上方来水； ③可增加路堤的稳定性； ④成为维修坡面的通道。 ⑷路堤宽度

定义：行车道路面与两侧路肩宽度之和

对高等级公路还包括中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等。

一般每个车道宽度为3.5m~3.75m，路肩宽度为1~3m。如何选取路基宽度，可以结合工程实际情况， ⑸路基高度 路基高度分为： 中心高度：

路基中心线处设计高程与原地面高程之差；

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主要为设计之用。

或路堤的填筑高度； 或路堑的开挖深度。

边坡高度：填方坡脚与路基边缘的相对高差；

或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。

主要为施工之用。

2路堑设计 P133

路堑是低于原地面有挖方构成的路基结构物。常见的路堑横断面形式为：

全挖路基 台口式路基 半山洞路基

路堑设计的中心问题是路堑结构物的整体稳定性，即路堑边坡稳定性问题。而引起失稳。

路堑设计主要是确定边坡的形状和坡度。 路堑横断面的边坡形式为： 直线形

上陡下缓折线形 上缓下陡折线形 台阶形

根据地层性质的不同，路堑边坡分为： 岩质路堑边坡

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土质路堑边坡 碎（砾）石路堑边坡 3半填半挖路基设计

半填半挖路基是兼有路堤和路堑两者特点的路基构造物。其设计特点：位于山坡上的路基通常取路中心的标高接近原地面的标高，目的在于减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。

4路基的附属设施

同路基工程有关的附属设施，除排水、防护与加固外，还有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。 4.3路基稳定性设计 P134

1路基稳定性分析方法 路基稳定性包括：边坡稳定性 地基稳定性

路堤在陡坡上的滑动稳定性 为什么要研究路基稳定性？究其原因：

⑴开挖路堑，因坡体失去支承或边坡过陡，使岩土体沿某一滑动面产生坍塌和滑坡；

⑵高路堤、沿河路堤、软基路堤，因边坡过陡，坡脚受水冲刷，或地基承载力过低，填土沿某一剪切面向下滑动；

⑶陡坡路堤，填方沿山坡面产生下滑。

为此，很有必要对可能出现的或者已经出现失稳的路基

52

及其邻近土层进行稳定性分析。目前，稳定性分析常采用极限平衡法（或称力学分析法），即当沿破坏面的剪应力τ达到了它所能提供的抗剪强度，则土体处于极限平衡状态。 工程地质法主要应用于岩石或碎石土类边坡

2边坡滑动面形状和位置选择 路基潜在滑动面形状分为三种：

①平面形（直线）。适用于由透水性材料（如砂、砾石、碎石等）填筑的路堤；

②折线形。适用于滑动面由几个坡度组成的路堤； ③圆弧形。适用于均质粘性土填筑的路基和软弱地基上的路堤。

3浸水路堤稳定性分析 P137 ⑴浸水路堤受力状态

浸水路堤主要承受路基路面自重、车辆荷载、静水压力、浮力和动水压力的作用，其受力状态比普通路堤复杂。

⑵堤内水位线产生变化

A涨水时，堤内水位线成为凹形concave shape;

B落水时，堤内水位线成为凸形convex shape; 堤内水位线产生凹形和凸形的原因，在于土体内渗水速度比河中水位升降速度慢。

C路堤两侧浸水有水位差时，堤内水位线成为单向坡。

53

4.3.3浸水路堤稳定性验算条件、原理与

对于路堤边坡稳定性来说，路堤最不利条件是指路堤的渗透水压力方向，指向路堤土体外面。也就是说，堤内水位线高于堤外时，水流向路堤外，不仅可能带走路堤填土细颗粒，而且形成边坡稳定的动水压力。因此，浸水路堤稳定分析，是以最不利情况考虑的。

4陡坡路堤稳定性分析 P138

陡坡路堤：指凡修筑在原地面横坡度大于1:2或不稳固山坡上的路堤。

陡坡路堤产生下滑的主要原因：地面横坡度较陡、基底土层软弱或强度不均匀。陡坡路堤因下滑力大，路堤填土有时会产生沿边坡下滑现象，严重威胁道路畅通和行车安全。因此，陡坡路堤具有边坡稳定性和沿地面陡坡下滑的稳定性。

5软土地基路堤稳定性分析 ⑴软土地基上填筑路堤的特点

①由于路堤坡脚隆起而引起路堤滑动和沉降，或者容

易使路堤基础两边隆起；

②公路路堤产生较大的沉降。

⑵软土地基上路堤设计与施工必须考虑的问题 ①路堤稳定性分析

即地基的承载力是否保证路堤的稳定性。采用上述方法确定潜在滑动面，用条分法饯行路堤稳定性分析与验算。 ②路堤沉降分析

在路堤填土荷载作用下，高压缩性的软土地基会因压缩性的固结变形引起路堤沉降，包括沉降量和沉降速率，是否会影响路基和路面结构的正常使用及其用寿命。

4.4路基排水 P1

水是造成路基路面及其沿线构造物病害的主要原因。 1地面排水设备

路基地面排水设备包括：边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、拦水带、蒸发池、渡槽和倒虹吸等。高等级公路路面应有路面排水系统和路面结构排水系统。

