前言 《路基路面工程》是髙等学校土木工程领域中公路工程、城市道路工程、桥梁隧道工程、机 场工程等专业的重要必修课。课程涉及的内容广泛并与工程实践联系密切,具有一定的地区 特点 本书力争反映本领域最新的科学技术成就,吸收国内外成功的经验和成熟的理论与方法,并 且以我国最新出版的有关工程技术标准、规范为依据叙述路基路面工程中的关键技术,以达 到理论联系实际的目的。 与路基路面工程相关的科学很多,如材料科学、岩土工程、结构分析、管理科学等,从高等 学校本科教育的培养目标出发,本书尽量对相关科学的基本概念、基本理论叙述清楚,若需 要引用更为深刻的内容,则授课时,可以在保证主干教学内容的前提之下,适当补充加强。 本课程是一门理论与实践并重,工程性较强的课程,讲授本课程除了系统的课堂教学之外, 应配合组织实地参观、实物鉴别、课程作业、施工实习等辅助教学环节,以提高学生的感性 认识和系统的接受能力 本书是根据高等学校路桥及交通工程专业教学指导委员会于1994年10月召开的教材编写大 纲审定会议,审议通过的《路基路面工程》教材编写大纲编写的。全书共十七章,第一、二、 三章由东南大学邓学钧编写,第四、五、六、十一、十二、十五、十六、十七章由东南大学 黄晓明编写,第七、八、九、十、十三、十四、十八章由东南大学黄卫编写 全书由东南大学邓学钧主编,并担任全书统稿工作,由西安公路交通大学张登良主审。 本书采用国家法定计量单位,即国际单位制(SI)。进行公制与国际单位制换算时,为计算简 便,重力加速度一律取为10m/s2。本书如有未尽善之处,希望有关院校师生及读者提出 宝贵意见,以便及时修改完善 邓学钧 1999年5月于东南大学 第一章总论 §1-1道路工程发展概况 中国是一个有5000多年文明史的国家。在这历史的长河中,我国勤劳、智慧的各族人民,在 道路,桥梁的修建和车辆制造以及交通管理等方面,都取得过辉煌的成就,是我国古代灿烂 文化的一部分。道路交通对于繁荣经济和交流文化,对于维护民族团结和国家统一,都作出 了巨大贡献。中国古代道路和桥梁建筑,在世界上曾处于过领先地位,在世界道路交通史上 留下了光辉的篇章 根据《史记》记载,早在4000多年前,中国已有了车和行车的路。商代(约公元前16世纪 约公元前1066年)开始有驿道传送。西周(公元前1066年一一公元前771年)开创了以都市 为中心的道路体系,还建立了比较完善的道路管理制度。秦代(公元前221年一一公元前206 年)修驰道、直道,建立了规模宏大的道路交通网,总里程约有1万2千多公里。西汉时期(公 元前206年——公元前23年)设驿亭3万处,道路交通呈现出更加繁荣的景象。特别是连接 欧亚大陆的“丝绸之路”的开通,为东西方经济文化交流作出了贡献。唐代(公元618-—907 年)是中国古代经济和文化的昌盛时期,建成了以长安城(今西安)为中心约2万2千多公里的 驿道网;到了宋、元、明、清各代(公元960——-1911年)道路交通又有发展。 尽管中国曾经创造了领先于世的古代道路文化。但是由于长期的封建制度和近百年帝国主义 列强的侵略和掠夺,束缚了生产力的发展,中国公路的兴建迟至本世纪初才开始,并且在旧 中国发展十分缓慢。 清末,在原有驿道上修建了一些很简陋的公路。1912--1949年中华民国时期,公路有了初 步发展。全国先后共修建了13万公里。这些公路大多标准很低,设施简陋,路况很差。到 1949年能够维持通车的仅有8万公里,全国有1/3的县不通公路,西藏地区没有一条公路
