1、路面施工路面施工主講：賈海艷主講：賈海艷專業：道路橋梁工程技術專業：道路橋梁工程技術路面施工路面施工 本課程是道路橋梁工程技術專業的一門專業核本課程是道路橋梁工程技術專業的一門專業核心課程，其目標是在掌握路面工程施工的基本知識、心課程，其目標是在掌握路面工程施工的基本知識、實踐技能的基礎上，科學地總結當前路面工程施工實踐技能的基礎上，科學地總結當前路面工程施工新工藝、新技術，培養學生路面施工和組織能力，新工藝、新技術，培養學生路面施工和組織能力，以及運用國家現行施工規范、規程、標準能力，促以及運用國家現行施工規范、規程、標準能力，促進學生處理實際工程問題能力和施工組織管理能力進學生處理實際工程

2、問題能力和施工組織管理能力的提高。的提高。路面施工路面施工學習情境學習情境1：公路路面結構圖設計與識讀：公路路面結構圖設計與識讀學習情境學習情境2：路面施工準備工作：路面施工準備工作學習情境學習情境3：基層和墊層施工：基層和墊層施工學習情境學習情境4：瀝青路面施工：瀝青路面施工學習情境學習情境5：水泥混凝土路面施工：水泥混凝土路面施工學習情境學習情境6：路面實施性施工組織設計編制：路面實施性施工組織設計編制路面施工路面施工職業能力目標：職業能力目標： 1. 能進行道路面基（墊）層能進行道路面基（墊）層施工；施工；2.能進行水泥混凝土面層施工；能進行水泥混凝土面層施工； 3.能能進行瀝青混凝土面

3、層施工；進行瀝青混凝土面層施工； 4.能進行塊料路能進行塊料路面和人行道附屬工程施工；面和人行道附屬工程施工； 5.能在路面工程能在路面工程施工中進行進度、質量、成本、安全、環境保施工中進行進度、質量、成本、安全、環境保護控制，完成相應內業資料收集、填寫、整理護控制，完成相應內業資料收集、填寫、整理工作；工作； 6.能完成各項工程檢驗、驗收及竣工能完成各項工程檢驗、驗收及竣工交接工作。交接工作。路面施工路面施工學習情境學習情境1：公路路面結構圖設計與識讀公路路面結構圖設計與識讀工作任務一：工作任務一：認知公路路面結構組成認知公路路面結構組成工作任務二：工作任務二：認知對路面的基本要求認知對路面

4、的基本要求工作任務三：工作任務三：收集公路路面設計資料收集公路路面設計資料工作任務四：工作任務四：公路瀝青路面結構圖設計公路瀝青路面結構圖設計工作任務五：工作任務五：公路水泥混凝土路面結構圖設計公路水泥混凝土路面結構圖設計工作任務六：工作任務六：認知路面排水結構認知路面排水結構工作任務七：工作任務七：閱讀與繪制公路路面結構圖閱讀與繪制公路路面結構圖學習目標：學習目標： 知道公路路面工程的結構組成、路拱形式及路面類型；知道公路路面工程的結構組成、路拱形式及路面類型； 知道公路路面設計應收集的資料及分析、處理的方法；知道公路路面設計應收集的資料及分析、處理的方法； 能正確選用面層、基層、墊層的類型

5、；能正確選用面層、基層、墊層的類型； 知道公路瀝青路面、水泥混凝土路面設計的基本原理、設計依據、知道公路瀝青路面、水泥混凝土路面設計的基本原理、設計依據、內容和方法；內容和方法； 能根據具體條件選擇路面結構形式；能根據具體條件選擇路面結構形式； 根據設計資料和有關技術規范的要求，正確繪制常用瀝青路面和水根據設計資料和有關技術規范的要求，正確繪制常用瀝青路面和水泥混凝土路面結構圖；泥混凝土路面結構圖； 能讀懂路面結構設計圖表；能讀懂路面結構設計圖表； 會計算路面工程數量。會計算路面工程數量。項目：項目： o任務任務1 1：瀝青路面結構圖設計；：瀝青路面結構圖設計；o任務任務2 2：水泥混凝土路面

6、結構圖設計。：水泥混凝土路面結構圖設計。工作任務一：認知公路路面結構圖組成工作任務一：認知公路路面結構圖組成一、路面結構層次一、路面結構層次二、路拱及路拱橫坡度二、路拱及路拱橫坡度三、路面分類三、路面分類路面的結構及組成路面的結構及組成路面橫斷面：路面橫斷面：a a）槽式）槽式b b）全鋪式）全鋪式 路拱橫坡度：路拱橫坡度： 一、路面結構及層次劃分一、路面結構及層次劃分o 行車荷載和自然因素對路面的影響隨深度行車荷載和自然因素對路面的影響隨深度的增加而逐漸減弱。的增加而逐漸減弱。因此，對路面材料的強度、因此，對路面材料的強度、剛度及穩定性等要求也可隨深度而逐漸降低。剛度及穩定性等要求也可隨深度

7、而逐漸降低。為適應這一特點，路面結構通常按深度遞減的為適應這一特點，路面結構通常按深度遞減的原則采用不同的材料分層鋪筑。原則采用不同的材料分層鋪筑。現行路面設計現行路面設計規范規定，高級路面結構由規范規定，高級路面結構由面層、基層面層、基層和和墊層墊層組成，各層又可分為二至三層（圖組成，各層又可分為二至三層（圖1-2）。）。圖圖1-2 路面結構組成路面結構組成 1-面層；面層；2-基層；基層；3-墊層；墊層；4-水泥混凝土路面板；水泥混凝土路面板；5-路肩面層；路肩面層；6-路肩基層；路肩基層；7-路基；路基；8-路拱橫坡；路拱橫坡；9-路肩橫坡；路肩橫坡； 10-行車道寬度；行車道寬度；11

