道路-路基路面基础

概述
二.公路自然区划
按地理地貌及气候的差异性，道路工程特征的相似性， 地表气候区域分异性及自然气候要素的基本原则进行 公路自然区划，分为三个等级。
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一级区划：全国范围，地理气候条件


北部多年冻土区
东部湿润季冻区


黄土高原干湿过渡区
东南湿热区


西南潮暖区
西北干旱区
青藏高寒区
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作天然地基。
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（二）土的构造
同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征称为土的
构造。 1. 层状构造：土层由不同的颜色，不同的粒径的土 组成层理，平原区的层理常为水平方向。 2. 分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近，如 砂、卵石层为分散构造。
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3. 结核状构造：在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核， 含有砂石的冰绩粘土等。 4. 裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂隙，硬 塑与坚硬状态的粘土，裂隙强度低，渗透性高，工 程性质差。
较繁重的车辆荷载作用。

（2）沥青混合料：以碎石为集料，沥青作结合料，
分上下两层铺筑，上层采用较细的集料，沥青量较多，
混合料密实而透水性小，下层则采用较粗集料，空隙
含量较多，沥青贯入碎石，用作面层时，应加封层， 这种面层属次高级路面。
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（3）碎（砾）石混合料：以土作为结合料的各种
碎石或（砾石）混合料，如泥结碎石和级配砾石等，
道路路基路面结构
概述
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路基和路面是供汽车行驶的主要道路工程结构物 路基：在地面上按路线的平面位置和纵坡要求开挖或
堆填成一定断面形状的土质或石质结构物，是道路的
主体，路面的基础。 路面：由各种不同的材料，按一定的厚度与宽度分层 铺筑在路基顶面上的结构物，以供汽车直接在其表面 上行驶。
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1.1 对路基和路面的基本要求
结构层形成硬路肩，以承受偶然的车轮荷载。
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1.3 路面分类与分级 一.路面分类
根据前面所述，路面是用各种材料按不同配置方 法和施工方法修筑而成，根据不同的使用目的可 作不同的分类。
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（一）按材料和施工方法分类（五大类）
★
碎（砾）石类：用碎（砾石）按嵌挤原理或Leabharlann Baidu佳
级配原理配料铺压而成的路面，一般用作面层、基
结构整体强度，避免面层沿基层滑移推挤，以及具有足够
的水稳性。
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修筑基层用的材料有：
★
各种结合料（如石灰，水泥或沥青等）稳定性碎（砾）
石混合料。
★
各种工业废渣混合物：如化铁炉溶渣（水淬渣），煤
渣或粉煤灰等石灰（石灰类渣）组成的混合料（二渣） 或外掺碎石或土的混合料（三渣或二灰土）
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★
各种碎砾石混合料或天然砾石。 片石、块石或圆石。
★
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（三）垫层：介于基层和土基之间的层次
作用：改善土基的温度和湿度状况，保证面层和
基层的强度稳定性和抗冻胀能力。扩散由基层传来 的荷载应力，减少土基所产生的变形，季节性冰冻
地区和土基水温状况不良时设置。
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材料：强度要求不一定高，其水稳性要好。
松散颗粒材料（透水性垫层）：如砂、砾石、炉渣、 片石、锥形块石等。
典型的路基横断面：路堤、路堑、半填半挖。它们由
路基的边坡，路肩（人行道），车行道，分隔带以及
支档和排水构造物等组成。
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（一）路堤
路基顶面高于原地面的填方路基