前言 《路基路面工程》是高等学校土木工程领域中公路工程、城市道路工程、桥梁隧道工程、机 场工程等专业的重要必修课。课程涉及的内容广泛并与工程实践联系密切，具有一定的地区 特点。 本书力争反映本领域最新的科学技术成就，吸收国内外成功的经验和成熟的理论与方法，并 且以我国最新出版的有关工程技术标准、规范为依据叙述路基路面工程中的关键技术，以达 到理论联系实际的目的。 与路基路面工程相关的科学很多，如材料科学、岩土工程、结构分析、管理科学等，从高等 学校本科教育的培养目标出发，本书尽量对相关科学的基本概念、基本理论叙述清楚，若需 要引用更为深刻的内容，则授课时，可以在保证主干教学内容的前提之下，适当补充加强。 本课程是一门理论与实践并重，工程性较强的课程，讲授本课程除了系统的课堂教学之外， 应配合组织实地参观、实物鉴别、课程作业、施工实习等辅助教学环节，以提高学生的感性 认识和系统的接受能力。 本书是根据高等学校路桥及交通工程专业教学指导委员会于 1994 年 10 月召开的教材编写大 纲审定会议，审议通过的《路基路面工程》教材编写大纲编写的。全书共十七章，第一、二、 三章由东南大学邓学钧编写，第四、五、六、十一、十二、十五、十六、十七章由东南大学 黄晓明编写，第七、八、九、十、十三、十四、十八章由东南大学黄卫编写。 全书由东南大学邓学钧主编，并担任全书统稿工作，由西安公路交通大学张登良主审。 本书采用国家法定计量单位，即国际单位制(SI)。进行公制与国际单位制换算时，为计算简 便，重力加速度一律取为 10m/s 2。本书如有未尽善之处，希望有关院校师生及读者提出 宝贵意见，以便及时修改完善。 邓学钧 1999 年 5 月于东南大学 第一章总论 §1-1 道路工程发展概况 中国是一个有 5000 多年文明史的国家。在这历史的长河中，我国勤劳、智慧的各族人民，在 道路，桥梁的修建和车辆制造以及交通管理等方面，都取得过辉煌的成就，是我国古代灿烂 文化的一部分。道路交通对于繁荣经济和交流文化，对于维护民族团结和国家统一，都作出 了巨大贡献。中国古代道路和桥梁建筑，在世界上曾处于过领先地位，在世界道路交通史上 留下了光辉的篇章。 根据《史记》记载，早在 4000 多年前，中国已有了车和行车的路。商代(约公元前 16 世纪— —约公元前 1066 年)开始有驿道传送。西周(公元前 1066 年——公元前 771 年)开创了以都市 为中心的道路体系，还建立了比较完善的道路管理制度。秦代(公元前 221 年——公元前 206 年)修驰道、直道，建立了规模宏大的道路交通网，总里程约有 1 万 2 千多公里。西汉时期(公 元前 206 年——公元前 23 年)设驿亭 3 万处，道路交通呈现出更加繁荣的景象。特别是连接 欧亚大陆的“丝绸之路”的开通，为东西方经济文化交流作出了贡献。唐代(公元 618——907 年)是中国古代经济和文化的昌盛时期，建成了以长安城(今西安)为中心约 2 万 2 千多公里的 驿道网；到了宋、元、明、清各代(公元 960——1911 年)道路交通又有发展。 尽管中国曾经创造了领先于世的古代道路文化。但是由于长期的封建制度和近百年帝国主义 列强的侵略和掠夺，束缚了生产力的发展，中国公路的兴建迟至本世纪初才开始，并且在旧 中国发展十分缓慢。 清末，在原有驿道上修建了一些很简陋的公路。1912——1949 年中华民国时期，公路有了初 步发展。全国先后共修建了 13 万公里。这些公路大多标准很低，设施简陋，路况很差。到 1949 年能够维持通车的仅有 8 万公里，全国有 1/3 的县不通公路，西藏地区没有一条公路
汽车运输是从1901年由国外输入第一辆汽车开始的。到1949年汽车保有量约5万辆,且大 多数已破旧不堪,全国大部分地区主要还是依靠人力和畜力运输。 1949年建国以来,我国进入了社会主义建设的伟大时代。由于工农业生产迅速发展,人民生 活逐步提高,尤其是建立和发展了汽车工业和石油工业,使我国公路交通事业得到了迅速的 发展。特别是1978年以后,国家执行了以经济建设为中心的政策,开始了建设有中国特色的 社会主义的新时期。公路建设也开创了崭新的局面。到1998年底,全国公路通车里程达到 126万公里,其中高速公路总里程为6258万公里,全国汽车保有量约为1500万辆。公路运 输已渗入到经济建设和社会生活的各个方面,在国民经济中占有越来越重要的地位 自80年代中期开始,中国大陆兴建高速公路,十年来,陆续投入运行的主要高速公路有京石 京津塘、沈大、合宁、济青、开洛、广深、太旧、合芜、成渝、沪宁、桂柳、呼包、哈大 泉夏、石安、安新等二十余条线路,总里程为6258公里。