路基路面工程

路基路面工程

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1.技术等级：公路分五级：高速公路，1～4级。 行政等级：国道、省道、县道、乡道。 2.特点、地位：

五种方式：铁路、公路、水运、航空、管道。

优点：①机动灵活②门到门运输③货损小④原始投资低，回收快 2000年公路客运量91.6%，周转量58%（公里） 货运量77.6%，周转量14.8%

2001年公路客运量91.7%，周转量55.4%（公里） 货运量77.2%，周转量13.4% 3.专业内容：

路线、路基、路面、桥涵、隧道、交通工程（标志、交通设施等）、沿线设施（收费站等）、路政、征收、绿化、公路机械、三产服务。

www.hn321edu.com第一章 概论

1-1 道路公程发展概况

路基路面工程：研究公路城市道路和机场跑道路基路面的合理结构、设计原理、设计方法、材料性能要求以及施工、养护、维修和管理技术等。 1—2成果简介

公路自然区划；一级区划；地理、地貌、气候、土质等因素分为7个大区

二级区划：气候、地形 三级区划：行政

土的工程分类：按照土颗粒组成特征，土的塑性指标（塑限、液限和朔性指数）土中的机质存在情况：巨粒土、粗粒

土、细粒土、特殊土

路基强度与稳定性：力学指标，回弹模量，最大含水量与最大密实度关系。加固方式；粒料、石灰、水泥 高路堤修筑技术与支档结构；减轻自重 岩石路基爆炸技术；大爆破、炸药量10t。 路面养护管理：

1- 3路基路面工程的主要特点：

路基：在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面的要求开挖或堆填而成的岩土结构物 路面：在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物

基本性能：

1.承载能力：强度→应力

刚度→应变→位移

2.稳定性：温度、降水、温度、开挖或填筑 3.耐久性：至少10年 4.表面平整度： 5.表面抗滑性能

1- 4影响路基面稳定的因素

1.地理条件：地形、地貌、海拔高度 2.地质条件：

3.气候条件：温度、降水、湿度、冰冻程度、日照、蒸发量等 4.水文和水文地质条件 5.土的类别

1- 5路基土的分类

分类：颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的情况：巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土 粗粒划分表 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002mm 巨粒组 粗粒组 细粒组 砾（角砾） 砂 漂石 卵石 粉砂 粘砂 （块石） （小块石） 粗 中 细 粗 中 细 土

巨粒土 粗粒土 细粒土 特殊土 土的分类表 土 类 漂卵砾砂粉粘有黄膨红盐代 石石类质 质机细粒土 土胀粘渍巨粒土 类粗粒土有机土 号 特 土土土土土土质土土质土土征 成分代号 漂石B 块石Ba 卵石Cb 小块石Cba 砾—G 角砾Ga 砂S 粉土M 粘土C 细粒土F 粗细粒土SI 有机质土 0 级限和液限高低 代号 巨粒组（小于60mm的颗粒）质量多于总质量50%的土→巨粒土。 粗粒土分砾类土和砂类土。

砾类组（2-60mm颗粒）质量多于总质量50%的土→砾类土。 砾粒组质量≤50%的土→砂类土。

细料组（小于0.074mm的颗粒）质量多于总质量50%的土→细粒土。 1-6路基土的工程性质：

巨粒土：很高的强度和稳定性，是镇筑路基的好材料。漂石，正确选用边坡值；卵石土，足够密实度。 粗粒土：

砾类土：粒经大，内摩力大，强度和稳定性满足要求，注意密实度。 砂类土：砂、含细粒土砂（砂土）、细粒土质砂（砂性土）。含细粒砂无塑性、透水性强、毛细上升高度很小，具有较

大摩擦系数，强度吞水稳定性较多，注意压实。

细粒土质砂：遇水干得快，不膨胀，易被压实，良好材料。

细粒土：www.hn321edu.com

粉质土：干时易被压碎、扬尘大、浸水时易被湿透，易成稀泥，差。

粗质土：干时坚硬，不易挖掘，具有较大的可塑性，粘结性和膨胀性，承载能力低。 有机质土：不易作路基材料。 特殊土：

黄土：大孔和多孔结构、有湿陷性。 膨胀土：受水浸湿膨胀，失水收缩。 红粘土：失水后体积收缩量大。 盐渍土：潮湿时承载力低。 1-7路基的变形、破坏、原因。 1.路基沉陷