8、-路肩寬度；路肩寬度； 12-路基頂寬；路基頂寬；路面結構層位及其功能路面結構層位及其功能 面層：面層：強度、抗變形能力、水溫穩定性、平整度強度、抗變形能力、水溫穩定性、平整度和抗滑性，耐久性。和抗滑性，耐久性。 基層：基層：強度和剛度，擴散荷載能力、水溫穩定性。強度和剛度，擴散荷載能力、水溫穩定性。 墊層：墊層：水穩定性和隔溫性能。水穩定性和隔溫性能。結構層的基本要求結構層的基本要求o 面層面層面層是直接與行車和自然因素相面層是直接與行車和自然因素相接觸的表面層次，其接觸的表面層次，其主要作用主要作用是承受行車荷是承受行車荷載引起的垂直力、水平力、沖擊力以及自然載引起的垂直力、水平力、沖擊力

9、以及自然因素的作用。因素的作用。與其他層次相比，與其他層次相比，要求要求面層應面層應具有較高的結構強度、平整、耐磨、抗滑，具有較高的結構強度、平整、耐磨、抗滑，同時還應密實不透水，并且有良好的溫度穩同時還應密實不透水，并且有良好的溫度穩定性。定性。結構層的基本要求結構層的基本要求o 基層基層設置在面層之下，并與面層設置在面層之下，并與面層一起將車輪荷載的作用傳遞到土基的結一起將車輪荷載的作用傳遞到土基的結構層。構層。基層的作用和要求基層的作用和要求視面層的類型視面層的類型不同而有所差異。不同而有所差異。基層：基層：在瀝青路面結構中，直接位于路面在瀝青路面結構中，直接位于路面面層之下的主要承重層

10、。面層之下的主要承重層。底基層：底基層：鋪筑在基層下的次要承重層。鋪筑在基層下的次要承重層。一般常將二者統稱為基層。一般常將二者統稱為基層。基層承受由面層傳遞而來的行車荷載垂直應基層承受由面層傳遞而來的行車荷載垂直應力作用，抵御環境因素的影響，是構成路面整體力作用，抵御環境因素的影響，是構成路面整體強度的主要組成部分，因此，基層既應具有足夠強度的主要組成部分，因此，基層既應具有足夠的強度，又應具有良好的水溫穩定性和耐久性。的強度，又應具有良好的水溫穩定性和耐久性。基層、底基層基層、底基層o 則由于面層則由于面層厚度較薄厚度較薄，剛度較小剛度較小，由其，由其傳遞給基層的傳遞給基層的荷載應力較大荷

11、載應力較大，因此，瀝青路因此，瀝青路面的基層是面的基層是承受車輛荷載作用承受車輛荷載作用的主層次，的主層次，一一般稱之為般稱之為承重層承重層。它要求材料具有它要求材料具有足夠的強足夠的強度度和和抗變形能力抗變形能力，具有良好的，具有良好的溫度穩定性溫度穩定性和和水穩定性水穩定性，為適應荷載和環境因素的作用，為適應荷載和環境因素的作用，還要求材料具有良好的還要求材料具有良好的耐久性耐久性。 （1）面層若為面層若為瀝青路面瀝青路面o 則由于路面板的剛度大，傳遞給基層的則由于路面板的剛度大，傳遞給基層的應力較小應力較小，此時基層的主要作用此時基層的主要作用不是承重，不是承重，而是而是保證整個路面結構

12、的整體剛度保證整個路面結構的整體剛度，防止出防止出現現面板斷裂面板斷裂、唧泥唧泥、錯臺錯臺等病害的重要等病害的重要支承支承層層。它要求基層它要求基層材料強度均勻，具有良好的材料強度均勻，具有良好的整體性和穩定性，表面平整，密實不透水。整體性和穩定性，表面平整，密實不透水。 （2）面層若為面層若為剛性路面剛性路面（水泥混凝土路面）（水泥混凝土路面）根據材料組成及使用性能的不同，基層分為：根據材料組成及使用性能的不同，基層分為：（1） 有結合料的穩定類有結合料的穩定類有機結合料有機結合料的穩定類基層：如瀝青碎石、瀝青的穩定類基層：如瀝青碎石、瀝青貫入式等貫入式等無機結合料無機結合料的穩定類基層：如

13、水泥、石灰、工的穩定類基層：如水泥、石灰、工業廢渣等。業廢渣等。（2） 無結合料的粒料類無結合料的粒料類半剛性基層：半剛性基層：是用無機結合料與集料或土組是用無機結合料與集料或土組成的混合料鋪筑的，具有一定厚度的路面結構層成的混合料鋪筑的，具有一定厚度的路面結構層是二級以上公路的主要基層類型。是二級以上公路的主要基層類型。特點：特點：整體性好、強度高、剛度大、水穩整體性好、強度高、剛度大、水穩定性好、經濟效益佳。定性好、經濟效益佳。分類：分類：按結合材料和強度形成機理的不同按結合材料和強度形成機理的不同分為分為水泥穩定類、石灰穩定類、工業廢渣穩定類水泥穩定類、石灰穩定類、工業廢渣穩定類。 結構

14、層的基本要求結構層的基本要求o墊層墊層墊層介于基層和土基之間，其主要墊層介于基層和土基之間，其主要作用作用是是調節土基的溫度和濕度狀態調節土基的溫度和濕度狀態。 a. 改善面層和基層的工作條件，改善面層和基層的工作條件，從而保從而保證面層和基層的強度、剛度、穩定性不受土證面層和基層的強度、剛度、穩定性不受土基水溫狀況的影響基水溫狀況的影響。 b. 墊層還可墊層還可擴散擴散由基層傳遞下來的車輛由基層傳遞下來的車輛荷載應力，以減小土基由此而產生的應力和荷載應力，以減小土基由此而產生的應力和變形。變形。 c. 同同時還可防止由于路基土與基層的相時還可防止由于路基土與基層的相互摻雜污染而對基層結構性能

15、的影響。互摻雜污染而對基層結構性能的影響。 墊層對材料的強度要求不一定高，但要求墊層對材料的強度要求不一定高，但要求其具有其具有良好的水穩定性和隔溫性能良好的水穩定性和隔溫性能，一般可，一般可選用松散砂礫、工業廢渣或其他整體性材料。選用松散砂礫、工業廢渣或其他整體性材料。 為排除路面路基中滯留的自由水，確保路面結為排除路面路基中滯留的自由水，確保路面結構處于干燥或中濕狀態，需設置以下幾種墊層：構處于干燥或中濕狀態，需設置以下幾種墊層： 排水墊層排水墊層 隔水墊層隔水墊層 防凍墊層防凍墊層 隔離防污墊層隔離防污墊層 在路面設計和施工中，在路面設計和施工中，為了為了加強瀝青路面結構加強瀝青路面結構

