道路工程課件 第3章 路基、路面工程2

第一節(jié)概述第二節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)與施工第三節(jié)水泥砼路面設(shè)計(jì)與施工第四節(jié)其他路面及基(墊)層第五節(jié)路面排水

第四章路面工程第一節(jié)概述

一．路面

是位于路基上方，直接承受荷載和自然因素的作用，由各種材料按照不同比例拌和，鋪筑而成的一種帶狀構(gòu)造物。

二．路面結(jié)構(gòu)

1.面層2.基層3.墊層三．路面類型

1.按面層使用材料分：

①瀝青類②水泥砼③粒料④塊料

2.按強(qiáng)度構(gòu)成原理分：

①嵌鎖法路面②級(jí)配法路面③穩(wěn)定法路面④鋪砌法路面

3．按荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)分：

①柔性路面各種基層（除水泥砼外)和各類瀝青面層、碎（礫）石面層，塊料面層等組成的路面結(jié)構(gòu)。②剛性路面水泥砼作面層或基層。③半剛性路面以石灰水泥穩(wěn)定土或石灰水泥處治碎（礫）石，含工業(yè)廢渣基層。

4.常見路面結(jié)構(gòu)層類型：

①碎（礫）石類:a.泥結(jié)碎石：以碎石為骨料，黏土作填充料粘結(jié)料經(jīng)壓實(shí)而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于基層和中級(jí)路面基層。b.泥灰結(jié)碎石：以碎石為骨料，用一定數(shù)量的石灰和作粘結(jié)料，經(jīng)壓實(shí)而成的路面結(jié)構(gòu)，適用于基層。c.級(jí)配碎（礫）石：由各種集料和土，按最佳級(jí)配原理配制并鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)。適用于基層和中層路面面層。d.水結(jié)碎石：用大小不同的扎制碎石從大到小分層鋪，灑水碾壓，依靠碎石嵌鎖和石粉膠結(jié)作用形成的路面結(jié)構(gòu)層，適用于基層。②結(jié)合料穩(wěn)定類：a.石灰（穩(wěn)定）土：將一定量的石灰同粉碎土拌和，攤鋪，在最佳含水量時(shí)壓實(shí)，經(jīng)養(yǎng)護(hù)成型的路面結(jié)構(gòu)，適用于基、墊層。

b.水泥穩(wěn)定土：在粉碎的和原來松散的土中摻入適量的水泥和水經(jīng)拌和，壓實(shí)，養(yǎng)護(hù)成型的路面結(jié)構(gòu)層。適用于基、墊層。c.瀝青穩(wěn)定土：用瀝青做結(jié)合料，與粉碎的土或土集料混合經(jīng)拌和，鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)。用于基、墊層。d.工業(yè)廢渣：用石灰或石灰下腳料做結(jié)合料，與活性材料及土或其他集料按一定配合比，加適量水拌和，鋪壓，養(yǎng)護(hù)成型的路面結(jié)構(gòu)層。適用于基層、墊層。

③瀝青類a.瀝青表面處治：用瀝青和礦料按層鋪法或拌和方法，鋪筑成厚度不大于3cm的一種薄層路面面層、防水層、磨耗層、防滑層。b.瀝青貫入碎石：用大小不同的碎石或礫石分層鋪筑，顆粒尺寸自下而上逐層減小，同時(shí)分層貫入瀝青，經(jīng)分層壓實(shí)而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于次高級(jí)路面面層，高級(jí)路面基層，聯(lián)結(jié)層。c.瀝青碎石：以一定級(jí)配的礦料用瀝青做結(jié)合料，按一定比例配合，拌勻，鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于高級(jí)、次高級(jí)路面面層，高級(jí)路面基層，聯(lián)結(jié)層。d.瀝青砼：由適當(dāng)比例的各種不同大小顆粒的礦料和瀝青在一定溫度下拌和成混合料，經(jīng)鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)層。④水泥砼：以水泥與水合成水泥漿為結(jié)合料，碎（礫）石為骨料，砂為填充料，按適當(dāng)?shù)呐浜媳壤?jīng)加水拌和、攤鋪、振搗、整平、養(yǎng)護(hù)所筑成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于高級(jí)路面面層、基層。⑤塊料類a.整齊塊石b.半整齊塊石c.水泥石砼聯(lián)鎖塊分別以加工的整齊塊石、半整齊塊石、預(yù)制的水泥砼聯(lián)鎖鋪砌而成的路面面層。分別適用于高級(jí)路面面層、次高等級(jí)路面面層、高級(jí)路面面層。四、路面等級(jí)1、高級(jí)路面①公路等級(jí)：高速、一、二級(jí)公路用；②面層類型：瀝青砼、水泥砼；③特點(diǎn)：a.強(qiáng)度、剛度高，穩(wěn)定性好；b.使用壽命長，能適應(yīng)較繁重的交通量；c.平整無塵，能保證高速行車；d.養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，運(yùn)輸成本低；e.投資大。2、次高級(jí)路面①公路等級(jí)：二、三級(jí)公路；②面層類型：瀝青貫入式，瀝青碎石、瀝青表面處治；③特點(diǎn)：a.強(qiáng)度、剛度較高；b.使用壽命較長，適應(yīng)交通量較多；c.行車速度較高；d.造價(jià)較低；e.費(fèi)用和成本較高。3、中級(jí)路面①公路等級(jí)：四級(jí)公路；②面層類型：碎（礫）石（泥結(jié)或級(jí)配）、半整齊塊石、粒料類。③特點(diǎn)：a.強(qiáng)度、剛度低，穩(wěn)定性差；b.平整度差，易揚(yáng)塵；c.僅適應(yīng)較小交通量；d.行車速度低，造價(jià)低；e.養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高、運(yùn)輸成本高。4、低級(jí)路面