a.堤身下陷：填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足。

b.地基下陷：原地面为软弱土层，填筑时未级换土或压实处理。 2.路基边坡的坍方剥落、碎落、滑坍、崩坍、坍塌。

边坡过陡、填筑堤方法不当、土体过于潮湿，坡脚被水冲刷，岩石破碎和风化严重。

3.路基沿山坡滑动：边坡较陡，原地面而未处理。 4.不良地质水文条件造成的路基破坏。

总原因：1.不定的工程地质与水文地质条件。

2.不利的水文与气候因素。

3.设计不合理。www.hn321edu.com 4.施工不符合有关规定。

1-8土基的干湿类型：

1.土基干湿类型：干燥、中湿、潮湿、过湿。

2.湿度来源：大气降水、地面水、地下水、凝结水。 3.干基干湿类型划分方法：

a.平均相对含水量：值越大，越潮湿。

Wxi=WWi1

Wi:跳槽底面以下80cm深度内，每10cm为一层，第i层土的天然含水量，0/e

W1:同一层土的液限含水量e/0

Wxi:第i层土的相对含水量，0/0

Wi:干燥和中湿状态路基的分界相对含水量。 Wi:中湿和潮湿状态路基的分界相对含水量。 Wi:潮湿和过湿状态路基的分界相对含水量。

b.平均稠度

Bm=WW11-W-Wmp

W1:土的液限含水量；0/0

W:土的塑限含水量，p/a Wm:土的平均含土量。0/0 c.临界高度www.hn321edu.com

4.路基临界高度与最小填土高度。

路基设计标高：高速、一级：中央分隔革的外侧边级标高。

二、三、四级：路基边缘标高。

路基临界高度：在不利季节当路基处于某种干湿状态时，路槽底面距地下水位或地面长期积水位的最小高度（土质、

气候）

路基最小填土高度：为保证路基稳定，根据土质、气候和水文土质条件，所规定的距肩边路距原地面的最小高度。 1-9路基的强度与稳定性 1.路基受力状况：

píï静力荷载n路面和路基自重ïïìï动力荷载n车轮荷载ïïîss12

s1=P1+2.5(ZD)2

P:车轮单位压力，kPa

D:圆形均布荷载作用面积直径，m Z:应力作用深度，m s2=rZ

ρ：土基的湿密度，PN/m3 当s1

=(15~110)s2时Za=路基工作深度

2.路基的强度：www.hn321edu.com a.抗剪强度： t=stgj+c

：土的抗剪强度，xPa

：作用于剪切面上的法向正应力，kPa

CnnnnnnXnkPaj nnnnnnnnnù抗剪强度指标 úúúû ùúú土的颗粒 úû土的颗粒土的颗粒凝聚力C抗剪强度 内摩擦角j

b.四弹模量：路基、路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与相应的四弹应变的比值。土基中坑压、强度指标。 均质、弹性体、圆形垂直均布荷载

lr=0=IPz(1-u)EO2

lr：路表距离荷载中心轴为r界点处的垂直值得，cm

P：圆形垂直均布荷载，MPa

：圆形均布荷载面积半径，cm

Eo：土基回弹模量，MPa u：土的泊松比，一般0.35 3.土基回弹模量的测定方法 a.承载板法（刚性板） b.轮隙弯沉法

c.承载比（BR）值椎算法

0.85 E=89(CBR)4.保证路基强度和稳定性的措施 ①正确设计路基横断面 断面

②选用工程性质良好的土填筑路基 填料

③适当提高路基，保证要求的最小填土高度 湿度 ④充分压实土基、保证达到规定的压实度 压实 ⑤正确地进行地面和地下的排水设计 排水 ⑥设置隔离层，用以隔绝毛细水上升 隔离层

⑦设计防冻层，减少土基冻结深度，减轻土基冻胀 防冻 ⑧采取边坡加固与防护措施，以及修筑挡土结构物 边坡防护

第二章 路基设计

Part 1 一般路基设计

2-1 路基典型断面及设计要点

一般路基：在正常的地质和水文等条件下，填土高度或挖方深度小于规范规定值的路基。 1.路堤

高于原地面的填方路基为路堤

a.控制最小填土高度，使路基处于干燥或中湿状态；

b.原地面倾斜度超过1:5的全填路堤，需将原地面完成台阶，台阶宽度≥1m，向内倾斜1%-2%。 c.原地面陡于1：2时，设置石护坡。 d.矮路堤，设边沟。

e.一般路堤可不设边沟。

f.沿河路堤浸水部分，其边境应放缓或采取防护和加固措施。 2.路堑：原地面的挖方路基称为路堑

路堑：两侧设边沟 台口式路基：陡峭边坡 米山洞路基：

a.根据地质水文条件，选用合适的边坡坡率，并且自上而下逐层放缓而成折线形边坡或台阶形边坡。 b.设置边沟。

c.路堑的天然土层，要压实至 密实程度，必实时换土。 3.填挖结合路基

a.陡路边坡应宁挖勿填，或多挖少填。 4.零填零挖路基 （1）密实程度 （2）边沟

2-2 路基的基本构造

路基构成：宽度、高度、坡度 一、路基宽度、路肩宽度 二、路基高度

路基填挖高度或施工高度：路基设计标高与路中线原地面标高之差。满足最小填土高度。 三、路基边坡

路基边坡坡度：边坡高度H，密度b之比，

H®1üïïï习惯bý?ïb®ïHïïþbHHb

1:m其中m

m↑→边坡愈缓，稳定性越好，工程量增大。

路堤边坡坡度：应根据填料的物理力学性，气候条件，边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。 一般路堤坡度1:0.3-1:1.75 沿河路堤坡度1:1.75-1:2.0 常水位以下：1:2.0-1:3.0

路堑边坡坡度 ：与当地的工程地质、水文地质、地面条件及边坡高度，施工方法等因素有关。 边坡高度（m） <20 20-30 较松 1:1.0-1:1.5 1:1.5-1:1.75 一般土 中密、密实 1:0.5-1:1.25 1:0.75-1:1.5 胶结 1:0.3-1:0.5 1:0.5-1:0.75 黄土 1:0.1-1:1.25 1:0.4-1:1.25

Part 2 特殊路基设计 2-3 概述

一、边坡滑动面形状

影响路基边坡稳定性的因素：岩土性质及结构，边坡高度及坡度、工程质量及经济。 滑动面形状：直线、曲线、拆线。

二、荷载当量高度：将车辆的设计荷载提高或以相等压力的土层当量高度，连固清的一并进行力量计算。

h=NQrBL

其中：h:当量高度 N：横向分布的车辆数 Q：每辆重车的重力KN

ρ：路基填料湿容重KN/m

L：一辆重车前后轴轮胎落地长度

B：横向分布车辆轮胎最外缘之间总距m 三、边坡稳定性验算的计算参数 C：凝聚力 φ：内磨擦角 r：湿容重

2-4 边坡稳定性力学验算法

假设：①不考虑滑动应力不均匀颁和局部移动 ②土的极限平衡状态，只是破裂面上达 ③最危险滑动面质量，通过试算才能确定。 一、直线法验算 二、（一）均质砂类土路堤边坡