地面路基排水设备的设计目的： ⑴拦截路基上方的地面水和地下水 ⑵迅速汇集基身内的地面水 ⑶导引顺畅的排水通道 2地下排水设备

常用的路基地下排水设备：盲沟、渗沟、渗井；

55

特点：排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用地下管道予以排除。

地下排水设备的设计目的：

⑴拦截地下水； ⑵疏干坡体内地下水； ⑶降低地下水位。

3路基排水的综合设计

综合设计的目的：在于确保路基的强度和稳定性 综合设计的含义：

地面与地下排水设备的协调配合

路基排水与桥涵等泄水结构物的合理布置 排水工程与防护加固工程相结合 路基排水与沿线农田水利规划相结合 路基排水与有关其它基本建设项目相结合 4.5路基防护与加固

路基防护与加固设施主要有：

边坡坡面防护

沿河路堤河岸冲刷防护与加固 湿软地基的加固处治

1坡面防护

作用：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温度和湿

56

度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，具有保护路基边坡的整体稳定性，同时具有公路美化和协调自然环境。 常用的坡面防护设施：

植物防护：种草、铺草皮、植树

工程防护：抹面、喷浆、勾缝、石砌护面

2冲刷防护

作用：防止水流直接冲刷危害岸坡 形式：直接防护、间接防护

位置：沿河滨海路堤、河滩路堤、水泽区路堤、桥头引

道、路基边旁的防护。

因为这些位置的路基常年或季节性浸水，受水流冲刷、拍击和淘洗，造成路基浸湿、坡脚掏空，或水位剧降时路基内细粒填料流失，致使路基失稳，边坡坍塌。

3地基加固

软土地基处治方法可按滑动破坏（按稳定性）处治与按沉降计算处治划分。

稳定性处治的有效方法有垫层处理法，包括表层排水、砂垫层、土工聚合物、加固土；反压护道；慢速加载法，即控制路堤填筑速度等；

沉降处治的有效方法有路堤加载法（等载或超载）和垂直排水法（砂井、袋装砂井、塑料排水板）等；

57

在稳定性和沉降处治两方面都有效的方法有挤密砂桩法、挤动置换法（碎石桩和钢渣桩）和加固土桩（水泥粉喷桩）

第5章

路面工程(4学时) P17458

5.1路面的功能及对路面的要求 1对路面的要求

路面是直接承受行车碾压的地带。因此，路面的功能是： ①提供汽车在道路上能全天侯地行驶；

②保证汽车以一定速度，安全、舒适、经济地运行。 因此，在路基上设置路面结构的目的在于改善道路的行驶条件，提高其服务水平（舒适性和经济性），以满足汽车运输的要求。为了实现这个目的，路面应具有下述要求： ⑴具有足够的表面平整度

不平整的路面表面具有下述不良的效果：①行驶速度和舒适性下降，车辆的营运费用增加；②对路面产生冲击力，加速路面结构的破坏。因此，足够的平整度是指：路面表面要平整，平整度越高，车速越快，行车越舒适，车辆不易损坏。 ⑵具有足够的抗滑性

车辆在光滑的路面上行驶，具有下述结果：①车轮与路面缺乏足够的附着力；②雨天行驶，车辆的制动距离比粗糙面要大得多；③车轮容易空转或打滑。因此，路面要平整，但不宜光滑。如沥青路面的抗滑性指标有：摩擦系数、路面宏观构造深度、摆值均要满足沥青路面设计规范要求。 ⑶具有足够的承载能力

路面构筑在路基之上，裸露于大气之中，路面结构必然承受行车荷载和气候因素的影响。 在路面的设计、施工、管

59

理和养护工作中，要提高和保证路面结构具有足够的承载能力，必须注意下述两方面的情况：

①路面结构的整体或某组成部分的强度或抗变形能力不足，即路面结构需要足够的强度和刚度:

路面结构需要足够的强度：路面结构能抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应力

路面结构需要足够的刚度：路面结构在车轮荷载作用下不发生过大的变形和位移

②路面材料对气候因素影响的敏感性，即路面结构需要足够的稳定性

此时必须注意：

1大气降水影响路面结构的稳定性：

对于水泥混凝土路面，由于水泥路面结构排水不通畅，将发生唧泥、冲刷基层导致结构破坏；

对于沥青混凝土路面，由于路面排水不通畅，使沥青路面面层发生剥落、松散等水损害病害；

对于砂石土路面，由于雨水冲刷和渗入路面结构内部，导致强度下降，产生沉陷、松散等病害

2大气温度周期性变化影响路面结构的稳定性： 对于水泥混凝土路面，在高温季节，出现拱胀开裂；在低温季节，产生收缩裂缝；温度梯度作用下，出现翘曲而破坏。

60

对于沥青混凝土路面，在高温季节，由于沥青路面软化，在车轮荷载作用下产生车辙、波浪等永久变形；在低温季节，沥青面层出现收缩、变脆而开裂；半刚性基层因收缩产生反射裂缝

⑷具有足够的耐久性

在路面的设计、施工、管理和养护工作中，必须尽量保证延长路面的使用年限，此时应注意：

精心设计和精心施工；精心选择具有足够疲劳强度、抗老化和抗变形能力的材料；重视路面的长年养护、维修及路用性能的恢复工作

⑸具有足够的不透水性

从路面病害调查分析可知，由于形成透水的路面，地表水容易渗入路面结构和路基，在车辆荷载的不断作用下，渗入路面结构和路基的自由水产生动水压力，不断地冲刷基层和路面结构，使路面造成剥落、坑洞、唧泥、网裂等早期水破坏现象。因此，在路面设计时，必须采用不透水性的路面面层，设置路面结构排水系统。 ⑹适当的环保性能

随着经济建设的不断发展，公路的环保与美学在公路建设成为很重要的问题。公路施工时，要有一定的环保性，不要扬尘，不要污染乘客，保障沿线居民的环境性。在路面设计

61

时，要注意路面的节能、噪音、色彩等艺术享受的问题。 2路面的使用性能

分类：路面功能性能、路面结构性能 ①路面功能性能

定义：反映路面的服务水平或行驶质量

路面的行驶质量的影响因素：路面表面的平整度特性、车辆悬挂系统的振动特性、人对振动的反应或接受能力

评价路面的服务水平或行驶质量的方法：

主观与客观相结合的方法

评价指标：5分制或10分制的行驶质量指数RQI（ride quality index）或服务指数PSI（present serviceability index）,与平整度的量测结果IRI（international roughness index）建立关系：

RQI（PSI）=a-b(IRI) 安全性：定义：路面表面的抗滑能力。

评价指标：横向力系数SFC（force coefficient）、

摆值BPN、构造深度TD(texture depth）

②路面结构性能

定义：路面保持其结构完好而不会出现损坏的能力。 损坏模式分类：断裂和裂缝类、永久变形类、耗损类； 设计考虑的主要模式：断裂和裂缝类、永久变形类 材料选择和设计考虑：耗损类

62

路面结构承载能力：路面在达到预定的损坏状况之前还能承受行车荷载作用的次数，或者还能使用的年数 路面结构承载能力的评价方法：

路表面无破损弯沉测定方法

路面结构承载能力的评定结果用途：

①判断是否需要设置加铺层，进行加铺层设计；

②分析损坏状况及发展 5.2路面的结构和组成 1路面横断面

组成：行车道、硬路肩或土路肩

分类：槽式横断面——按路面行车道及硬路肩设计宽度范围，开挖与路面同厚度的浅槽，在槽内铺筑路面。 全铺式横断面——在路基全宽度内铺筑路面。 2路拱坡度

直线路段：路面表面形成两边低、中间高的路拱； 弯道路段：路面表面形成单向坡 取值：通常取1.5%，高等级公路取2%； 路肩：一般比路面横坡度大1% 3路面排水

一般公路排水设施：由路拱坡度、路肩横坡和边坡组成； 高等级公路排水设施：由路面（路肩）排水和分隔带，路面结构排水组成。

63

路面结构层内设置排水设施的方法：

⑴基层或垫层为空隙大的开级配粒料组成的透水层时： ①修成全宽式；

②路肩下设置纵向排水管，排除横向汇集的渗入水； ⑵基层或垫层为不透水层时：

设置纵向排水管，排除由基层或垫层顶面横向汇集的渗入水 ⑶路基、垫层和基层顶面的横坡应略大于路拱的横坡。 4路面结构层及其功能

作用于路基路面上的荷载：路基路面自重（静载）、

汽车的轮重（动载）、自然因素的影响。

荷载引起路基路面相当深度内处于应力状态。在路基

路面受力区内，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设垫层、基层、面层等结构层。 ⑴面层

定义：直接同行车和大气相接触的层次。

受力特点：行车荷载（竖向力、水平力、冲击力）、降水侵蚀作用，温度变化影响。因此，面层应比基层、垫层具有较高的结构强度和抗变形能力，还应耐磨、不透水，路表面应有良好的抗滑性和平整度。