高速公路的建设和使用,为汽车快 速、高效、安全、舒适地运行提供了良好的条件,标志着我国的公路运输事业和科学技术水 平进入了一个崭新的时代 路基路面直接承受行驶车辆的作用,是道路工程的重要组成部分,通常都根据车辆行驶的需 要,选用优质材料建成。如我国古代曾以条石、块石或石板等铺筑道路路面,以提供人畜以 及人力、兽力车辆的运行。欧洲在公元前3500年,在美索不达米亚( Mesopotamia),继发明 了车轮后不久,即用石料修筑了第一条有硬质路面的道路。进入二十世纪后,随着汽车工业 和交通运输的发展,现代化公路的路基路面工程逐步形成了新的学科分支。它主要研究公路 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 半个世纪以来,我国广大道路工程科技工作者,从我国实际和建设需要出发,引进外国先进 技术,刻苦钻研、反复实践,在路基路面工程建设和科学研究中,取得了许多突破性的系列 成果。现作简要介绍: 公路自然区划〖ZZ)〗。我国幅员辽阔,各地自然条件和道路的工程性质差异很大。为此将 自然条件大致相近者划分为区,在同一区划内从事公路规划、设计、施工、管理时,有许多 共性因素可以相互参照。我国现行的《公路自然区划标准》分三级区划,一级区划是根据地 理、地貌、气候、土质等因素将我国划分为七个大区,二级区划以气候和地形为主导因素, 级区划以行政区域作为界限。 土的工程分类。土是填筑公路路基的主要材料,由于天然成因的差异,不同的路基土表现出 截然不同的工程特性。我国依据土颗粒组成特征、土的塑性指标(塑限、液限和塑性指数)、 土中有机质存在情况,将公路用土按不同的工程特性划分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊 土四大类,并细分为十一种土。确认土的类别需应用标准的仪器,按统一的规程进行测试界 定。为了在野外勘查中能对不同土类作鉴别,系统地总结了“简易鉴别、分类和描述”的方 法与细节 路基强度与稳定性。路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性,我国较早就确定 以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标,并形成了成套的室内外试验标准方法与 仪器。为了在施工中以物理量指标控制工程质量从而保证达到规定的强度指标,广泛开展了 不同土种的最佳含水量与最大密实度相关关系的研究,并且统一以重型击实试验法作为基本 控制标准。为了提高路基的强度与稳定性,根据不同类别土壤的特性,研究了粒料加固、石 灰加固、水泥加固、专用固化剂加固等行之有效的技术措施。在多年冻土地区、膨胀土地区 沙漠地区、黄土地区、盐渍土地区等特殊地区,通过硏究采用各种有效技术修建公路路基取 得十分宝贵的经验。 髙路堤修筑技术与支档结构。为了提髙髙路堤路基的稳定性,硏究提岀的技术措施包括减轻 路堤自重,采用轻质粉煤灰,或采用轻质塑料块修筑路基;修筑轻型路基支档结构,特别是
汽车运输是从 1901 年由国外输入第一辆汽车开始的。到 1949 年汽车保有量约 5 万辆，且大 多数已破旧不堪，全国大部分地区主要还是依靠人力和畜力运输。 1949 年建国以来，我国进入了社会主义建设的伟大时代。由于工农业生产迅速发展，人民生 活逐步提高，尤其是建立和发展了汽车工业和石油工业，使我国公路交通事业得到了迅速的 发展。特别是 1978 年以后，国家执行了以经济建设为中心的政策，开始了建设有中国特色的 社会主义的新时期。公路建设也开创了崭新的局面。到 1998 年底，全国公路通车里程达到 126 万公里，其中高速公路总里程为 6258 万公里，全国汽车保有量约为 1500 万辆。公路运 输已渗入到经济建设和社会生活的各个方面，在国民经济中占有越来越重要的地位。 自 80 年代中期开始，中国大陆兴建高速公路，十年来，陆续投入运行的主要高速公路有京石、 京津塘、沈大、合宁、济青、开洛、广深、太旧、合芜、成渝、沪宁、桂柳、呼包、哈大、 泉夏、石安、安新等二十余条线路，总里程为 6258 公里。