稳定安全系数：K

第三章 路基防护与排水

Part 1 路基排水

3.1 路基排水的目的及设计一般原则 1.地面水：包括大气降水（雨或雪），后在地表形成的经流，低速积水和路基上侧流向路基的地表木。 冲刷：导致路基整体稳性受损害，雪或水毁。 渗入：降低路基强度。

地下水：指地表以下岩石或土层的孔隙，裂隙中的水，包括上层滞水、潜水、层间水等。

路基排水：为保证路基稳定而采取的汇集、排除地表或地下水的措施，目的在于确保路基始终处于干燥、坚实和稳定

状态。

2.路基排水的一般原则：

①摸清水源，全面规划，因势利导，综合治理； ②保护生态环境，与农田水利相配合；

③贯彻因地治宜、就地取材，经济适用原则； ④防重于治，防治结合。

3-2 地表排水设备的构造与布置 1.边沟

边沟一般设置在路堑、矮路堤、零真零挖路基及陡坡路堤边缘外侧或坡脚外侧，主要用来汇集和排除路基范围之内和

流向路基的少量地表水。 ①横断面形式：土质边沟：梯形

石质边沟：矩形

矮路堤或机械化施工时：三角形

②边沟断面尺寸：高速公路，一级公路边沟底宽、深度≥0.6m，其他等级公路≥0.4m，梯形边坡内侧边坡1:1-1:1.5，

岩石边坡1:0 –1:0.5。 浆砌边沟内测：直立。

三角形边沟内侧边坡：1:2-1:3

③边沟的纵坡与长度：边沟的单向排水长度不宜超过300-500m。

边沟的纵坡一般应与矮线纵坡一致，并不宜小于0.5%，在特殊情况下容许减至0.3%。

2.截水沟：

截水沟：又称无沟，一般设置在挖方路基上侧边坡坡值以外，或山坡路堤上方的适当地点。

其主要作用是拦截山坡上方流向路基的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。

3.排水沟：

排水沟的作用是将边沟、截水沟、取土坑所汇集的水流或路基附近的 积水，引至桥源或路基范围以外的天然河流、低

洼地。 4.跃水与急流槽

为人工排水沟渠的特殊形成，用于陡坡地段。

=RT=Qcosa?tgjQsinacl2

跃水：在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯，水流是瀑在跃落式通过的沟槽，其作用是在较短的距离内降低水流流速，

削减水流能量。

急流槽：在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡，水流不离开槽底的沟槽。 5.蒸发池：

路线穿越平坦地形，地面排水困难，无法把地面水排走时，可在距离地基适当的地方设置蒸发池，引水入池，依靠自然蒸发或下渗净水排除。

3-3 地下排水设施的构造与布置 1.暗沟：

设地地面以下引导水流的沟渠，其本身不起渗水、汇水作用，暗沟的主要作用是把路基范围内的泉水或渗沟所拦截、汇集的水流，排到路基范围之外。 2.渗沟

主要用来吸收降低地下水位，汇集和拦截流向路基的地下水，并将其排出路基范围之外。 拎排水层形式分为填石渗沟、管式渗沟、洞式渗沟三种。 3.渗井

将排不出的地表水或边沟水渗透到地下透水层中而设置的用透水材料填筑的坚井。 Part 2 路基防护与加固 3-4 防护与加固目的

防止自然因素所引起的路基坡坏与过度变形；稳定路基，美化路容，提高公路使用品质。 3-5 防护与加固工程的分类

1.坡面防护：主要用以防护易受自然、因素影响而破坏的土质和岩石边坡。

植物防护 生命防护 砌石防护、坡面防治 无机防护

2.冲刷防护：用于防护水流对路基的冲刷与沟刷。

直接防护：植物防护、砌石防护与加固。 间接防护：设置导治结构物。

3.支挡建筑物：用以防止路基变形或支挡路基本位或山体的位移，以保定其稳定性。

路基边坡支撑：挡土墙、土垛、石垛及其它具有承重作用的构造物。 堤岸支挡：沿河驳岸、浸水挡土墙。

4.温软地基加固：用各种有效方法处治含水量高、孔隙比大、承载能力低的温软地基，以防路基沉陷、滑移或发生其它

病害。换填土层法、排水固结法、土工织物法、反压护道法、碾压夯实法、挤密法、化学加固法。

Part 3 挡土墙设计

3-6 挡土墙的分类、用途及使用条件 1. 挡土墙的分类

①挡土墙的概念：为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物。 ②挡土墙的分类：

按其设置梯式：路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙。

按其结构型式：重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙。 按其墙体材料：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙。 2.挡土墙的用途

①路堑墙：设置在路堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自稳的边坡，同时减少挖方数量，降低挖方边坡高度。

②路堤墙：设置在高填土路堤或陡坡路堤的下方，防止路堤边坡或基底滑动，因以收 路堤坡脚，减少填方数量，减少

栋 和占地面积。

③路肩墙：设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分。

④山坡墙：设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能斜塌的覆盖层，破碎岩层或山体滑坡。 3.挡土墙的使用条件

①重力式挡土墙：多用片（块）石砌筑，有时也用混凝土，形式简单， 施工方便，就地取材，适应性较强，应用广泛，

但是其圬土数量大，对地基的承载力要求较高。

②加筋土挡土墙：它是填土、 筋、面板三者的结合。

属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，具有省工、省料、施工方便，快速等优点，适用于填土路基。