修筑材料：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料、块料和石块等

分类：水泥混凝土路面、沥青混凝土路面、沥青贯入、沥

青碎石、沥青表面处治、砂石路面，将P205表3。 层次：分两层或三层铺筑

高等级沥青路面总厚度10~20cm，一般分2~3层； 复合式混凝土路面分两层：上下两层分别采用不同强度等级的水泥混凝土；

碾压混凝土路面上加铺薄层沥青混凝土路面： 注意：不能作为一个的层次的有：

磨耗层——厚度小于3cm，作为防止水分侵入面层的封层； 沥青表面处治——厚度小于1cm. ⑵基层

作用：承受由面层传来的车辆荷载竖向力，并将它扩散到垫层和土基中去。

修筑材料：各种结合料稳定土、碎（砾）石或各种工业废渣组成的混合料、贫水泥混凝土、各种碎（砾）石混合料、天然砂砾及片石、块石或圆石。

层次：一般分两层：上基层、底基层；

设置底基层的目的：分担承重作用以减薄上基层厚

度，并充分利用地方材料。

⑶垫层

位置：在基层与路基之间； 作用：

65

①改善路基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度和稳定作用，不受冻胀作用，在地下水较高地区能起隔水作用的垫层成为隔水层。

②扩散由面层和基层传来的车辆荷载竖向力，以减少土基的应力和变形；

③阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。 修筑材料：

要求强度不一定高，但水稳定性和隔热性要好； 常用的材料：透水性垫层，如松散的颗粒材料； 稳定类垫层，如水泥稳定土、石灰稳定土 5路肩

位置：行车道两侧

作用：承受车辆的偶然停留作用，对路面基层和垫层起侧向作用； 处治方法：

⑴轻交通道路：路肩采用级配良好的砾石或碎石铺面 ⑵中等交通道路：路肩表面铺沥青表面处治层

⑶重或繁重交通道路：路肩表面铺沥青混合料或水泥混凝土

5.3沥青路面

定义：沥青结合矿料修筑面层与各类基层和垫层组成的路面结构。

66

优点：具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等。

国外大部分高等级公路路面采用沥青混凝土面层。在我国，高等级公路路面面层的最常见类型为沥青混凝土和沥青碎石

通常，将未经摊铺、碾压的沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料统称为沥青混合料。

1沥青路面分类和基本特性 分类：

⑴按强度构成原理：

密实类——按沥青路面空隙率大小划分：

闭式混合料：空隙率小于6%，含小于0.5mm和0.074mm

的矿料颗粒较多

开式混合料：空隙率大于6%，含小于0.5mm的矿料颗

粒较少

嵌挤类——路面的强度和稳定性主要依靠颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩阻力，粘结力起次要作用 ⑵按施工工艺：

层铺法——分层洒布沥青、分层铺撒矿料和碾压。如沥青表面处治、沥青贯入式

路拌法——在路上，采用机械将矿料和沥青就地拌和、摊铺、碾压。如路拌沥青碎（砾）石、路拌沥青稳定土

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厂拌法——在工厂，采用专用设备将规定级配的矿料和沥青加热拌和，然后送到施工工地。如：

厂拌沥青碎石：属于开级配混合料（空隙率10%~15%）； 沥青混凝土：属于密级配混合料（空隙率10%以下）；

还有按混合料铺筑温度划分：

热拌热铺：混合料加热拌和后立即趁热运到工地摊铺压实 热拌冷铺：混合料加热拌和后储存一段时间、处于常温下运到工地摊铺压实

⑶按沥青路面的技术特性 A沥青表面处治路面

定义：沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑的厚度小于3cm的沥青路面。

根据洒布沥青和集料过程的次数，可以划分为： 单层表面处治：厚度为1.0~1.5cm; 双层表面处治：厚度为1.5~2.5cm; 三层表面处治：厚度为2.5~3.0cm;

主要作用：防水层、磨耗层、防滑层或改善碎石路面的使用品质。

由于对路面结构的整体强度和刚度提高不多，在沥青路面结构分析时往往不计入路面体系内。

适用：

①中等交通的碎石面层加铺表面处治；

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②沥青面层因磨损较多或因年久而沥青老化，逐渐出现松散及开裂预兆时