根据填土高度分为： 高路堤（大于：土质18m，石质20m） 矮路堤（1.0~1.5m） 一般路堤（1.5~18m）
断面有路基顶宽、边坡坡度、护坡道、取土坑或边沟，
不同的风化作用，形成不同性质的土
风化作用有三种：物理风化、化学风化、生物风化
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1.物理风化 岩石受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度、湿度变化，不 均匀膨胀与收缩，使岩石产生裂缝，崩解为碎块，这
种风化作用，只改变颗粒大小与形状，不改变矿物成
分，称为物理风化。由物理风化生成的为粗颗粒土，
如碎石、卵石、砾石、砂土等，呈松散状态，总称无
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3. 絮状结构（二级蜂窝结构） 粒径小于0.005mm的粘土颗粒，在水中悬浮并在 水中运动时，形成小链环状的土集粒下沉，这种小 链碰到另一小链环被吸引，形成链环的絮状结构。
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上述三种结构中，以密实的单粒结构土的工程性质最
好，蜂窝的结构其次，絮状结构最差。后两种土，如
因扰动破坏天然结构，则强度低，压缩性大，不可用
一.对路基的基本要求 路基是道路的基本结构物，一方面要保证汽车行驶 的通畅与安全，另一方面要支持路面承受行车荷载 的作用。 提出两项基本要求：
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路基结构物的整体必须具有足够的稳定性
直接位于路面下的那部分路基（有时称作土基），
必须具有足够的强度，抗变形能力（刚度）和水温 稳定性
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二.对路面的基本要求
路面直接承受行车荷载的作用
作用：能够担负汽车的荷载而不破坏；其次保证道路
全天候安全通车，保证车辆有一定的行驶速度。 基本要求： 强度，刚度和稳定性 抗滑性 平整度 少尘
耐久性
噪声低
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1.2 路基和路面结构的组成和层次划分 一.路基：路堤、路堑、半填半挖
路基主要由土、石材料在原地面上修筑（堆填或开挖） 而成，结构简单。
地表径流。挖方弃土可堆在路堑下方。边坡坡面易风化或 有碎落物时，在坡脚处设置0.5~1.0m的碎落平台，坡面 可采用防护措施。
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（二）路堑：全部由地面开挖出的路基 分全路堑、半路堑（台口式）、半山洞
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（三）半填半挖 横断面上部分为挖方，下部分为填方的路基。 通常出现在地面横坡较陡处。
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二.路面结构：面层、基层、垫层
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二.土的结构和构造
（一）土的结构 土颗粒之间的相互排列和联结形式称为土的结构 1. 单粒结构 粗颗粒土，如卵石、砂等，在沉积的过程中，每个 颗粒在自重作用下，单独下沉，达到稳定状态。
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2. 蜂窝结构 当土的颗粒较细（粒径在0.02~0.002mm范围）， 在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒之 间的分子引力大于颗粒自重，则下沉被吸引不再下 沉，形成很大孔隙的蜂窝状结构。
支档结构、坡面防护等。
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低矮路堤的边坡采用单坡形式，高路堤和沿河浸水路堤的边 坡采用上陡下缓的折线形式，或者台阶形式，在边坡中部设 置宽1m以上的平台（护坡道）。低矮路堤的两侧设置边沟， 以拦截和排除流向路堤的地表径流。路堤由两侧取土坑填筑 而路基边缘与取土坑底高差大于2m时，在路堤坡脚设置宽 1m以上的护坡道。高路堤或浸水路堤的边坡，采取适当的坡
二级区划：
在一级区划内，根据地貌类型，水湿状态及道路自
然病害等因素，划分为33个二级区和19个副区。 三级区划： 在二级区划内进一步区划而得，结合当地具体条件 划分。
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1.5 土的物理性质及工程分类 一.土的生成
地球表面30～80ｋｍ厚的范围是地壳，地壳中原来 整体坚硬的岩石经过风化、剥蚀、搬运、沉积，形成 固体矿物、水和气体的集合体称为土。
其顶面宜设置成为沙土磨耗层和松散保护层，这类面
层只能承受中等和轻交通，属于中级和低级路面。