③锚定式挡土墙：分为锚杆式和锚定杆式两种。

锚杆式挡土墙：由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成，适用于墙体高较大，

缺乏石料或挖基困难地区，具有锚困条件的路堑挡土墙。

锚定板式挡土墙：由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其间的填土共同形式的一种组合成挡土结构，构件断面小，

工程量省，不受地基承载力限制，构件可以预制，有利于实现结构 化和施工机械化。

④薄壁式挡土墙：属于钢筋混凝土结构，分为悬壁式和快臂式。 3-7 重力式挡土墙的构造和布置 1.挡土墙的构造 ①墙身 墙背

墙面：平面：坡度1:0.05-1:0.20（地面横坡较陡时） 墙面：平面：坡度1:0.20-1:0.25（地面横坡平缓时） 墙质：最小宽度50cm（浆砌） 墙质：最小宽度60cm（干砌） 护栏 ②基础

分类：浅基础，扩大基础，钢筋混凝土底板，台阶形基础，拱形基础。 坦置深度：一般应在天然地面下≥1.0m。 受冲刷时，应在冲刷线下≥1.0m。

冻胀土层中的基础，应设在冰冻线下≥0.25m。 ③排水设施

作用：a疏干墙后填料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，而使墙身随额外的静水压力。 B消除粘性土填料困含水量增加而产生的膨胀压力。 C减少季节性冻地区的填料的冻胀压力。

地面排水：地面排水沟、夯实冻因填土顶面和地面松土等。

墙身排水：泄水孔5⊥10cm、10×10cm、15×20cm方孔 5-10cm直径圆孔

间距2-3m 上下交错布置。

最下排堤水底部应高出地面0.3m。

④沉降缝和伸缩缝

非岩石地基 间隔10-15cm 岩石 间隔适当增大 缝宽2-3cm

2.挡土墙的布置（步骤）

①横向布置：a.挡土墙的位置选择；b.确定断面形式，绘制挡土墙横断面图。 ②纵向布置：

a.确定挡土墙的始终点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的连接方式。 b.按地基及地形情况，进行分段，布置沉降伸缩缝的位置。 c.布置各段挡土墙的基础。 d.布置池水孔和护栏的位置。

e.标注各特征断面的桩号及墙顶基础、基底、冲刷线、冰冻线和设计洪水位的标高等。

③平面布置：挡土墙与路线平面位置的关系与档土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示，河道及水流方向，以及其它防护工程等。 3-8 挡土墙稳定性验算 验算内容：

①挡土墙沿基底的坑滑动稳定性； ②绕墙路的；

③抗倾覆稳定性、基底应力和偏心距； ④墙身墙度

1.挡土墙的受力分析

按力的作用性质分：主要力系，经常作用在挡土墙的各种力。

附加力系：季节性作用于挡土墙上的各种力。 特殊力：偶然出现的力。

主要力系：①挡土墙自动G及位于墙上的衡载；

②墙后土体的主动土压力Ea； ③基底的法向反力N及摩擦力T； ④墙前土质的被动土压力Ep （常水位时的静水压力和浮力）

附加力：洪水时的静水压力和浮力、动水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压力等。

特殊力：地震力、施工荷载、水流漂物的撞击力等。 ①抗滑动稳定性验算； 抗滑稳定系数Kc=(w+Ey)fExé荷载组合I-IV1.3ê=[kc]-ê

ê荷载组合V1.2ë②抗倾覆稳性验算系数Koíï荷载组合I:1.5ïïï[Ko]ïì荷载组合II~IVn1.3ïïï荷载组合Vn1.2ïïî=稳定力距颓震力距=SM=WIw+Ey IyExIxI[Ko]

③基底应力及偏心距验算

基底的垂直力：N=W+Ey 基底合力偏心距lo N对墙趾O的力壁IN全力偏心距l=BZ=WIw+EyIy-ExZNx=WIw+EyIy-ExZW+Eyx

o-ZN

在偏心荷载作用下，基底的最大和最小应力：

ss12=NA?SMWoW+EBy(1保sloB)[s]

lo大→σ1与σ2相差大→基础不均匀沉陷→墙身过分倾斜。 土质地基lo£B6，石质较差岩石地基lo£B5，坚硬的岩石地基lo£B4

④墙身断面强度验算

重力挡土墙一般属于偏心受压，故截面强度一般应按偏心受压构件进行验算，选择控制性断面进行墙身应力和偏心距验算。

应力和偏心距验算。 法向应力验算 剪应力验算 常用荷载组合

Ⅰ 挡土墙结构自重、土重、土侧压力相组合。

Ⅱ 挡土墙结构自重、土重、土侧压力、汽车荷载引起的土侧压力相组合。 Ⅲ Ⅰ与设计水位的静水压力及浮力相组合。 Ⅳ Ⅱ与设计水位的静水压力及浮力相组合。 Ⅴ Ⅰ与地震力相组合。