③沥青面层表面因集磨耗而过于光滑；

④面层有空隙较多的沥青混合料组成时，加铺表面处治作为封层。 B沥青贯入式路面

定义：沥青贯入碎（砾）石的面层； 施工方法：

①摊铺一层尺寸均匀的集料、碾压、贯入沥青； ②摊铺尺寸小一级的集料做嵌缝、碾压、贯入沥青； ③摊铺尺寸再小一级的集料做嵌缝、碾压、形成类似表面处治的层次。

沥青的作用：粘结碎石、稳定碎石位置 适用：

①面层，交通量100~300辆/昼夜、后轴重100KN的车辆 ②基层，可消除或减缓来自下方半刚性基层的反射裂缝。 C沥青混凝土路面

定义：由级配良好的集料、沥青、矿粉均匀拌和的沥青混合料面层 分类：

①按集料最大粒径的不同：粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式

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②按标准压实后的剩余空隙率：

Ⅰ型：剩余空隙率为3%~6%，城市道路为2%~6%Ⅱ型：剩余空隙率为6%~10% 特点：

①沥青混凝土属于按密实级配原则构成的混和料，其结构强度是以沥青与集料之间的粘结力为主，集料的嵌挤力和内摩擦阻力为辅构成

②可以承受繁重交通。主要体现在混凝土本身结构强度高，如果沥青混凝土路面结构的基层坚固，就可以承受繁重的交通；

③使用寿命较长，一般可达15年。因为沥青混凝土结构面层剩余空隙率小，受水和空气侵蚀作用较小 D沥青碎石路面

定义：由一定级配的碎石和沥青均匀搅拌的沥青碎石混合料面层；

分类：按集料最大粒径的不同：粗粒式、中粒式、细粒式 与沥青混凝土在组成上的差别：

①基本属于嵌挤型结构，强度以集料的嵌挤力和内 摩擦阻力为主，沥青与集料之间的粘结力为辅

②空隙较大，一般都在10%以上； ③材料中不掺或仅掺少量矿粉。 E乳化沥青碎石混合料

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定义：由一定级配的碎石和乳化沥青均匀搅拌的混合料 适用：三级以下公路的沥青面层、二级公路养护罩面、各级公路的调平层。

F沥青玛蹄脂碎石混合料SMA（Stone Maxtrix Asphalt） 定义：SMA是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的沥青混合料。具有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂的优点。 特点：

A.SMA是一种间断级配沥青混合料；

B.为了加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂；

C.采用改性沥青，比普通用量要高1%以上；

D.SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，主要由体积指标确定，马歇尔稳定度不低于6.3KN，车辙试验动稳定度不低于1500次/mm,空隙率控制在2%~4%；

E.材料要求较高:如应选用磨光值大于12的硬质石料，最大粒径为13mm或16mm，5mm以上粗集料用量不低于70%，0.075mm通过量为8%~13%，

F.与普通沥青混凝土相比，拌和时间要适当延长，施工温度要提高，压实不得采用轮胎碾。

特点归纳：三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青结合

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料多、细集料少，掺纤维增强剂，材料要求高，使用性能全面提高。

适用：高等级公路的抗滑表面层，厚度为3.5~4cm。 5.4水泥混凝土路面

1水泥路面的分类与特点 分类：

普通混凝土路面plain concrete pavement 钢筋混凝土路面jointed concrete pavement

连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement 预应力混凝土路面prestressed concrete pavement 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement 公路工程中应用最广泛的是普通混凝土路面或称素混凝土路面。普通混凝土路面的主要特点：除接缝区和局部范围外，板内一般不配置钢筋。

与其他类型的路面相比的优点：强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车；

缺点：水泥与水的需要量大、

有接缝、开放交通较迟、修复困难

2水泥混凝土路面的结构层组合 ⑴路基

基本要求：必须密实、稳定和均质，对路面结构提供均匀

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的支承，即路基在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。

⑵垫层

在温度和湿度状况不良路段的路基和基层之间宜设置垫层，改善路面结构的使用性能：

1对于温度不良的路段，如季节性冰冻地区路面结构厚度小于最小防冻厚度要求时，设置防冻层可以使路面结构免除或减轻冻胀和翻浆病害；

2在路床土湿度较大的挖方路段，设置排水垫层可以疏干路床土，改善路面结构的支承条件；

3软弱地基上路基或填挖填土交替的路基，在采取相应的措施控制不均匀沉降或不均匀变形后，预计仍有部分余量回影响到路面结构使路面产生断裂时，可以设置由水泥、石灰或粉煤灰稳定粒料或土组成的半刚性基层，以其刚度来缓解路基不均匀沉降或不均匀变形对面层的不利影响。

⑶基层

设置基层的目的: 防唧泥、防冰冻、减少路基顶面的压应力并缓和路基不均匀变形对面层的影响、防水、为面层施工提供方便、提高路面结构承载能力，延长路面的使用寿命。 基本要求：基层应具有足够的刚度和稳定性，且断面正确、表面平整。

基层材料应根据交通等级、当地条件和经济性等因素

选用：贫混凝土lean concrete、沥青混凝土、

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水泥稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石、级配碎石、水泥稳定土、石灰稳定土等