16、層的層間接觸，避免層間滑動位移產生，保持路面層的層間接觸，避免層間滑動位移產生，保持路面結構的整體性，在基層表面以及面層間設置的瀝青結構的整體性，在基層表面以及面層間設置的瀝青或瀝青混合料聯結層；或瀝青混合料聯結層；或為了或為了防止水分浸入而在瀝防止水分浸入而在瀝青面層或基層上鋪筑的有一定厚度的瀝青混合料薄青面層或基層上鋪筑的有一定厚度的瀝青混合料薄層，統稱為層，統稱為路面功能層路面功能層。 功能層功能層 路面功能層路面功能層包括透層、粘層和封層。包括透層、粘層和封層。 透層：透層：為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合良好，在基層上噴灑液體石油瀝青或乳化瀝青良好，在

17、基層上噴灑液體石油瀝青或乳化瀝青或煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄或煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄層，也稱為層，也稱為透層瀝青或透層油。透層瀝青或透層油。 功能層功能層 路面功能層路面功能層包括透層、粘層和封層。包括透層、粘層和封層。 粘層：粘層：為加強路面瀝青層與瀝青層之間、瀝為加強路面瀝青層與瀝青層之間、瀝青層與水泥混凝土路面之間的粘結而灑布的瀝青層與水泥混凝土路面之間的粘結而灑布的瀝青材料薄層，也稱為青材料薄層，也稱為粘層瀝青或粘層油。粘層瀝青或粘層油。封層：封層：為封閉路面表面空隙、防止水分浸入而為封閉路面表面空隙、防止水分浸入而在瀝青面層或基層上鋪筑的有一定厚度的瀝青在

18、瀝青面層或基層上鋪筑的有一定厚度的瀝青混合料薄層，其中在瀝青面層表層的混合料薄層，其中在瀝青面層表層的為上封層為上封層，在瀝青面層下面、基層表面的在瀝青面層下面、基層表面的為下封層。為下封層。 功能層功能層 功能層功能層二、二、路面的等級與分類路面的等級與分類路面的分級路面的分級二、二、路面的等級與分類路面的等級與分類路面的分類路面的分類按力學特性分：按力學特性分：柔性路面、剛性路面、半剛柔性路面、剛性路面、半剛性路性路面按材料分：按材料分：水泥路面、瀝青路面、砂石路面水泥路面、瀝青路面、砂石路面路面分級路面分級o 分級依據：分級依據：道路技術標準、路面面層的使道路技術標準、路面面層的使用品質

19、、材料組成類型及其結構強度和穩定性。用品質、材料組成類型及其結構強度和穩定性。o （1 1）高級路面：）高級路面：具有強度高，剛度大，穩具有強度高，剛度大，穩定性好的特點，其使用壽命長，能承載繁重的定性好的特點，其使用壽命長，能承載繁重的交通，且平整無塵，能保證高速行車，且養護交通，且平整無塵，能保證高速行車，且養護費用少，運輸成本低，費用少，運輸成本低，但初期建設投資高，需但初期建設投資高，需采用高質量的材料修筑，一般適用于交通量大，采用高質量的材料修筑，一般適用于交通量大，行車速度高的道路。行車速度高的道路。路面分級路面分級o（2 2）次高級路面：）次高級路面：強度、穩定性及耐久性均低強度

20、、穩定性及耐久性均低于高級路面，所適應的交通量也較小，能保證于高級路面，所適應的交通量也較小，能保證車輛以較高速度行駛，車輛以較高速度行駛，但必須作經常性的養護但必須作經常性的養護和維修，其初期修建費用略低于高級路面，但和維修，其初期修建費用略低于高級路面，但使用期的養護費用較高。使用期的養護費用較高。表表1-1 路面等級及面層類型路面等級及面層類型路面等級 面層主要類型使用年限 （年）適應的道路等級高 級路 面瀝青混凝土，廠拌瀝青碎石 15高速、一級公路、城市快速路、主干路水泥混凝土 3040次 高 級路面瀝青貫入碎、礫石，路拌瀝青碎石 12汽車專用二級公路城市主干路、次干路瀝青表面處治 8

21、中級路面級配礫石、泥結碎石及其它粒料 5一般二、三級公路，城市支路低級路面加固土或改善土 5四級公路o（3）中級路面：）中級路面：一般適應于中等交通的道一般適應于中等交通的道路，其強度低，平整度差，易揚塵，行車速路，其強度低，平整度差，易揚塵，行車速度低，需經常養護、維修，運輸成本較高，度低，需經常養護、維修，運輸成本較高，但可使用當地材料，造價較低。但可使用當地材料，造價較低。o（4）低級路面：）低級路面：僅適應于交通量很少的道僅適應于交通量很少的道路，與中級路面相比，其強度更低、穩定性路，與中級路面相比，其強度更低、穩定性和平整度也差，易揚塵，只能保證低速行車，和平整度也差，易揚塵，只能保

22、證低速行車，雨季通車困難，但可大量使用當地材料，造雨季通車困難，但可大量使用當地材料，造價低。價低。三、路面分類三、路面分類o 在進行路面結構設計時，主要依據在進行路面結構設計時，主要依據路面結構在行車荷載作用下的力學特征，路面結構在行車荷載作用下的力學特征，將路面分為將路面分為柔性路面柔性路面，剛性路面剛性路面和和半剛半剛性路面性路面三類。三類。三、路面分類o （1 1）柔性路面：柔性路面：主要包括由各種主要包括由各種未經處治未經處治的粒料基層的粒料基層和和各類瀝青面層各類瀝青面層及及碎（礫）石或塊碎（礫）石或塊石面層石面層組成的路面結構。組成的路面結構。其結構的總體剛度較其結構的總體剛度較