①公路等級(jí)：四級(jí)公路；②面層類型：粒料、當(dāng)?shù)夭牧?。③特點(diǎn)：a.強(qiáng)度、剛度最低；b.水穩(wěn)性、平整度均差，易揚(yáng)塵；c.低速行車，適用較小交通量；d.造價(jià)低，養(yǎng)護(hù)運(yùn)輸成本高。五.路面的基本要求1.足夠的強(qiáng)度和剛度；2.足夠的穩(wěn)定性；3.足夠的耐久性；4.足夠的表面平整度；5.足夠的表面抗滑性能；6.足夠的少塵性和低噪聲。第二節(jié)瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工一.瀝青路面的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)內(nèi)容①材料的選擇，混合料配合比設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)參數(shù)的測試與確定；②路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計(jì)算；③路面結(jié)構(gòu)方案比選；④路面加寬加固設(shè)計(jì)；⑤路面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)原則①應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、地質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)；

②在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資的原則。進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，有利于機(jī)械化、工廠化施工的路面結(jié)構(gòu)方案。③結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，積極推廣成熟的科研成果，對(duì)行之有效的新材料、新工藝、新技術(shù)，應(yīng)在路面設(shè)計(jì)方案中積極、慎重地加以應(yīng)用。④應(yīng)注意環(huán)保、施工人員健康和安全。⑤推廣機(jī)械化施工；⑥高速、一級(jí)公路不宜分期修建。⑦對(duì)有可能產(chǎn)生較大沉降路段，宜按“分期修建”或“一次設(shè)計(jì)分期實(shí)施”原則。3.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

①路面等級(jí)與路面類型的選擇公路等級(jí)路面等級(jí)面層類型設(shè)計(jì)年限(年)設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次(萬次/一車道)高速公路一級(jí)公路高級(jí)路面瀝青混凝土l5＞400二級(jí)公路高級(jí)路面瀝青混凝土12＞200次高級(jí)路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式10100～200三級(jí)公路次高級(jí)路面乳化瀝青碎石混合料、瀝青表面處治810～100四級(jí)公路中級(jí)路面水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、級(jí)配碎(礫)石、半整齊石塊路面5≤10低級(jí)路面粒料改善土6半剛性基層上瀝青層推薦厚度公路等級(jí)瀝青層推薦厚度(㎝)公路等級(jí)瀝青層推薦厚度(㎝)高速12～18三2～4一10～15四1～2.5二5～10

②瀝青層厚度確定

③基層選擇：

a.有足夠強(qiáng)度，水穩(wěn)定性，抗凍性；b.收縮變形小，抗沖刷能力強(qiáng)；c.就地取材；d.確定合理配合比；e.每側(cè)比路面寬至少25㎝。④墊層選擇：a.材料宜選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等。b.高速、一、二級(jí)公路排水墊層應(yīng)鋪至與路基同寬，三、四級(jí)公路可比底基層每側(cè)寬至少25㎝。⑤路面總厚度應(yīng)滿足最小總厚度的要求。⑥最小防凍厚度（㎝)