高速公路的建设和使用，为汽车快 速、高效、安全、舒适地运行提供了良好的条件，标志着我国的公路运输事业和科学技术水 平进入了一个崭新的时代。 路基路面直接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成部分，通常都根据车辆行驶的需 要，选用优质材料建成。如我国古代曾以条石、块石或石板等铺筑道路路面，以提供人畜以 及人力、兽力车辆的运行。欧洲在公元前 3500 年，在美索不达米亚(Mesopotamia)，继发明 了车轮后不久，即用石料修筑了第一条有硬质路面的道路。进入二十世纪后，随着汽车工业 和交通运输的发展，现代化公路的路基路面工程逐步形成了新的学科分支。它主要研究公路， 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。 半个世纪以来，我国广大道路工程科技工作者，从我国实际和建设需要出发，引进外国先进 技术，刻苦钻研、反复实践，在路基路面工程建设和科学研究中，取得了许多突破性的系列 成果。现作简要介绍： 公路自然区划〖ＺＺ）〗。我国幅员辽阔，各地自然条件和道路的工程性质差异很大。为此将 自然条件大致相近者划分为区，在同一区划内从事公路规划、设计、施工、管理时，有许多 共性因素可以相互参照。我国现行的《公路自然区划标准》分三级区划，一级区划是根据地 理、地貌、气候、土质等因素将我国划分为七个大区，二级区划以气候和地形为主导因素， 三级区划以行政区域作为界限。 土的工程分类。土是填筑公路路基的主要材料，由于天然成因的差异，不同的路基土表现出 截然不同的工程特性。我国依据土颗粒组成特征、土的塑性指标(塑限、液限和塑性指数)、 土中有机质存在情况，将公路用土按不同的工程特性划分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊 土四大类，并细分为十一种土。确认土的类别需应用标准的仪器，按统一的规程进行测试界 定。为了在野外勘查中能对不同土类作鉴别，系统地总结了“简易鉴别、分类和描述”的方 法与细节。 路基强度与稳定性。路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性，我国较早就确定 以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标，并形成了成套的室内外试验标准方法与 仪器。为了在施工中以物理量指标控制工程质量从而保证达到规定的强度指标，广泛开展了 不同土种的最佳含水量与最大密实度相关关系的研究，并且统一以重型击实试验法作为基本 控制标准。为了提高路基的强度与稳定性，根据不同类别土壤的特性，研究了粒料加固、石 灰加固、水泥加固、专用固化剂加固等行之有效的技术措施。在多年冻土地区、膨胀土地区、 沙漠地区、黄土地区、盐渍土地区等特殊地区，通过研究采用各种有效技术修建公路路基取 得十分宝贵的经验。 高路堤修筑技术与支档结构。为了提高高路堤路基的稳定性，研究提出的技术措施包括减轻 路堤自重，采用轻质粉煤灰，或采用轻质塑料块修筑路基；修筑轻型路基支档结构，特别是
加筋土档样的研究和工程建设在我国取得了许多成果。例如条带加筋、网络加筋、土工织物 加筋等均取得良好效果 软土地基稳定技术。在软土地基上修筑路基路面,天然地面的自然平衡状态将发生改变,在 很长时间内路基将处于不稳定状态。为此广泛研究了软土的调查与判别方法,改变软土性质 的技术措施,如沙井或塑料板排水固结法:沙层排水加载预压法:无杋结合料深层加固法等。 在力学分析的研究方面,通过现场跟踪观测与建立预测分析模型,来预估与控制软土地基加 固后的工后沉降,从而提高路基的稳定性。 岩石路基爆破技术。利用爆破技术开山筑路在我国有悠久的历史。但是在最近几十年中我国 在山区筑路工程中有新的发展,创造了系统的大爆破技术,每次总装炸药量多达数十吨, 次爆破可清除岩石数十万立方米。大爆破以现代爆破理论为基础,事先进行周密的勘测与调 査,经过精心设计的大爆破不仅能降低造价,缩短工期,而且能够使爆破后形成的坡面状况 十分接近路基横断面设计要求。 