23、小，在車輛荷載作用下，產生較大的彎沉變形，小，在車輛荷載作用下，產生較大的彎沉變形，由于其結構本身的抗彎拉強度較低，它通過各由于其結構本身的抗彎拉強度較低，它通過各結構層將車輛荷載傳遞給土基，使土基承受較結構層將車輛荷載傳遞給土基，使土基承受較大的應力作用。大的應力作用。因此，土基的強度和穩定性對因此，土基的強度和穩定性對整個路面結構有較大影響。整個路面結構有較大影響。o （2）剛性路面：剛性路面：主要指用主要指用水泥混凝土水泥混凝土作面作面層或基層的路面結構，由于其板體有較高的剛層或基層的路面結構，由于其板體有較高的剛度和抗壓強度，因而具有較大的擴散荷載的能度和抗壓強度，因而具有較大的擴散荷

24、載的能力。力。在車輛荷載作用下，土基所承受的應力較在車輛荷載作用下，土基所承受的應力較小，且水泥混凝土結構層處于彈性工作狀態，小，且水泥混凝土結構層處于彈性工作狀態，結構產生的豎向變形也較小。結構產生的豎向變形也較小。三、路面分類o （3）半剛性路面：指用半剛性路面：指用石灰、水泥石灰、水泥或或其他其他工業廢渣工業廢渣作結合料的穩定土或穩定粒料作基層作結合料的穩定土或穩定粒料作基層的路面結構。的路面結構。這類基層完工初期具有柔軟的工這類基層完工初期具有柔軟的工作特性，但隨著時間的延長，其強度逐步提高，作特性，但隨著時間的延長，其強度逐步提高，板體性增加，剛度增大，故稱之為半剛性基層。板體性增加

25、，剛度增大，故稱之為半剛性基層。三、路面分類三、路面分類o 由于半剛性基層具有一系列良好的性能，由于半剛性基層具有一系列良好的性能，且能使用當地材料，成型工藝也較簡單，目且能使用當地材料，成型工藝也較簡單，目前已成為我國高級道路的主要類型。前已成為我國高級道路的主要類型。 三、路面分類三、路面分類o 柔性路面，剛性路面和半剛性路面，柔性路面，剛性路面和半剛性路面，這種這種以力學特征為標準的分類方法主要是為了便于以力學特征為標準的分類方法主要是為了便于從功能原理和設計方法出發進行區分，并沒有從功能原理和設計方法出發進行區分，并沒有絕對的定量分界界限。絕對的定量分界界限。三、路面分類三、路面分類o

26、 近年來材料科學的發展正在逐步改變這種屬近年來材料科學的發展正在逐步改變這種屬性，如性，如水泥混凝土的增塑研究水泥混凝土的增塑研究正在使它的剛性正在使它的剛性降低而保留它的高強性質。降低而保留它的高強性質。瀝青的改性研究瀝青的改性研究使使得瀝青混凝土隨氣候而變化的力學性質趨向穩得瀝青混凝土隨氣候而變化的力學性質趨向穩定，大幅度提高其剛度。定，大幅度提高其剛度。三、路面分類三、路面分類工作任務二：認知對路面的基本要求工作任務二：認知對路面的基本要求一、影響路面的主要因素一、影響路面的主要因素二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求一、影響路面結構穩定的因素分析一、影響路面結構穩定的因素分析 o溫

27、度溫度和和濕度濕度是影響路基路面結構穩定性的最是影響路基路面結構穩定性的最重要的自然因素。重要的自然因素。o路基路面結構直接承受自然因素的影響，路基路面結構直接承受自然因素的影響，其其結構內部的溫度和濕度狀況隨自然環境的變結構內部的溫度和濕度狀況隨自然環境的變化而變化，這些變化使路基路面體系的性質化而變化，這些變化使路基路面體系的性質與狀態也發生相應變化。與狀態也發生相應變化。o路基土和路面材料路基土和路面材料的強度和剛度隨路基路的強度和剛度隨路基路面結構內溫度和濕度的變化而面結構內溫度和濕度的變化而而膨脹或收而膨脹或收縮縮。o瀝青混凝土的瀝青混凝土的動彈性模量動彈性模量隨溫度升高而急隨溫度升

28、高而急劇降低。劇降低。o路基回彈模量路基回彈模量隨濕度的增加而急劇下降。隨濕度的增加而急劇下降。o路基路面結構內溫度和濕度隨環境而變化，路基路面結構內溫度和濕度隨環境而變化，并沿著結構深度不均勻分布，在不同的時間并沿著結構深度不均勻分布，在不同的時間和不同深度處，這種脹縮變化也不相同。和不同深度處，這種脹縮變化也不相同。o溫度應力和濕度應力溫度應力和濕度應力：路基路面結構內的不：路基路面結構內的不均勻脹縮變形受到各種因素的影響而不能實均勻脹縮變形受到各種因素的影響而不能實現時，路基路面結構內由此而產生的附加應現時，路基路面結構內由此而產生的附加應力。力。o路基土和路面材料的路基土和路面材料的力

29、學性質力學性質隨溫度和濕度而隨溫度和濕度而產生變化，使路基路面結構分析和計算復雜化，產生變化，使路基路面結構分析和計算復雜化，如不能充分估計自然因素變化對路基路面結構如不能充分估計自然因素變化對路基路面結構產生的影響并在設計計算時加以考慮，路基路產生的影響并在設計計算時加以考慮，路基路面結構則有可能在車輛荷載和自然因素的共同面結構則有可能在車輛荷載和自然因素的共同作用下，提前出現損壞，從而縮短路面的使用作用下，提前出現損壞，從而縮短路面的使用壽命。壽命。o因此，進行路基路面結構分析計算時，除充分考慮因此，進行路基路面結構分析計算時，除充分考慮車輛車輛荷載荷載的影響外，還應考慮的影響外，還應考慮

30、自然因素自然因素的影響。的影響。1、路面結構內的溫度狀況、路面結構內的溫度狀況 o 大氣溫度在一年四季和每晝夜內均發生周期性大氣溫度在一年四季和每晝夜內均發生周期性的變化，受大氣直接影響的路面溫度也相應地的變化，受大氣直接影響的路面溫度也相應地產生周期性變化。產生周期性變化。o 路表溫度路表溫度變化規律與大氣溫度變化大致相同。變化規律與大氣溫度變化大致相同。o 面層面層結構內不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變結構內不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變化而呈周期性變化化而呈周期性變化，但其變化幅度隨深度的增，但其變化幅度隨深度的增加而減小，峰值也隨深度的增加而越來越滯后。加而減小，峰值也隨深度的增加而越來