技术要求：应符合《公路路面基层施工技术规

范》JTJ034—93的规定 基层宽度：

比混凝土面板每侧宽出25~35cm（采用小型机具或轨

道式摊铺机施工）

比混凝土面板每侧宽出50~60cm（采用滑模式摊铺机

施工）

或与路基同宽 基层类型：见表1

表1 适宜各交通等级的基层类型 交通等级 特重交通 重交通 中等或 轻交通

基层厚度：见表2

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基层类型 贫混凝土、碾压混凝土基层或沥青混凝土基层 水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层 水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层 表2 各类基层厚度的适宜范围 基层类型 贫混凝土或碾压混凝土基层 水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层 沥青混凝土基层 沥青稳定碎石基层 级配粒料基层 多孔隙水泥稳定碎石排水基层 沥青稳定碎石排水基层

岩石路基上铺筑混凝土面板时，根据需要设置整平层。整平层的的厚度一般为6~10cm。

⑷面层

对水泥混凝土路面面层的基本要求： 1混凝土面层的弯拉强度应满足设计要求； 2表面平整、耐磨、抗滑；

3横断面一般采用等厚式，其厚度和平面尺寸应符合规范要求

平整度标准：混凝土路面的平整度以3m直尺量测为准，即3m直尺与路面表面的最大间隙：1高速公路、一级公路不应大于3mm；2其他各级公路不应大于5mm。

抗滑标准：混凝土路面的抗滑以构造深度TD为指标，

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厚度适宜范围（mm） 120~200 150~250 40~60 80~100 150~200 100~140 80~100 见表1。

表1 各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度（mm）要求 公路等级 一般路段 特殊路段

混凝土混合料的施工和易性：

坍落度为0~30mm，工作度大约30s；

面层混凝土强度：

28d抗弯拉强度达到4~5MPa； 28d抗压强度达到30~35MPa。

面层最小厚度：18cm

对面层混凝土材料的要求：P335

①水泥：特重、重交通水泥路面应优先采用道路硅酸盐水泥，没有道路水泥的情况下可采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；

特重、重交通水泥路面应优先采用旋窑水泥，确有困难时或中、轻交通路面方可使用立窑水泥。原因在于立窑水泥的游离氧化钙和氧化镁含量高、水泥体积稳定性较差。

②粗集料：大于5mm的粗集料：宜选用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石；可采用符合使用要求的砾石；最好不采用石灰岩碎石

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高速公路、一级公路 二、三、四级公路 0.7~1.10 0.80~1.20 0.50~0.90 0.60~1.00 级配要求：连续级配—混凝土的和易性和均匀性较好； 间断级配—混凝土的强度较好 粗集料最大公称粒径的规定：

碎石31.5mm、碎卵石26.5mm、卵石19mm

③细集料：指淡化海砂、机制砂、混合砂。

特重、重交通高速公路、一级公路水泥路面宜使用河砂，砂的硅质含量不应低于25%，这主要是从抗滑安全和耐磨性出发提出的砂硬度规定，实际水泥路面上横向力系数是通过水泥浆磨损后的凸起的砂颗粒来提供的。砂的硬度对行车安全和耐磨有很大影响：C60混凝土使用Ⅰ级砂；C30~60混凝土使用Ⅱ级砂；C30以下混凝土使用Ⅲ级砂；

④粉煤灰、外加剂（减水剂、引气剂、阻锈剂等）、水 3.路肩

高速公路、一级公路的硬路肩（不含路缘带）宜采用沥青混凝土面层或水泥混凝土面层，其基层、垫层结构应考虑行车道路面的结构和排水要求。 4.排水

⑴高速公路、一级公路的路面排水组成

路肩排水设施：具有路肩边沟、路肩集水井及排水管、集水槽（有拦水缘石和路肩构成）及泄水口与急流槽等。 分隔带排水：具有进水口、排水沟、集水井及排水管等。

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路面渗入水的排除：

①采用开级配粒料做成透水基层或垫层； ②采用密级配粒料做成不透水基层或垫层时， ⑵其它各级公路的路面排水组成 由路面横坡、路肩横坡和边沟排出。 5.水泥混凝土路面接缝

⑴在水泥混凝土面层设置各种类型的接缝的作用：

①将面层划分为有限尺寸的面板； ②以减少混凝土的伸缩变形和翘曲变形 ③满足施工的要求

⑵接缝类型：

横向接缝，简称横缝：垂直于混凝土路面行车方向的接缝；包括横向缩缝、胀缝、横向施工缝

纵向接缝，简称纵缝：平行于混凝土路面行车方向的接缝；包括纵向缩缝、纵向施工缝。如纵缝为设拉杆的平缝、纵缝为不设拉杆的平缝或自由边、纵缝为设拉杆的企口缝。

第六章 桥涵和隧道（2学时）P227

78

6.1桥涵

定义：是跨越各种障碍，提供通道的构造物； 分类：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞； 1.概述