沥青路面结构。60年代初,随着我国石油资源的大规模开发,揭开了用国产沥青筑路的序幕。 早期的沥青路面主要是铺设在现有中级路面上的薄层表面处治层,以改善其行车条件。70年 代末,逐步形成了以贯入式路面为主的沥青路面承重结构。80年代末,开始兴建高速公路, 沥青路面作为一种主要型式,大量采用总厚度超过70cm的重型沥青路面结构。通过长期的科 学硏究形成了适合我国实际的沥青路面整套技术。包括沥青原材料的生产工艺、装备;沥青 材料的技术指标与标准、试验设备及方法:沥青混合料的技术指标与标准、混合料设计技术 混合料性能检测设备及方法;沥青路面现代化施工整套设备、施工技术与施工管理等 水泥混凝土路面结构。70年代中期,交通运输发展加快,部分干线公路、城市道路及厂矿道 路为提高承重能力,相继采用水泥混凝土路面结构。随后,针对水泥混凝土路面各方面存在 的问题,开展了系统而具有相当规模的科学研究。从而在我国形成了关于水泥混凝土路面结 构的整套技术,包括道路水泥的性能、指标、标准以及生产工艺:水泥混凝土路面基层的作 用,水泥混凝土路面结构性能与设计方法:接缝构造、工作原理以及接缝设计方法;水泥混 凝土路面小规模施工和大规模现代化施工成套装备及施工方法、施工组织管理等 柔性路面设计理论与方法。半个世纪来,中国道路科技工作者通过广泛的调查研究和理论探 索,形成了符合中国实际的柔性路面设计理论与方法体系,它吸取了世界上各种流派的学术 思想,以及各个国家设计方法的优点。在力学理论基础方面,建立了弹性力学多层结构承受 多个圆形荷载的分析系统及相应的计算机程序;提出了能控制路面结构主要性能的设计指标 体系;形成了符合我国当前交通状况的荷载模式及交通分析方法:形成了完整的设计参数指 标、标准、测试仪器与方法:建立了切实可行的设计计算方法系统。近年来,在路面功能设 计、可靠度设计等方面的研究取得了明显的进展,将不断地充实到现有的系统中去。 刚性路面设计理论与方法。70年代起,我国道路科技工作者对刚性路面设计进行较系统而具 有相当规模的研究。在力学基础理论方面,运用解析法及有限元法建立了弹性力学层状结构, 弹性地基板体结构模型,形成了整套分析计算方法与计算机程序:建立了以弹性力学为基础 以混凝土弯拉应力为设计控制指标,综合考虑荷载应力与温度应力作用的设计体系与方法 研究并建立了地基支承、疲劳效应、动力效应等一整套设计参数的取值与测试方法;对钢纤 维混凝土路面、连续配筋混凝土路面、辗压混凝土路面、复合结构混凝土路面等新型路面结 构开展系统研究并取得一批实用性研究成果 半刚性路面结构。利用石灰、水泥、工业废料等无机结合料修筑半刚性路面始于60年代初, 三十多年间,对半刚性路面的强度发展规律、强度机理、路用性质等进行了广泛的研究。由 于这种路面结构具有很多优势,目前已广泛用于高等级公路与城市道路,成为一种主要的结 构型式。目前对它的长期使用性能和变形规律等问题正在作深入的研究,此外对于面层结构 的半刚性技术途径也正在研究之中
加筋土档样的研究和工程建设在我国取得了许多成果。例如条带加筋、网络加筋、土工织物 加筋等均取得良好效果。 软土地基稳定技术。在软土地基上修筑路基路面，天然地面的自然平衡状态将发生改变，在 很长时间内路基将处于不稳定状态。为此广泛研究了软土的调查与判别方法，改变软土性质 的技术措施，如沙井或塑料板排水固结法；沙层排水加载预压法；无机结合料深层加固法等。 在力学分析的研究方面，通过现场跟踪观测与建立预测分析模型，来预估与控制软土地基加 固后的工后沉降，从而提高路基的稳定性。 岩石路基爆破技术。利用爆破技术开山筑路在我国有悠久的历史。但是在最近几十年中我国 在山区筑路工程中有新的发展，创造了系统的大爆破技术，每次总装炸药量多达数十吨，一 次爆破可清除岩石数十万立方米。大爆破以现代爆破理论为基础，事先进行周密的勘测与调 查，经过精心设计的大爆破不仅能降低造价，缩短工期，而且能够使爆破后形成的坡面状况 十分接近路基横断面设计要求。 沥青路面结构。60 年代初，随着我国石油资源的大规模开发，揭开了用国产沥青筑路的序幕。 