31、越滯后。o溫度隨深度的變化一般呈曲線分布，面層頂面溫度隨深度的變化一般呈曲線分布，面層頂面與底面之間的溫度坡差，在一晝夜間經歷了由與底面之間的溫度坡差，在一晝夜間經歷了由頂面溫度低于底面溫度到頂面溫度高于底面溫頂面溫度低于底面溫度到頂面溫度高于底面溫度，再到頂面溫度低于底面溫度，度，再到頂面溫度低于底面溫度，即由即由負到正負到正再由正到負的循環變化再由正到負的循環變化。由這種溫度梯度的變。由這種溫度梯度的變化，具有與氣溫變化幾乎同步的周期性特點。化，具有與氣溫變化幾乎同步的周期性特點。1、路面結構內的溫度狀況路面結構內的溫度狀況 o 面層結構內不同深度處的溫度除了晝面層結構內不同深度處的溫度除

32、了晝夜間的變化外，還經歷著隨一年四季氣溫夜間的變化外，還經歷著隨一年四季氣溫變化而變化的過程。變化而變化的過程。1、路面結構內的溫度狀況路面結構內的溫度狀況 2、路面結構內溫度狀況分析、路面結構內溫度狀況分析影響路面結構內溫度狀況的因素：影響路面結構內溫度狀況的因素：o外部因素：外部因素：氣候條件（太陽輻射、氣氣候條件（太陽輻射、氣溫、風速、水和蒸發量）。溫、風速、水和蒸發量）。o內部因素：內部因素：路面結構層的熱傳導性能、路面結構層的熱傳導性能、熱容量及對輻射熱吸收能力。熱容量及對輻射熱吸收能力。o 熱傳導率：熱傳導率：單位溫度梯度情況下，單位時間單位溫度梯度情況下，單位時間內垂直通過單位面

33、積的熱量。熱傳導率的大內垂直通過單位面積的熱量。熱傳導率的大小與材料的結構、孔隙率及濕度有關。小與材料的結構、孔隙率及濕度有關。o 熱容量：熱容量：單位質量的物質產生單位溫度變化單位質量的物質產生單位溫度變化時所需要的熱量。時所需要的熱量。o 在影響路面結構內溫度狀況的內部因素和在影響路面結構內溫度狀況的內部因素和外部因素間建立起某種聯系，可預測路面結外部因素間建立起某種聯系，可預測路面結構內的溫度狀況。構內的溫度狀況。常用的方法有常用的方法有統計分析統計分析與與理論分析理論分析兩類。兩類。 o統計分析方法：統計分析方法：收集當地的氣溫和輻射熱等氣收集當地的氣溫和輻射熱等氣候資料的同時，通過埋

34、設在路面結構層內不同候資料的同時，通過埋設在路面結構層內不同深度處的深度處的測溫元件測溫元件，連續觀測一年四季路面結連續觀測一年四季路面結構內不同深度處在不同時刻的溫度變化，并將構內不同深度處在不同時刻的溫度變化，并將路面觀測到的路面結構內溫度與各氣象因素進路面觀測到的路面結構內溫度與各氣象因素進行逐步回歸分析，可建立不同深度處路面結構行逐步回歸分析，可建立不同深度處路面結構指標的回歸方程。指標的回歸方程。利用這些統計關系，由此即利用這些統計關系，由此即可根據以往的氣象資料推算路面結構層內的溫可根據以往的氣象資料推算路面結構層內的溫度狀況。度狀況。o 理論分析方法：理論分析方法：即根據即根據氣

35、象資料氣象資料用理論方法用理論方法估算路面結構內的溫度狀況。估算路面結構內的溫度狀況。o 假設路面結構內溫度在平面方向上均勻分假設路面結構內溫度在平面方向上均勻分布，則其溫度場可用一維熱傳導方程表示。布，則其溫度場可用一維熱傳導方程表示。應用不同的邊界條件和方法，求解該偏微分應用不同的邊界條件和方法，求解該偏微分方程，可得到溫度場的解析式，或直接求得方程，可得到溫度場的解析式，或直接求得不同時刻，在不同深度處的溫度值。不同時刻，在不同深度處的溫度值。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求o強度和剛度強度和剛度o水溫穩定性水溫穩定性o耐久性耐久性o表面平整度表面平整度o表面抗滑性表面抗滑性o不

36、透水性不透水性o （1）足夠的強度和剛度）足夠的強度和剛度 行駛在路面上的車輛，行駛在路面上的車輛，一方面一方面通過車輪將豎向壓力傳遞通過車輪將豎向壓力傳遞給路基路面，給路基路面，另一方面另一方面又使路面受到水平力的作用。在這些又使路面受到水平力的作用。在這些外力的作用下，路基路面結構內將產生不同性質和大小的應外力的作用下，路基路面結構內將產生不同性質和大小的應力、應變及位移，如果路基路面結構整體或某一部分強度或力、應變及位移，如果路基路面結構整體或某一部分強度或剛度不足以抵抗這些應力、應變及位移的作用，則路基路面剛度不足以抵抗這些應力、應變及位移的作用，則路基路面結構將出現結構將出現斷裂、碎

37、裂或沉陷、波浪、磨損等損壞和變形斷裂、碎裂或沉陷、波浪、磨損等損壞和變形現現象，使路況惡化，服務質量下降。象，使路況惡化，服務質量下降。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （1）足夠的強度和剛度）足夠的強度和剛度 因此，路基路面結構必須具有足夠的強度以抵因此，路基路面結構必須具有足夠的強度以抵抗荷載作用下產生的各種應力，并且有足夠的剛度抗荷載作用下產生的各種應力，并且有足夠的剛度以抵抗荷載長期作用下所產生的變形。以抵抗荷載長期作用下所產生的變形。 （2）足夠的穩定性）足夠的穩定性 路基路面結構袒露在大氣中，經常受到大氣路基路面結構袒露在大氣中，經常