（4）水泥混凝土嵌锁式块料：整齐或半整齐块石，
这类面层能承受较重的荷载，但平整度较差。
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（二）基层
位于面层之下，路面结构中的承重部分，承受由面层传来 的车轮荷载垂直压力，并把它向下面层次扩散分布的层次。 应具有足够的抗压强度和扩散应力的能力，应有平整的路 面，保证面层的厚度均匀，与面层结合良好，以提高路面
特点：强度低，水稳性和平整度都差，易扬尘，低
速行车，适应交通量小，雨季不能通车，造价低，
要求经常养护修理，运输成本很高。
适用：四级公路。
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1.4 道路的自然区划 一.道路自然区划的缘由
各种气候、地形、地貌、水文、地质条件等差别很
大，对道路构筑物产生的影响和可能造成的危害也
是各不相同的。 例如：季节性冰冻的地区的道路病害主要是冻胀与 翻浆。
（一）面层 直接承受自然影响和行车作用的层次。也可分面层上、 下层或面层上、中、下层。 承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力作用， 受到降水的侵蚀和温度变化的影响，应具有较高的结
构强度、抗变形能力，耐磨、透水性好，表面良好的
平整度和粗糙度以抗滑。
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组成面层的面料：

（1）水泥混凝土：具有较高的强度和刚度，能承受
作用：防止面层沿基层表面滑移，或防止基层裂缝直接
影响面层开裂等结构性能的要求。
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磨耗层、保护层、联结层为附属层次，养护措施。 下面层次比上一层次每侧至少宽出0.25cm，路面外侧 至路基边缘之间应用土培填形成路肩，从横向支承路 面，供临时停车、堆放养路材料、行人行走。在路肩 靠近车行道的某一宽度范围内，加铺一定强度的路面
面防护和加固措施，为收缩高路堤的坡脚以减少填方数量或
少占用土地，可设置支档结构物。
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（二）路堑：全部由地面开挖出的路基 分全路堑、半路堑（台口式）、半山洞
挖方边坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方
边坡的坡脚处设置边沟以汇集和排除路基范围内的地表径
流。路堑的上方应设置成截水沟以拦截和排除流向路基的
特点：结构强度高，使用寿命长，适应较大的交通量、
平整无尘，能保证高速行车。
适用：高速公路，一、二级公路及城市快速路，主干
路和次干路。
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（二）次高级路面：沥青贯入式，热拌沥青碎石混合 料、乳化沥青碎（砾）石混合料、沥青碎（砾）石表
面处治和半整齐块石等面层所组成的路面。
特点：强度稍差，使用寿命略短，适应交通量小些， 行车速度较低。 适用：二、三级公路及城市次干路，支路和街坊道路。
注：用水泥、石灰等无机结合料处治的碎（砾）石及含有水硬性结合料
的工业废渣修筑的基层，在前期具有柔性路面的力学性质，后期：刚性
结构层，板体性增强，最终抗弯拉强度和弹性模量较刚性结构层低称为 半刚性路面。
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二.路面等级的划分
（一）高级路面：包括由水泥混凝土、沥青混凝土碎 石混合料、整齐块石、条石，预制水泥混凝土联锁块 等面层所组成的路面。
整体性材料（稳定类垫层）：水泥、石灰稳定土。
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（四）土基：路基顶部的土层，路面的基础
承受由路面传递下来的车轮荷载及路面的自重，原状 土的路堑（挖方）或拢动土填筑的路堤（填方）。 路堤材料应水稳性好，压缩性小，便于施工压实。可 用运距较短的土、石材料，或将路基顶面下一定深度 内的土层压实至规定的要求。
弯拉强度较低，车轮荷载通过各种结构层向下传递到
土基，使土基受到较大的单位压力。土基的强度，刚 度和稳定性对路面结构整体强度有较大影响。
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刚性路面：水泥混凝土作面层或基层的路面结构
水泥混凝土的强度，特别是抗弯拉（抗折）强度，比 其他各种路面材料高得多。弹性模量也较其他各种路 面材料大得多，呈现较大的刚性。
层。
★
结合料稳定类：掺加各种结合料，使各种土、碎
（砾）石混合料或工业废渣的工程性质改善，成为
具有较高强度和稳定性的材料，经铺压而成的路面， 用作基层、垫层。
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★
沥青类：在矿质材料中，以各种方式掺入沥青材料
修筑而成的路面，可作面层、基层。
★
水泥混凝土类：以水泥与水合成水泥浆为结合料，
碎（砾）石为骨料，砂为填充料，经拌和，摊铺，震
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（五）磨耗层：耐磨性差的砂石路面设置砂砾石， 石屑等坚硬的细粒料与粘土拌和后铺成（2-3cm）
作用：改善行车条件，延长使用寿命
（六）保护层：粗砂或砂土混合料铺成（≤1cm）
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（七）防滑磨耗层： 沥青路面铺设沥青砂，沥青石屑（2-3cm） （八）联结层：
高等级路面，在基层或面层之间铺设沥青混合料
粘性土。
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2.化学风化 岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质接触，使岩石 碎屑发生化学变化，改变了原来组成矿物的成分，产 生一种新的成分——次生矿物。土的颗粒变得很细， 具粘结力，如粘性土、粉质粘土。
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3.生物风化 由动植物和人类活动对岩体的破坏，称为生物风化， 矿石成分没有变化。例如开山打隧道等活动形成的 土。
概述
（三）中级路面：水结、泥结和级配碎（砾）石，礓石 （一种不透水的矿石，块状或颗粒状）、碎砖和不整齐 块石等面层组成的路面。
特点：强度低，使用期限短，平整度差，易扬尘，仅适
应较小的交通量，行车速度低，需要经常维修或补充材 料，造价低，养护工作量大，运输成本较高。 适用：三、四级公路。
概述
（四）低级路面：各种粒料或当地材料改善的土所 筑成的路面：炉渣土，砾石土，砂砾土等。
捣和养生而成的路面，可作面层、基层。
★
块料类：用整齐、半整齐块石或预制水泥混凝土块
铺砌，并用砂嵌缝后碾压而成的路面，用作面层。
概述
（二）按路面力学特性分类
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柔性路面：主要包括用各种基层（水泥混凝土除外）
和各类沥青面层，碎（砾）石面层、块料面层所组成
的路面结构。
在荷载作用下所产生弯沉变形较大，路面结构本身抗