第四章 路基施工

4-1 路基施工方法

人工施工、简易机械化施工、机械化施工和综合机械化施工、爆破法施工、水力机械化施工。 4-2 施工过程

①施工前的准备过程：组织准务、物质准备、技术准备。 ②修建小型人工构造物：小桥、涵洞、挡土墙、昔沟等。

③路基土石方工程：填筑路堤、开挖路垫、路基压实、整平路基表面、整平边坡、修建排水、沟渠及防护加固工程。 ④路基工程的竣工检查与验收。 4-3 路基土石方施工分级

松土、普通土、硬土、软石、次坚石、坚石 4-5 施工测量 中线的复测与固定

路线高程复测与水准点的增设 横断面的检查与补测 竣工测量

4-6 路基放样

在原地面上标定出路基边缘、路堤坡脚、路堑、堑顶、边沟、取土坑、护坡道、弃土堆等具体位置，以便定出路基轮廓，方便于施工。 1.路基边桩的放样

围解法、计算法、渐近法 2.路基边坡的放样

麻绳竹杆放边坡、用坡度样板放边坡 4-7 场地准备

用地划界及拆迁建筑物、砍伐树木、场地排水 4-8 土质路基施工 1.路堤填筑

①基本要求：用透水性好的材料填筑时，可不受含水类限制，应分层填筑压实，用透水性不良及透水的土填筑时，要

质其含水量控近最佳含水量时压实。

②填筑方案

分层填筑法：水平分层填筑、纵坡分层填筑

竖白填筑法： 混合填筑法：

2.路堑开挖

横挖法、纵挖法、混合式开挖法 4-9 土压实原理 1.意义：

①压实便土的强度大大强度增加； ②压实质土基的塑性变形明显减少；

③压实使土的透土性能降低，无细上升高度减少。 2.影响压实的因素

含水量、土质、压实功 4-10 石质路基施工 1.爆石作用原理

膨胀作用→体积↑→静压力 ①药包在无限介质内的作用。 压缩圈、抛桥圈、松动圈、振动圈 ②药包在有限介质内的作用 爆破漏斗

2.药包用药量计算 3.爆破参数

单位耗药量K值，自然地面坡度值α，抛掷 E、爆破作用指数n值，药包间距、爆破安全距离。

第五章 碎砾石路面

一、我国公路路面工程发展概论

路面工程是连路工程的一个重要组成部分，它主要研究公路与城市道路路面的设计原理和方法，路面结构组成，路面材料，性能和规格以及路面施工、养护、维修和管理技术等。 1.路面设计理论与方法的发展

静力平衡原理→板筹理论→弹层层状体系理论 2.路面材料方面的发展

原则：良好的物理力学性能；经济的建筑材料 泥土→石灰岩→水泥和工业废渣→石油沥青 3.路面施工技术方面的发展

人工→挖掘机→铲运机→推土机→平地机（填挖） 暂型压机械→重型压力机械（压实） 4.路面测试技术的发展

路面法相层密度：核子密度比 路面平整度：路面平整度比 路面厚度：超声波长度 二、路面层次划分

面层：提高的力学强度和稳定性、耐度性和不透水性、抗滑性、平整度。

基层：扩展应力的能力，抗压强度、密度、耐久性。 垫层：蓄水、排水、隔堤、防冻（隔离层、防冻层） 三、碎砾石路面的力学特性 1.碎砾石路面的强度模式 滑动→剪坏

位移→拉坏 松数介质 抗剪强度——库仑公式

í表面摩擦作用ïïïìï相互嵌挤n锁结作用形成的嵌锁作用ïïîíï内聚力ï凝聚力：ïìï粘附力ïïîíï密实级配原则n棗ïïìï嵌挤锁结原则n棗ïïî石料尺寸大

®密实n尺寸不能太大

cf

2.碎砾石料的应力应变的特征 3.碎石路面

用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面 按施工方法 水法碎石 泥法碎石 泥灰结碎石 干压碎石

泥结碎石路面：骨料：碎石 粘土、填充料基合料

泥灰法碎石路面：骨料：碎石 填充结合料：石灰、土 水法碎石：10-16cm

施工：撒铺石料并排平，预碾碎石，碾压碎石并洒机，撒铺嵌缝料碾压点洒水，撒铺石（炭石）并洒水碾压成型， 养护

一、1.在粉碎的或碑状松散的土中，掺入一定量的无机结合料和水，经抖和香到的混合料经压实、养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。 2. 路基稠度：路基土的液限与含水量的差值与液限和塑限的差值的比值。 3. 路基最挂含水量：压实度达到最大值时，土的含水量

4. 临界荷位：为了简化计算工作，通常选取使面层板内产生最大应力或最大疲劳损伤的一个荷载位置作为应力计算时是临界荷位。

5. 路面：路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。 二、1. 路肩墙，路堤墙，路堑墙，山坡墙 2. 最佳含水量

3. 汽车胎内压P；轮胎的刚度和轮胎与接触的形状；轮载的大小

4. 道路工程特征相似的原则、地表气候区划差异性的原则、自然气候因素既有综合又有主导作用于的原则 5.大气降水、地面水、地下水、毛细水、水蒸气凝结水、薄膜移动水 6. 双轮组单轴载100KN、BZZ—100。

三、1.说明路面等级划分的依据和各自的特点。

答：划分依据：使用品质、材料组成类型、结构强度和稳定性 各自特点：

高级路面：强度高刚度大、稳定性好、寿命长、平整、可高速行车

次高级路面：强度高刚度较差、使用寿命短、适应的交通量、行车速度较低

中级路面：强度高刚度低、稳定性差、使用年限短、平整度差、易扬尘、适应较小的交通量、行车速度低 低级路面：强度高刚度最低、水稳定性差、路面平整度差、易扬尘、适应交通量最小、只能保证低速行车。

2. 压实效果随压实功能的增大而减小，则土的密度越大。只有在最佳含水量时，才能得到最大干密度。 3. 基础埋置深度应按地基的性质、承载力的要求、冻胀的影响、地形和水文地质等条件确定。 挡土墙基础置于土质地基上时，其基础埋深应符合下列要求：

（1）基础埋置深度不小于1m。当有冻结且冻结深度小于或等于１ｍ时，应在冻结线以下不小于0.25m（不冻胀土除外）；当冻结深度超过1m时，可在冻结线下0.25m内换填弱冻胀土或不冻胀土，但埋置深度不小于1.25m。不冻胀土层（例如碎石、卵石、中砂或粗砂等）中的基础，埋置深度可不受冻深的限制； （2）受水流冲刷时，基础应埋置在冲刷线以下不小于1m；