38、受到大氣溫度、濕度變化的影響，而路基路面材料對于氣溫度、濕度變化的影響，而路基路面材料對于氣候和水分變化因素的影響又較為敏感，從而使其候和水分變化因素的影響又較為敏感，從而使其性能也隨之發生變化，這些變化使路基路面結構性能也隨之發生變化，這些變化使路基路面結構的強度和剛度也同時發生變化，這種變化幅度的的強度和剛度也同時發生變化，這種變化幅度的大小，稱為大小，稱為路基路面結構的穩定性。路基路面結構的穩定性。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （2）足夠的穩定性）足夠的穩定性 路基直接在天然地基上開挖或填筑而成，路基路基直接在天然地基上開挖或填筑而成，路基修建后改變了原地面的自然平衡狀態，也

39、改變了原修建后改變了原地面的自然平衡狀態，也改變了原地層結構的受力狀況，有可能使原來處于穩定狀態地層結構的受力狀況，有可能使原來處于穩定狀態的地層結構由于路基的開挖或填筑而引起不平衡，的地層結構由于路基的開挖或填筑而引起不平衡，導致路基失穩，導致路基失穩，如如路基沉陷、邊坡的滑塌，溜方和路基沉陷、邊坡的滑塌，溜方和滑坡以及邊坡的剝落和碎落滑坡以及邊坡的剝落和碎落等破壞現象。等破壞現象。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （2）足夠的穩定性）足夠的穩定性 路基路面結構在路基路面結構在地面水和地下水地面水和地下水的作用下，的作用下，其強度其強度也將發生顯著降低現象，也將發生顯著降低現象，如大

40、氣降水使路如大氣降水使路基路面結構內部濕度狀態發生變化，如低洼地帶基路面結構內部濕度狀態發生變化，如低洼地帶的矮路堤，因的矮路堤，因排水不良而引起的長期積水排水不良而引起的長期積水，將使，將使路基土軟化路基土軟化，失去承載能力失去承載能力，而山坡路基也會由，而山坡路基也會由于排水不良而引起于排水不良而引起滑坡或邊坡滑塌滑坡或邊坡滑塌；二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （2）足夠的穩定性）足夠的穩定性 水泥混凝土路面結構水泥混凝土路面結構中的水分若不能及時排中的水分若不能及時排出，將產生唧泥、錯臺等現象，進而出現板塊碎出，將產生唧泥、錯臺等現象，進而出現板塊碎裂現象，降低道路的使用壽命；

41、裂現象，降低道路的使用壽命；而瀝青路面結構而瀝青路面結構中的水分侵蝕，將引起瀝青層剝落，結構松散等中的水分侵蝕，將引起瀝青層剝落，結構松散等現象；現象；砂石路面砂石路面在雨季時，會因雨水滲入路面結在雨季時，會因雨水滲入路面結構而導致強度下降，產生構而導致強度下降，產生沉陷、波浪、車轍沉陷、波浪、車轍等病等病害。害。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 大氣溫度的周期變化對路面結構的穩定性有大氣溫度的周期變化對路面結構的穩定性有重要影響。重要影響。高溫季節高溫季節瀝青路面軟化，在車輛荷載瀝青路面軟化，在車輛荷載作用下將產生永久變形；作用下將產生永久變形；冬季低溫時冬季低溫時，又可能由，又可能

42、由于收縮變脆而開裂。于收縮變脆而開裂。水泥混凝土路面在溫度變化水泥混凝土路面在溫度變化時，板塊將發生拱脹或翹曲現象。時，板塊將發生拱脹或翹曲現象。另外，半剛性另外，半剛性基層路面結構基層路面結構在低溫情況下，將由于低溫收縮現在低溫情況下，將由于低溫收縮現象而產生大量裂縫，最終失去承載能力。象而產生大量裂縫，最終失去承載能力。而在北而在北方冰凍地區，方冰凍地區，低溫引起的路基路面不穩定則是多低溫引起的路基路面不穩定則是多方面的，如冬季凍脹、春融、翻漿等。方面的，如冬季凍脹、春融、翻漿等。 （3）耐久性）耐久性 路基路面結構在車輛荷載和氣候因素的反復路基路面結構在車輛荷載和氣候因素的反復作用下，將

43、逐漸出現作用下，將逐漸出現疲勞破壞疲勞破壞和和塑性變形塑性變形累積，累積，使道路使用性能逐年下降，路基路面材料的各項使道路使用性能逐年下降，路基路面材料的各項性能也將由于老化而衰變，這些都將增加道路養性能也將由于老化而衰變，這些都將增加道路養護工作量，縮短道路的使用壽命。護工作量，縮短道路的使用壽命。因此，因此，路基路路基路面結構必須具有面結構必須具有足夠的抗疲勞、抗老化足夠的抗疲勞、抗老化和和抗變形抗變形積累的能力。積累的能力。 二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求（4）表面平整）表面平整 不平整的路表面不平整的路表面將增大行車阻力，并使車輛將增大行車阻力，并使車輛產生附加振動，這種振動

44、作用將引起行車顛簸，產生附加振動，這種振動作用將引起行車顛簸，影響行車速度和行駛安全，并影響駕駛的平穩性影響行車速度和行駛安全，并影響駕駛的平穩性和乘車舒適性。和乘車舒適性。同時，振動作用同時，振動作用還會對路面施加還會對路面施加沖擊力，從而加劇路面和汽車機件的損壞及輪胎沖擊力，從而加劇路面和汽車機件的損壞及輪胎的磨損，并增大油料消耗。的磨損，并增大油料消耗。不平整的路表面不平整的路表面還將還將積漬雨水，加速路面的損壞。積漬雨水，加速路面的損壞。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （4）表面平整）表面平整 平整的路表面，平整的路表面，需依靠優良的施工設備、精需依靠優良的施工設備、精細的施

45、工工藝、嚴格的質量控制及經常而及時細的施工工藝、嚴格的質量控制及經常而及時的維修養護來保證，的維修養護來保證，同時，同時，路面的平整度還與路面的平整度還與整個路基路面結構和路基頂面的強度和抗變形整個路基路面結構和路基頂面的強度和抗變形能力有關，同結構層所用材料的強度、抗變形能力有關，同結構層所用材料的強度、抗變形能力及均勻性有很大的關系。能力及均勻性有很大的關系。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （4）表面平整）表面平整 強度和抗變形能力強度和抗變形能力不能滿足要求的路基路不能滿足要求的路基路面結構和面層混合料難以抵抗車輛荷載的反復面結構和面層混合料難以抵抗車輛荷載的反復作用，極易出現