土質(zhì)粘性土、細(xì)亞砂土粉性土路基類型基、墊層類型道路凍深(㎝)砂石類穩(wěn)定土類工業(yè)廢料類砂石類穩(wěn)定土類工業(yè)廢料類50～10040～4535～4030～3545～5040～4530～40100～15045～5040～4535～4050～6045～5040～45中濕150～20050～6045～5540～5060～7050～6045～50大于20060～7055～6550～5570～7560～7050～6560～10045～5540～5035～4550～6045～5540～50100～15055～6050～5545～5060～7055～6550～60潮濕150～20060～7055～6550～5570～8065～7060～65大干20070～8065～7555～7080～l0070～9065～804.新建路面厚度設(shè)計(jì)①設(shè)計(jì)步驟a.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，確定路面等級(jí)、面層類型、設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值；b.按路基土類和干濕類型，將路基劃分為若干路段，確定各路段土基回彈模量值EO。c.根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度；d.進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。設(shè)計(jì)程序框圖如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ一100標(biāo)準(zhǔn)軸載P(kN)100單輪傳壓當(dāng)量圓直徑d(mm)21.30輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)0.70兩輪中心距(㎝)1.5d②設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100③設(shè)計(jì)參數(shù)

a.累計(jì)當(dāng)量軸次Ne

式中：Ne——設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次；t——設(shè)計(jì)年限；N1——第一年雙向平均日當(dāng)量軸次；Nt——第t年雙向平均日當(dāng)量軸次；r——設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年增長率（%）η——車道系數(shù)。b.土基回彈模量EO；c.路面材料模量。④路面厚度計(jì)算a.容許彎沉值（設(shè)計(jì)彎沉值）

式中：——容許彎沉值（0.01mm）——公路等級(jí)系數(shù)；——面層類型系數(shù)；——基層類型系數(shù)。b.容許彎拉應(yīng)力

式中：——容許彎拉應(yīng)力值；——劈裂強(qiáng)度；——抗彎拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)；

c.容許剪應(yīng)力

式中：——容許剪應(yīng)力；——抗剪裂強(qiáng)度；——抗剪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)；d.lR作為控制指標(biāo)確定路面厚度式中：——路面A點(diǎn)實(shí)測彎沉值；——標(biāo)準(zhǔn)軸載接地壓強(qiáng)；——標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量圓半徑；——土基回彈模量；——理論彎沉系數(shù)；——彎沉綜合修正系數(shù)。以≤確定厚度實(shí)際路面是一個(gè)多層體系，此時(shí)為了應(yīng)用理論公式需將多層體系換算成三層體系：e.以作為控制指標(biāo)確定路面厚度。計(jì)算圖式式中：——最大拉應(yīng)力——理論最大拉應(yīng)力系數(shù)。使≤將多層體系換算為三層體系：將多層體系換算為三層體系：f.以——作為控制指標(biāo)確定路面厚度。計(jì)算圖式式中：——剪應(yīng)力；——最大剪應(yīng)力系數(shù)； ——面層材料內(nèi)摩擦角。要求；≤當(dāng)有多層體系時(shí)，換算為三層體系的方法，同以作為控制指標(biāo)時(shí)的換算。例4-1指出如圖路面結(jié)構(gòu)體系中路表彎沉值最大值點(diǎn)位及第3層底面彎拉應(yīng)力的最大值點(diǎn)位。并繪出各自的計(jì)算圖式。

解：①當(dāng)求路表彎沉值時(shí)：將多層體系換算為當(dāng)量二層體系如下：雙輪輪隙中心A氣為彎沉最大值。

②當(dāng)求第3層底面彎拉應(yīng)力時(shí)

=5.9＋10.7＋16=32.6㎝=22＋19.1=41.1㎝最大值點(diǎn)C位于第三層底面雙輪輪隙中心處。

[例4-2]確定如圖結(jié)構(gòu)層路表彎沉和剪應(yīng)力的最大值點(diǎn)位，并繪出計(jì)算圖式。層數(shù)模量（μPa）厚度（㎝）11000428008365015440022528解：①當(dāng)確定路表彎沉?xí)r：=8＋12.54＋15.02=38.85㎝最大點(diǎn)A位于雙輪輪中心處。②當(dāng)求最大剪應(yīng)力值時(shí)：最大值D點(diǎn)位于車輪中心行車方向后方離車輪中心距離為0.9δ處。二、瀝青路面施工1、瀝青表面處治：①層鋪法：將瀝青材料與礦質(zhì)材料分層灑布與鋪撒，分層碾壓成型。②拌和法；a.熱拌熱鋪法；按熱拌瀝青混合料路面的規(guī)定執(zhí)行。b.冷拌冷鋪法：按乳化瀝青碎石混合料路面的規(guī)定執(zhí)行。2、瀝青貫入式①撒料，撒鋪應(yīng)均勻，并不斷檢查松鋪厚度和校驗(yàn)路拱。②碾壓，先用6～8t壓路機(jī)以2km/h的初碾速度壓3～4遍，使集料穩(wěn)定，無顯著推移；碾壓遍數(shù)一般為2～4遍。③澆灑