早期的沥青路面主要是铺设在现有中级路面上的薄层表面处治层，以改善其行车条件。70 年 代末，逐步形成了以贯入式路面为主的沥青路面承重结构。80 年代末，开始兴建高速公路， 沥青路面作为一种主要型式，大量采用总厚度超过 70cm 的重型沥青路面结构。通过长期的科 学研究形成了适合我国实际的沥青路面整套技术。包括沥青原材料的生产工艺、装备；沥青 材料的技术指标与标准、试验设备及方法；沥青混合料的技术指标与标准、混合料设计技术、 混合料性能检测设备及方法；沥青路面现代化施工整套设备、施工技术与施工管理等。 水泥混凝土路面结构。70 年代中期，交通运输发展加快，部分干线公路、城市道路及厂矿道 路为提高承重能力，相继采用水泥混凝土路面结构。随后，针对水泥混凝土路面各方面存在 的问题，开展了系统而具有相当规模的科学研究。从而在我国形成了关于水泥混凝土路面结 构的整套技术，包括道路水泥的性能、指标、标准以及生产工艺；水泥混凝土路面基层的作 用，水泥混凝土路面结构性能与设计方法；接缝构造、工作原理以及接缝设计方法；水泥混 凝土路面小规模施工和大规模现代化施工成套装备及施工方法、施工组织管理等。 柔性路面设计理论与方法。半个世纪来，中国道路科技工作者通过广泛的调查研究和理论探 索，形成了符合中国实际的柔性路面设计理论与方法体系，它吸取了世界上各种流派的学术 思想，以及各个国家设计方法的优点。在力学理论基础方面，建立了弹性力学多层结构承受 多个圆形荷载的分析系统及相应的计算机程序；提出了能控制路面结构主要性能的设计指标 体系；形成了符合我国当前交通状况的荷载模式及交通分析方法；形成了完整的设计参数指 标、标准、测试仪器与方法；建立了切实可行的设计计算方法系统。近年来，在路面功能设 计、可靠度设计等方面的研究取得了明显的进展，将不断地充实到现有的系统中去。 刚性路面设计理论与方法。70 年代起，我国道路科技工作者对刚性路面设计进行较系统而具 有相当规模的研究。在力学基础理论方面，运用解析法及有限元法建立了弹性力学层状结构， 弹性地基板体结构模型，形成了整套分析计算方法与计算机程序；建立了以弹性力学为基础， 以混凝土弯拉应力为设计控制指标，综合考虑荷载应力与温度应力作用的设计体系与方法； 研究并建立了地基支承、疲劳效应、动力效应等一整套设计参数的取值与测试方法；对钢纤 维混凝土路面、连续配筋混凝土路面、辗压混凝土路面、复合结构混凝土路面等新型路面结 构开展系统研究并取得一批实用性研究成果。 半刚性路面结构。利用石灰、水泥、工业废料等无机结合料修筑半刚性路面始于 60 年代初， 三十多年间，对半刚性路面的强度发展规律、强度机理、路用性质等进行了广泛的研究。由 于这种路面结构具有很多优势，目前已广泛用于高等级公路与城市道路，成为一种主要的结 构型式。目前对它的长期使用性能和变形规律等问题正在作深入的研究，此外对于面层结构 的半刚性技术途径也正在研究之中
路面使用性能与表面特性。路面的平整度、破损程度、承载能力及抗滑性能是路面使用性能 的重要方面。目前,我国已对这些性能对行车的影响:这些性能与路面结构设计、材料、施 的关系:量测手段与量测方法;评价的指标与标准:在车辆的反复作用下性能的衰减及恢 复等开展了广泛的研究,有的已成功地应用于工程之中。 路面养护管理。将系统工程的理论与方法用于协调路面养护,形成路面管理系统是80年代后 的新动向。十多年来,我国在路面性能的非破损快速跟踪检测,路面性能预估模型的建立, 路面管理网络系统的建立以及项目级和路网级优化管理决策等方面取得了系列硏究成果。 综上所述,路基路面工程作为一个学科分支,在我国随着交通运输的发展,正在以较快的速 度逐步接近国外同类学科的前沿。进入21世纪,交通运输不论是在中国,还是在其它发达国 家,仍然是一个重要的科技领域。我国道路科技工作者将会从中国的实际出发,不断吸取交 叉学科的新成就以及世界各国的有用经验,全面推动路基路面工程学科的发展,为我国交通 运输现代化做出贡献。根据当前路基路面工程科学技术的发展趋势,对于以下几方面学科的 交叉与发展特别应该引起重视。 