46、作用，極易出現沉陷、車轍、波浪和推擠沉陷、車轍、波浪和推擠等破等破壞，從而形成不平整的路表面。壞，從而形成不平整的路表面。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （5 5）表面抗滑性能）表面抗滑性能 現代交通車速不斷提高，對路面的抗滑能現代交通車速不斷提高，對路面的抗滑能力提出了更高的要求，力提出了更高的要求，道路表面道路表面應具有應具有足夠的足夠的抗滑能力，抗滑能力，以保證在最不利情況下，車輛能高以保證在最不利情況下，車輛能高速安全行駛，而且在外界因素作用下，其抗滑速安全行駛，而且在外界因素作用下，其抗滑能力不致很快降低。能力不致很快降低。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求 （5 5

47、）表面抗滑性能）表面抗滑性能 道路表面的抗滑能力道路表面的抗滑能力可以通過采用堅硬、耐可以通過采用堅硬、耐磨、表面粗糙的粒料組成路面表層來實現，也可磨、表面粗糙的粒料組成路面表層來實現，也可以采用一些工藝措施來實現，以采用一些工藝措施來實現，如如水泥混凝土路面水泥混凝土路面表面的刷毛或刻槽等。表面的刷毛或刻槽等。此外，此外，路表面的積雪、浮路表面的積雪、浮冰、污染等也會降低路面的抗滑性能，必須及時冰、污染等也會降低路面的抗滑性能，必須及時予以清除。予以清除。二、對路面的基本要求二、對路面的基本要求工作任務三：收集公路路面設計資料工作任務三：收集公路路面設計資料一、路面設計的任務一、路面設計的任

48、務二、車輛荷載與交通調查二、車輛荷載與交通調查三、選定公路自然區劃三、選定公路自然區劃四、選擇瀝青路面使用性能的氣候分區四、選擇瀝青路面使用性能的氣候分區五、選擇路面結構設計安全等級五、選擇路面結構設計安全等級六、劃分土質路基的干濕類型六、劃分土質路基的干濕類型一、路面設計的任務一、路面設計的任務o 路面設計的路面設計的主要任務主要任務就是根據道路所在地就是根據道路所在地的交通情況、材料供應情況、施工技術條件的交通情況、材料供應情況、施工技術條件及投資水平等實際情況，為車輛全天候通行及投資水平等實際情況，為車輛全天候通行提供高速、安全、舒適、經濟的路面結構，提供高速、安全、舒適、經濟的路面結構

49、，要求路面結構在設計使用年限內，在車輛荷要求路面結構在設計使用年限內，在車輛荷載和多變的環境因素的重復交替作用下，仍載和多變的環境因素的重復交替作用下，仍具有滿足使用要求的性能。具有滿足使用要求的性能。 一、路面設計任務一、路面設計任務o 對于路面結構設計而言對于路面結構設計而言，它主要取它主要取決于決于行駛車輛軸載的大小和重復作用的行駛車輛軸載的大小和重復作用的次數，結構設計應通過多個設計方案進次數，結構設計應通過多個設計方案進行比較，選取與軸重及軸次相適應的最行比較，選取與軸重及軸次相適應的最佳方案，佳方案，路面結構設計的主要內容包括路面結構設計的主要內容包括如下幾個方面：如下幾個方面：主

50、要內容包括如下幾個方面：主要內容包括如下幾個方面： o （1）面層和其他各層結構的類型選擇：面層和其他各層結構的類型選擇：根根據道路等級、環境條件、路基潮濕類型及強據道路等級、環境條件、路基潮濕類型及強度、筑路材料和施工技術條件等情況進行選度、筑路材料和施工技術條件等情況進行選擇。擇。如為適應大交通量，重軸載汽車行駛的如為適應大交通量，重軸載汽車行駛的道路需要，應選擇高標準的路面結構，而對道路需要，應選擇高標準的路面結構，而對交通量較小，重軸汽車少的道路，則無需采交通量較小，重軸汽車少的道路，則無需采用標準過高的路面結構。用標準過高的路面結構。主要內容包括如下幾個方面：主要內容包括如下幾個方面

51、： o （2）結構層組合設計：結構層組合設計：體系理論確定各結體系理論確定各結構層的厚度和結構組合。構層的厚度和結構組合。o （3）結構層材料組成設計：結構層材料組成設計：路面結構層材路面結構層材料多為混合料，應根據當地環境條件、強度要料多為混合料，應根據當地環境條件、強度要求等進行混合料組成材料的配合比設計。求等進行混合料組成材料的配合比設計。 （4 4）排水設計：排水設計：必須綜合考慮道路的路線走向、必須綜合考慮道路的路線走向、路基橫斷面類型、路面類型等因素，組成完整而暢路基橫斷面類型、路面類型等因素，組成完整而暢通的排水系統，以保證路基路面的整體穩定性和行通的排水系統，以保證路基路面的整

52、體穩定性和行車安全。車安全。 （5 5）技術經濟評價：技術經濟評價：對于多個比較方案，根據對于多個比較方案，根據已有的統計資料作結構設計可靠度分析，對使用年已有的統計資料作結構設計可靠度分析，對使用年限內的投資效益和社會效益等進行綜合評價，選擇限內的投資效益和社會效益等進行綜合評價，選擇最佳方案。最佳方案。主要內容包括如下幾個方面：主要內容包括如下幾個方面： 一、路面設計的任務一、路面設計的任務 路面設計工作的具體任務是路面設計工作的具體任務是：（：（1）交通量）交通量調查、分析與預測；（調查、分析與預測；（2）公路沿線自然因素調）公路沿線自然因素調查；（查；（3）選擇路面結構層原材料；（）選

53、擇路面結構層原材料；（4）路面）路面混合料配合比設計；（混合料配合比設計；（5）路面材料參數的測試）路面材料參數的測試與確定；（與確定；（6）路面結構組合設計與厚度計算；）路面結構組合設計與厚度計算；（7）路面排水系統設計和其他路面工程設計等；）路面排水系統設計和其他路面工程設計等；（8）路面結構方案的技術經濟綜合必選，提出）路面結構方案的技術經濟綜合必選，提出推薦方案；（推薦方案；（9）繪制路面結構圖）繪制路面結構圖 二、車輛荷載與交通調查二、車輛荷載與交通調查 1、車輛的分類、車輛的分類 汽車的總質量通過車軸與車輪傳遞給路面，汽車的總質量通過車軸與車輪傳遞給路面，所以路面結構的設計主要以軸