（3）路堑挡土墙基础底面应在路肩以下不小于1m，并应低于侧沟砌体底面不小于0.2m。 4. 说明路面结构中，采用多种结构层次的原因

答∶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。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的。按照使用要求,受力状况,土基支承条件和自然影响程度的不同,分成若干层次.通常按照各个层位功能的不同,划分为三个层次,即面层,基层和垫层. 5. 简要说明弹性层状体系的基本假设

答：⑴各层是连续的，完全弹性的，均匀的，各向同性的，以及位移和变形是微小的；

⑵最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平方向无限大； ⑶各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力，形变和位移都为零； ⑷层间接触情况，或者位移完全连续（称为连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系） ⑸不计自重

四、分析石灰稳定基层材料强度形成机理。

石灰稳定类强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用。

（1）离子交换反应指石灰加入土中，在水的参与下离解成Ca和(HO)离子，Ca可与粘土

胶体颗粒反离子层上的K、Na发生离子交换，其结果使得胶体吸附层减薄，从而使粘土胶体颗粒发生聚结，土的湿坍性得到改善。离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因。

（2）Ca(OH)的结晶反应是石灰吸收水分形成含水晶体，所生成的晶体相互结合，并与土粒结合起来形成共晶体，把土粒结成整体，使石灰的水稳性得到提高。

（3）碳酸化反应是指Ca(OH)与空气中的CO反应生成CaCO的过程。是石灰土后期强度增长的主要原因只之一。火山灰反应是指土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程，具有水硬性的性质。碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用。 影响因素：土质、石灰的质量与剂量、养生条件和龄期。

第一章1路基工作区：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区 2 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，并在路基路面的设计、施工和养护中采取适当的技术措施和采用合适的设计参数，以保证路基、路面的强度和稳定性；公路自然区划的原则：道路工程特征相似，地表气候区划差异性，自然气候因素既有综合考虑又有主导作用。3 路基湿度来源：(1)大气降水(2)地面水(3)地下毛细水(4)水蒸汽凝结水 4 路基临界高度：路基临界高度是指在最不利季节，当路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路槽底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度

第二章 1 路基横断面的典型形式:：路堤，路堑，半填半挖路基 2 路基高度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高与地面标高之差。3 边坡高度：填方坡脚或挖方坡顶标高与路基设计标高之差。4 路基排水目的：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性5 最佳水力断面：在设计流量条件下，以容许最大流速通过时的过水断面 6路基排水设计的原则：（1）.排水设施要因地制宜、全面规划、因势利导、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济。（2）.注意与农田水利相配合。（3）.设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划。（4）.要注意防止附近山坡的水土流失，不破坏天然水系。（5）.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主。

第三章 1不平衡推力传递法(传递系数法、剩余推力法)适用条件：滑动面为折线或其它形状的边坡稳定性验算。原地面为折线形的陡坡上的路堤；层状构造岩土层路基边坡；滑坡等2 浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等均称为浸水路堤。3 浸水路堤的特点：1.稳定性受水位降落的影响，水位上升，水位下降，路堤两侧水位差2.稳定性与路堤填料透水性有关，粘土－透水弱，砂砾石－透水强，亚砂土、亚粘土－中等透水性。

第四章 1 增加挡土墙稳定性的措施：提高抗滑稳定性，倾斜基底，凸榫基础，换土；提高倾覆稳定性，展宽墙趾，改变墙面及墙背坡度，改变墙身断面形式；提高地基承载力，减小基底应力，换土，扩大基础。

第五章 1 路基施工的重要性：1）涉及范围广，影响因素多；2）工程数量大，与其它项目互相制约，互相交叉，施工组织的关键；3）路面的基础，对道路使用质量影响大，病害难以处治。2 路基施工的基本方法：人工及简易机械化施工；机械化及综合机械化施工。 3 路基施工的一般程序和内容：施工前的准备工作：组织准备，技术准备，物质

2222232

准备。施工基本工作：路基施工，小型构造物施工。4 路基压实的意义：密实度提高，透水性降低，毛细高度降低，变形减小，强度和水温稳定性提高。5 路基压实的机理：压实排除土内气体，土粒彼此挤紧，内摩阻力和粘结力提高，最终导致强度增加，稳定性提高。6 路基压实影响因素：同一种土的w0随压实功能的增大而减小，γ0随压实功能的增加而增大；在相同含水量条件下，压实功能越大，土的密实度越大。 当压实功能增加到一定程度后，土的密实度增加不明显，甚至会破坏土基结构。 7 路基压实影响因素：压实机具不同，压力传布的有效深度不同；压实机具质量较小时，荷载作用时间越长，土的密实度越高，密实度的增长随作用时间的增长而减小；压实机具较重时，土的密实度随荷载作用时间的增加而迅速增大，超过某一时间限度，土基变形增加而破坏。 碾压速度越高，压实效果越差。 8 压实度：工地上压实达到的干密度γ与室内标准击实试验所得的该路基土的最大干密度γ0之比。

第七章 1 路面结构层位及其功能：面层：强度、抗变形能力、水温稳定性、平整度和抗滑性，耐久性；基层：强度和刚度，扩散荷载能力、水温稳定性；垫层：水稳定性和隔温性能。 2 路面的等级与分类：按材料：水泥路面、沥青路面、砂石路面；按力学特性：柔性路面、刚性路面、半刚性路面 3