⑴桥涵设计基本要求

有七个方面：行车、排水、经济、施工、与路线一致、桥下净空（考虑通航或通车）。 ⑵桥涵跨径

定义：指结构或构件支承间的水平距离； 分类：计算跨径、标准跨径、净跨径

对设有支座的桥涵，如梁板桥、盖板涵： 计算跨径：指相邻支座中心线间水平距离；

标准跨径：相邻两墩中线或墩中线与台背前缘间水平距离；

净跨径：设计水平处相邻两墩或台身内缘之间的水平距离

对不设支座的桥涵，如拱桥、刚构桥、箱涵、拱涵： 计算跨径：上、下部结构相交面中心间的水平距离； 标准跨径：即净跨径

净跨径：上、下部结构相交处内缘间的水平距离； ⑶桥梁全长

有桥台的桥梁，桥梁全长是指两岸桥台翼墙（侧翼或八字

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墙）为端间的距离；

无桥台的桥梁，桥梁全长是指桥面系行车道长度 ⑷桥涵净空 分类：

桥面净空：指桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。应与路线的建筑界限保持一致；

桥下净空：指满足桥下通航（或行车、行人）的需要和保证桥梁安全而对上部结构底缘以下规定的空间界限； 分类：非通航河流桥梁下净空，见P228表6.2 通航河流桥梁下净空，见P229表6.4

涵洞净空，见P229表6.3

跨线桥桥下净空，应符合路线建筑界限的规定。 ⑸桥涵设计流量、设计洪水频率

设计洪水频率：桥涵结构物设计所采用的洪水频率，见表6.5

设计流量: 与设计洪水频率相对应的洪水流量； 设计流速：与设计洪水频率相对应的设计流速； 设计水位：与设计洪水频率相对应的设计水位； ⑹桥下冲刷

桥下一般冲刷：指桥梁墩台压缩水流，导致桥下流速增大而引起桥下河床断面冲刷。

桥下一般冲刷深度：一般冲刷深度达到最大时的桥下的垂

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线水深。

2.大中桥桥位 大中桥的定义：

特大桥，多孔跨径总长L≥500m，单孔跨径L0≥100m； 大桥，多孔跨径总长100m≤L<500m，单孔跨径40m≤L0<100m；

中桥，多孔跨径总长30m≤L<100m, 单孔跨径20m≤L0<40m；

桥位勘测：指对桥位地区地形、地质、水文以及经济情况的详细调查和测量；

桥位勘测的主要内容：桥位选择、桥位测量、水文调查与勘测以及其他工作 3小桥涵 定义：

小桥，多孔跨径总长8m≤L≤30m, 单孔跨径5m≤L0<20m； 涵洞，多孔跨径总长L<8m，单孔跨径L0<5m；

类型：石拱桥（涵）、石盖板涵、钢筋混凝土盖板涵、钢筋混凝土箱涵、钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土板桥、钢筋混凝土拱桥；P235

功能：具有跨越沟渠、道路排水、农田灌溉、居民通行的功能；

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分布：分布在公路的全线，平原区每公里1~3道，山区每公里3~5道；

设置位置：P232

一沟一桥（涵）； 农田灌溉涵； 路基边沟涵； 路线交叉时设涵；

平原地区路线通过较长的低洼地带设涵； 平原地区路线穿过天然积水洼地设涵； 路线紧靠村镇通过时设涵；

平原、微丘区高速公路排水沟的水汇集于路基一

侧集中排水或汇入蒸发池时设涵。 构造：

⑴小桥的构造：

①上部结构，包括承重结构和桥面系； 作用是承受车辆，并通过支座传给墩台； ②下部结构，包括桥墩、台和基础；

作用是支承上部结构，并将结构重量和车辆荷

载传给基础；桥台与路堤衔接，并抵御路堤的土压力；

③附属结构，包括桥头路堤锥形护坡、护岸等； 作用是防止路填土不致向河中坍塌，并抵御水

流的冲刷；

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⑵涵洞的构造： ①洞身

洞身的组成：一般由承重结构物（拱圈、盖板等）、涵台、基础、伸缩缝、防水层等构成。

洞身的作用：保证水流通过；

直接承受荷载和填土压力，并传给地基。

洞身的构造：

圆管涵由管身、基础、接缝组成；

盖板涵由盖板、涵台、基础、洞身铺砌、沉降缝组成； 拱涵由拱圈、护拱、拱上侧墙、涵台、基础、铺底、沉降缝、排水设施组成；

②洞口

定义：是洞身、路基、河道三者的连接物； 作用：使涵洞与河道顺接，水流进出顺畅；

保证路基边坡稳定，不受水流冲刷。

构造：八字墙洞口：分为正八字墙洞口和斜八字墙洞口

端墙式洞口: 跌水井洞口: 平头式洞口: 走廊式洞口:

6.2隧道

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定义：指道路从地层内部或水底通过而修筑的建筑物 分类：

按隧道所处周围地层介质分类：

岩石隧道、土质隧道；

按隧道所处地理位置分类：

山岭隧道、城市隧道、水底隧道；

按使用类型分类：

道路隧道、铁路隧道、城市地下铁道、航运隧道

组成：由主体建筑物和附属建筑物组成 1.主体建筑物，包括： ⑴洞身衬砌：

作用是承受围岩的压力、结构自重及其它荷载，阻止

塌方落石、防止岩石风化和地下水的渗漏，达到增加围岩的稳定，保证足够的使用空间。

衬砌类型：直墙式衬砌、大拱脚薄边墙衬砌、曲墙式

衬砌、喷锚衬砌；P245

⑵洞门：

作用是防止洞口塌方落石，保持仰坡和边坡的稳定； 形式主要有端墙式洞门、翼墙式洞门、环框式洞门；P247

2.附属建筑物，包括： ⑴通风：P243

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需要通风的原因：机动车辆在隧道内排出各种有害气体及烟雾，同时还能携带尘土和卷起尘埃，构成了对隧道内空气的污染，会对人体造成危害，又会影响行车安全。

改善隧道内空气污染的主要途径：将污染空气的有害物稀释到容许值以下，即从洞外引进新鲜空气，冲淡隧道内的有害物质浓度，使空气满足卫生标准和能见度方面的要求。 通风的方式：

自然通风：受大气因素控制，是一种较简单、节约能源消耗的通风方式； 机械通风：

适用于长隧道、交通密度大的隧道； 种类：

纵向式通风，适用于单向行驶，长度大约1500m以下

的隧道；

半纵向式通风，适用于长度大约1000m~300m的隧道； 全横向式通风, 适用于长2000m以上的长大、重要、

交通密度高的隧道，是一种理想的机械通风方式。 ⑵照明：

隧道设置照明的原因：

①在白天，从明亮的环境接近、进入和通过隧道过程中，因为隧道内、外的亮度急剧变化，使人的视觉不能适应； ②进入隧道后，与一般道路上不同主要在于隧道内部汽车

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排出的废气无法迅速消散，形成烟雾，将汽车头灯和道路照明器发出的光吸收和散射，降低了能见度；

③在较长的隧道出口处：白天时，由于通过出口看到外部亮度极高，出口看上去是个亮洞，出现极强的眩光，司机在这种极强的眩光效应下会感到十分不舒服；在夜间，从隧道出口看外面是黑洞，看不出外部道路的线形及路上的障碍物。

长隧道的白天照明的分阶段：

①引入段：指驶向隧道洞口的汽车驾驶员能辨认洞口处有无障碍物时所要求的必要照明区段；

②适应段：指驾驶员由更接近隧道到进入隧道所必须的照明区段；

③过渡段：指驾驶员进入隧道适应隧道内部照明的必要照明区段；

④基本段：在隧道照明区段中间，以保证停车视距； ⑤出口段：

人工减低隧道洞口周围环境亮度的措施；

①洞口设置遮阳棚、减光格栅、采光井。这些措施减光效果较好，但成本较高，对管理的要求也较严格；

②进出洞口路旁及附近铺植草坪或种树；

③洞口应避免正对阳光，防止阳光直射造成眩光。 ⑶防排水：P243

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隧道防排水应因地制宜地采取“以排为主，防、截、堵相结合”的综合治理原则，达到排水通畅，防水可靠，经济合理，不留后患的目的。

排：是利用盲沟、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等，将水排出洞外，使衬砌背后孔隙及围岩不积水，减少衬砌背后的渗水压力和渗水量。

防：指衬砌抗渗和衬砌外围防水，包括衬砌外围防水层和压浆。

截：指切断涌向隧道的水流，即将可流入隧道的地表水和地下水截断。

堵：采用注浆、喷涂、嵌补抹面等方法堵住渗水裂缝和空隙。

⑷安全设施：

高速公路、一级公路的隧道，一般应设置以下救灾设施： ①沿隧道边墙每隔15m设置一个按钮通报装置或自动通报装置，这些装置均与隧道管理处及洞口音响报警器联动。 ②在隧道两洞口，及隧道内每隔500m设一处紧急报警指示板、报警灯或音响警报器；

③隧道内每隔5m设一个自动灭火器或自动喷淋设施，每隔50m设一个消防水栓；

④隧道内应设消防水管及消防用水源，消防水管应与电缆槽分开埋设。

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⑤有条件的情况下，可设置其他紧急设施，如排烟设备、避难设备、紧急电源、紧急闸门等。

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