54、重作為荷載標準。所以路面結構的設計主要以軸重作為荷載標準。 2、路面設計使用的汽車參數、路面設計使用的汽車參數 車身的全部重力都是通過車軸上的車輪傳給車身的全部重力都是通過車軸上的車輪傳給路面，軸重的大小直接關系到路面結構的設計路面，軸重的大小直接關系到路面結構的設計承載力與結構強度。承載力與結構強度。二、車輛荷載與交通調查二、車輛荷載與交通調查 3、汽車荷載對路面作用分析、汽車荷載對路面作用分析 在路面設計時，一般考慮車輛荷載的下列因素在路面設計時，一般考慮車輛荷載的下列因素（1）汽車在路面上有停駐、行駛、制動、轉向等狀態，隨著汽車在路面上有停駐、行駛、制動、轉向等狀態，隨著汽車在路面上運動

55、狀態變化，車輪荷載的作用方向和作汽車在路面上運動狀態變化，車輪荷載的作用方向和作用力大小也將有所變化；（用力大小也將有所變化；（2）汽車停駐在路面上只考）汽車停駐在路面上只考慮車輪對路面的垂直作用力慮車輪對路面的垂直作用力P；（；（3）汽車行駛時對路面）汽車行駛時對路面除了除了P還有水平力還有水平力Q；（；（4）汽車在不平整路面上還有振）汽車在不平整路面上還有振動力和沖擊力動力和沖擊力。二、車輛荷載與交通調查二、車輛荷載與交通調查 4、交通調查與輪跡橫向分布、交通調查與輪跡橫向分布 1）交通量調查：）交通量調查：單位時間內通過公路某一單位時間內通過公路某一橫斷面的往返車輛數稱為交通量。路面設計

56、采橫斷面的往返車輛數稱為交通量。路面設計采用年平均日（晝夜）交通量。用年平均日（晝夜）交通量。 2）輪跡橫向分布規律：）輪跡橫向分布規律：路面使用壽命不直路面使用壽命不直接與交通量發生關系，而是與車輪實際作用次接與交通量發生關系，而是與車輪實際作用次數（數（指在路面某一點上車輪碾壓的實際次數指在路面某一點上車輪碾壓的實際次數）有關。有關。二、車輛荷載與交通調查二、車輛荷載與交通調查 4、交通調查與輪跡橫向分布、交通調查與輪跡橫向分布 有研究發現：有研究發現：一是路面寬度內各部分經受的車輪碾一是路面寬度內各部分經受的車輪碾壓次數不均等；二是路面中間部分車輪碾壓概率值最大。壓次數不均等；二是路面中

57、間部分車輪碾壓概率值最大。 因此，因此，為了考慮以上因素影響，在路面設計時，必為了考慮以上因素影響，在路面設計時，必須對路面全寬范圍車輪實際作用總次數乘上一個系數，須對路面全寬范圍車輪實際作用總次數乘上一個系數，使之折算為相應于不同寬度（或不同車道數）的路面行使之折算為相應于不同寬度（或不同車道數）的路面行車最集中部分的車輪實際作用次數，該系數稱為車最集中部分的車輪實際作用次數，該系數稱為輪跡橫輪跡橫向分布系數（車道系數）。向分布系數（車道系數）。三、選定公路自然區劃三、選定公路自然區劃 我國幅員遼闊，各地自然條件和道路工程性我國幅員遼闊，各地自然條件和道路工程性質差異很大，為此按自然條件大致

58、相近劃分為質差異很大，為此按自然條件大致相近劃分為主，使在同一區劃內從事公路規劃、設計、施主，使在同一區劃內從事公路規劃、設計、施工及管理有許多共性因素可相互參照。我國現工及管理有許多共性因素可相互參照。我國現行的行的公路自然區劃標準公路自然區劃標準（JTJ003-86）分）分三三級區劃：級區劃：一級區劃一級區劃根據地理、地貌、氣候、土根據地理、地貌、氣候、土質等因素將我國劃分為質等因素將我國劃分為7個大區；個大區；二級區劃二級區劃以氣以氣候和地形為主導因素；候和地形為主導因素；三級區劃三級區劃則以行政區域則以行政區域作為界限。作為界限。三、選定公路自然區劃三、選定公路自然區劃 根據根據198

59、7年交通部的年交通部的公路自然區劃標準公路自然區劃標準（JTJ003-86）分）分三級區劃：三級區劃： 一級區劃一級區劃根據地理、地貌、氣候、土質等因根據地理、地貌、氣候、土質等因素將我國劃分為素將我國劃分為7個大區；個大區； 二級區劃二級區劃以氣候和地形為主導因素；以氣候和地形為主導因素； 三級區劃三級區劃則以行政區域作為界限。則以行政區域作為界限。三、選定公路自然區劃三、選定公路自然區劃 一級自然區一級自然區 根據全國大范圍內對公路根據全國大范圍內對公路建設具有控制作用的地理建設具有控制作用的地理氣候因素，并適當氣候因素，并適當考慮土質和其他自然因素，將全國劃分為凍土、考慮土質和其他自然因

60、素，將全國劃分為凍土、溫濕、干濕過渡、濕熱、潮暖、干旱和高寒七溫濕、干濕過渡、濕熱、潮暖、干旱和高寒七個大區。個大區。 在該七個自然區內，路基路面結構設計應在該七個自然區內，路基路面結構設計應重點考慮的特點各不相同。重點考慮的特點各不相同。三、選定公路自然區劃三、選定公路自然區劃 （1）I區區 北部多年凍土區北部多年凍土區 該區北部為連續分布該區北部為連續分布的多年凍土，南部為島狀分布多年凍土。對于地沼地的多年凍土，南部為島狀分布多年凍土。對于地沼地帶多年凍土層，應使路基下部保持凍結狀態而不受到帶多年凍土層，應使路基下部保持凍結狀態而不受到大氣熱量的影響，保溫是道路設計的重要原則。大氣熱量的影