第八章 1 运动车辆对路面的作用：轴载变化的变异系数影响因素：1)行车速度：车速越高，变异系数越大；2)路面的平整度：平整度越差，变异系数越大；3)车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异系数越小。 2 影响路面结构内温度状况的因素：外部－气温、太阳辐射、云量、风速、降水量；内部－路面材料导热系数、比热等。3交通量:一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数。4平均日交通量:每昼夜通过道路某一横断面的车辆总数。

第九章 1 碎（砾）石材料的力学性质：提高碎（砾）石材料的抗剪强度，主要是依靠碎（砾）石材料的内摩阻角及剪切面上的法向应力。当石料强度高，形状接近正方体，有棱角、表面粗糙、压实度高时，它的抗剪强度相对较高。 2 影响回弹模量因素：应力状况，级配，颗粒形状，密实度 3 变形累积特性：偏应力低于某一数值时，塑性变形量随应力重复作用次数的增加而趋于稳定。但偏差力较大时，塑性变形随作用次数的增加不断增长，直至破坏。级配差、颗粒尺寸单一的粒料，即使应力重复作用很多次后，塑性变形仍继续发展；若细料含量过多，影响到混合料的密实度，塑性变形也会持续增长。4 级配碎石：粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称为级配碎石。 5 级配碎石适用范围：适用于各等级公路的基层和底基层，还可用作较薄沥青面层与半刚性基层之间的中间层，具有减缓半刚性沥青路面反射裂缝的作用 ，作为高等级路面基层时，应采用厂拌法，并宜用摊铺机摊铺混合料。

第十章 1 无机结合料稳定类混合料：在各种粉碎或原状松散的土、碎（砾）石、工业废渣中，掺入适当数量的无机结合料(如水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定类混合料，以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。 2 半刚性材料：无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，常称之为半刚性材料。以此修筑的基层或底基层亦称为半刚性基层或半刚性底基层。在我国已建成的高速公路和一级公路中，大多数路面采用了这种基层 3 疲劳破坏：是在小于材料极限强度的应力反复作用下所产生的累积破坏。4 耐疲劳性能：是指某种材料对不同水平应力的反复作用的反应，它以不同应力水平达到破坏时的荷载反复作用次数（疲劳寿命）来表示。 5 干缩：无机结合料稳定类材料经拌和压实后，由于水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少。由此发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等引起材料体积收缩 6 温缩：组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相（水）和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温度收缩 7 石灰稳定类基层：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层 8 水泥稳定类基层：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。 9 水泥稳定土层施工：宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。施工期的最低气温应在5℃以上，冰冻地区应在第一次重冰冻(-3～-5℃)到来之前半个月到一个月完成。 10 工业废渣稳定类基层：一定数量的石灰和粉煤灰，或石灰和煤渣与其他集料（土）相配合，加入适量的水(通常为最佳含水量)，经拌和、压实及养生后得到的路面结构层，当其抗压强度符合规定要求时，称为石灰工业废渣基层

第十一章 1 沥青路面：通过各种方式将沥青材料用作矿料的结合料，经铺筑后形成路面面层并与其他各类基层和垫层共同组成的路面结构的统称。 2 沥青路面的选择与应用：① 表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、抗车辙、抗裂，潮湿区和湿润区（尤其纵坡较大路段）的上面层应符合抗滑要求，在寒冷地区的表面层应考虑低温抗裂性能的要求。 ② 三层式面层的中面层或双层式面层的下面层应重点满足混合料的高温抗车辙性能。下面层应在满足高温抗车辙性能的基础上，重点考虑抗疲劳性能及抗裂性能的要求。③ 除排水式沥青混合料外，每一层都应该考虑密水性，当上层属渗水性结构层时，层间或下层应采取防渗水或排水措施。 ④沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与设计厚度相匹配。除人行道路外，沥青层的压实厚度不宜小于集料最大粒径的2倍。对于高速公路和一级公路，密级配沥青混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的3倍，SMA等嵌挤型混合料的层厚不宜小于公称最大粒径的2.5倍，以减少离析，便于施工和压实。 3 沥青混合料抗拉强度影响因素：内因：沥青的性质、含量、集料的级配、混合料空隙率等。

外因：测试温度、加载速率，加载模式等 4 疲劳寿命：导致路面材料最终破坏（即开始疲劳开裂）的荷载作用次数。5 影响沥青混合料疲劳特性的因素：沥青混合料的密实度、劲度、沥青含量、集料特性、温度及加载速度等。 6 提高

沥青混合料高温稳定性的措施：① 选用粘度高，针人度较小，软化点高和含蜡量低的沥青。② 用外掺剂改性沥青，常用合成橡胶、聚合物、树脂改性沥青。③ 在确定中、下面层沥青混合料的沥青用量时，采用略小于马歇尔试验确定的最佳沥青用量值。④ 采用粒径较大和碎石含量多的矿料，并控制碎石中的扁平、针状颗粒的含量不超过规定。⑤ 保持矿粉与沥青之比为l~1.2，使矿粉有足够数量，以减少起润滑作用的游离沥青，减薄沥青膜的厚度（粗集料间断级配沥青混凝土除外）。⑥ 沥青混合料的马歇尔试验击实试件剩余孔隙率为4 %左右。⑦ 碾压时采用较高的压实度。 7 影响沥青路面低温开裂的因素：沥青的性质、当地的气温状况、沥青老化程度、路基的种类和路面层次的厚度等

第十二章 1 容许弯沉值：在使用期末不利季节，路面处于临界破坏状态时的实测回弹弯沉，称为路面的容许弯沉值

第十三章 1 水泥混凝土路面优点：1）强度高，具有较高的抗压、抗弯拉强度及抗磨耗能力。2）色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有利－“白色路面”。3）抗滑性能好，粗糙度好，能保证车辆有较高的安全行驶速度，提高车辆行驶的稳定性。4）养护费用少，全寿命经济效益高。5）耐久性好，一般能使用20～40年，能通行包括履带式车辆等在内的各种运输工具。6）稳定性好，受到水、温度等自然因素影响时，强度变化小，不存在“老化”现象。2 水泥混凝土路面缺点：1）开放交通较迟，铺筑后一般要经过15～20天的养生，才能开放交通。2）水泥和水的需要量大，给水泥供应不足和缺水地区带来较大困难。3）有接缝，增加施工和养护的复杂性，而且影响行车的舒适性。同时接缝处板边和板角处容易破坏。4）修复困难，破坏后开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。 3 设置基层的主要作用：①混凝土面板提供均匀稳定的支撑②防止唧泥和冻胀的不良影响③保证路面整体强度和有较好的平整度④便于混凝土面层支模板施工⑤提高基础的综合回弹模量，减小混凝土面板拉应力，延长混凝土板的使用寿命

第十四章 1 路面结构的可靠度:是指在规定的设计基准期（设计使用期）内，在规定的交通和环境条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。2 目标可靠度:是所设计路面结构应具有的可靠度水平。选定较高的目标可靠度，在各设计参数的变异水平不变时，所设计的路面厚度较大，初期建设费用较高，但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；若选定较低的目标可靠度，则所设计的路面结构较薄，初期修建费用可以降低，但使用期间的养护费用和车辆运行费用将会提高。 路基路面工程

一、1.在粉碎的或碑状松散的土中，掺入一定量的无机结合料和水，经抖和香到的混合料经压实、养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。 2. 路基稠度：路基土的液限与含水量的差值与液限和塑限的差值的比值。 3. 路基最挂含水量：压实度达到最大值时，土的含水量

4. 临界荷位：为了简化计算工作，通常选取使面层板内产生最大应力或最大疲劳损伤的一个荷载位置作为应力计算时是临界荷位。

5. 路面：路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。 二、1. 路肩墙，路堤墙，路堑墙，山坡墙 2. 最佳含水量

3. 汽车胎内压P；轮胎的刚度和轮胎与接触的形状；轮载的大小

4. 道路工程特征相似的原则、地表气候区划差异性的原则、自然气候因素既有综合又有主导作用于的原则 5.大气降水、地面水、地下水、毛细水、水蒸气凝结水、薄膜移动水 6. 双轮组单轴载100KN、BZZ—100。

三、1.说明路面等级划分的依据和各自的特点。

答：划分依据：使用品质、材料组成类型、结构强度和稳定性 各自特点：

高级路面：强度高刚度大、稳定性好、寿命长、平整、可高速行车

次高级路面：强度高刚度较差、使用寿命短、适应的交通量、行车速度较低

中级路面：强度高刚度低、稳定性差、使用年限短、平整度差、易扬尘、适应较小的交通量、行车速度低 低级路面：强度高刚度最低、水稳定性差、路面平整度差、易扬尘、适应交通量最小、只能保证低速行车。 2. 压实效果随压实功能的增大而减小，则土的密度越大。只有在最佳含水量时，才能得到最大干密度。 3. 基础埋置深度应按地基的性质、承载力的要求、冻胀的影响、地形和水文地质等条件确定。 挡土墙基础置于土质地基上时，其基础埋深应符合下列要求：

（1）基础埋置深度不小于1m。当有冻结且冻结深度小于或等于１ｍ时，应在冻结线以下不小于0.25m（不冻胀土除外）；当冻结深度超过1m时，可在冻结线下0.25m内换填弱冻胀土或不冻胀土，但埋置深度不小于1.25m。不冻胀土层（例如碎石、卵石、中砂或粗砂等）中的基础，埋置深度可不受冻深的限制； （2）受水流冲刷时，基础应埋置在冲刷线以下不小于1m；

（3）路堑挡土墙基础底面应在路肩以下不小于1m，并应低于侧沟砌体底面不小于0.2m。 4. 说明路面结构中，采用多种结构层次的原因

答∶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。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的。按照使用要求,受力状况,土基支

承条件和自然影响程度的不同,分成若干层次.通常按照各个层位功能的不同,划分为三个层次,即面层,基层和垫层. 5. 简要说明弹性层状体系的基本假设

答：⑴各层是连续的，完全弹性的，均匀的，各向同性的，以及位移和变形是微小的；

⑵最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平方向无限大； ⑶各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力，形变和位移都为零； ⑷层间接触情况，或者位移完全连续（称为连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系） ⑸不计自重

四、分析石灰稳定基层材料强度形成机理。

石灰稳定类强度形成主要指石灰与细粒土的相互作用。

（1）离子交换反应指石灰加入土中，在水的参与下离解成Ca和(HO)离子，Ca可与粘土

胶体颗粒反离子层上的K、Na发生离子交换，其结果使得胶体吸附层减薄，从而使粘土胶体颗粒发生聚结，土的湿坍性得到改善。离子交换是石灰土初期强度形成的主要原因。

（2）Ca(OH)的结晶反应是石灰吸收水分形成含水晶体，所生成的晶体相互结合，并与土粒结合起来形成共晶体，把土粒结成整体，使石灰的水稳性得到提高。

（3）碳酸化反应是指Ca(OH)与空气中的CO反应生成CaCO的过程。是石灰土后期强度增长的主要原因只之一。火山灰反应是指土中的活性硅铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)反应生成含水的硅酸钙和铝酸钙的过程，具有水硬性的性质。碳酸化与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性起着决定性作用。 影响因素：土质、石灰的质量与剂量、养生条件和龄期。

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