1、材料科学。回顾历史,路基路面工程每一项新技术的出现,首先在材料方面有所突破。如 路基土壤的改良与稳定路基的技术措施、沥青材料、水泥材料的改性硏究,路用塑料等都与 材料科学有关。材料微观结构硏究,复合材料硏究的许多成果也正在被引入路基路面工程 2、岩土工程学。路基路面作为地基结构物依托天然地表的岩石与土壤构筑而成。因此路基路 面工程在诸多方面借鉴于岩土工程学的科技成果,如土力学、岩石力学、地质学、土质学、 水文地质学等都是路基路面工程学科的重要基础理论。 3、结构分析理论。路基路面设计由经验为主的方法演变成以结构分析理论为主的方法是一次 飞跃。由于结构的复杂性以及车辆荷载与环境因素变化的复杂性,目前多数国家的设计方法 所依据的静力线弹性力学分析理论还是不能完全满足要求,许多学者仍致力于路基路面结构 分析的力学基础研究,如动力荷载与结构动力效应,非线性、粘弹性等数学、力学模型的建 立以及适用于各种要求,各种边界条件的数学分析方法和数值解方法。今后进一步发展有可 能使宏观结构分析与材料的组成,材料的特性以及材料的微观结构与微观力学相融为一体, 成为路基路面工程设计的重要基础 4、机电工程。现代化道路与机场路基路面工程的固有性能及使用品质越来越多地依赖于施工 装备的性能与施工工艺。如振动压路机的吨位,频率与振幅对于各种结构层产生的效果截然 不同。许多专用施工设备就是根据结构强度形成理论和工艺要求专门进行设计的。因此有些 国家在研究一项路面工程新技术时,将施工工艺与施工装备也列入研究计划作同步开发研究。 5、自动控制与量测技术。为确保路基路面的工程质量和良好的使用品质,必需在施工过程中 严格控制各项指标,如材料用量,加热温度,辗压吨位,辗压质量等,竣工后以及开放运行 在使用过程中需要长期作跟踪监测。所有这些控制与量测都在逐步采用高新技术,以达到较 高的精确度。如配料自动控制,平整度自动控制等。在量测技术方面引用高速摄影,激光装 置,红外线装置量测各项质量指标及性能指标等。 6、现代管理科学。从现代管理科学的角度来看,路基路面工程在一个区域范围内属于一个大 系统,而且从规划、设计、施工、养护、维修、管理全过程来看,延续数十年之久。通过大 型的管理系统,对区域范围内路基路面工程各个阶段的信息进行跟踪、采集、存储、处理、 定期作评估和预测,必要时提出维修决策,投放资金进行维修养护,使路基路面始终具有良 好的使用性能这是现代化管理的总的概念,有许多国家已在这方面取得实质性的进展,用于 工程实践。这对于节约维修养护投资,提高运输效率有重要作用 §1-2路基路面工程的特点 路基和路面是道路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照道路的设计线型(位置)和设 计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面是在路基顶面的行车部分用
路面使用性能与表面特性。路面的平整度、破损程度、承载能力及抗滑性能是路面使用性能 的重要方面。目前，我国已对这些性能对行车的影响；这些性能与路面结构设计、材料、施 工的关系；量测手段与量测方法；评价的指标与标准；在车辆的反复作用下性能的衰减及恢 复等开展了广泛的研究，有的已成功地应用于工程之中。 路面养护管理。将系统工程的理论与方法用于协调路面养护，形成路面管理系统是 80 年代后 的新动向。十多年来，我国在路面性能的非破损快速跟踪检测，路面性能预估模型的建立， 路面管理网络系统的建立以及项目级和路网级优化管理决策等方面取得了系列研究成果。 综上所述，路基路面工程作为一个学科分支，在我国随着交通运输的发展，正在以较快的速 度逐步接近国外同类学科的前沿。进入 21 世纪，交通运输不论是在中国，还是在其它发达国 家，仍然是一个重要的科技领域。我国道路科技工作者将会从中国的实际出发，不断吸取交 叉学科的新成就以及世界各国的有用经验，全面推动路基路面工程学科的发展，为我国交通 运输现代化做出贡献。根据当前路基路面工程科学技术的发展趋势，对于以下几方面学科的 交叉与发展特别应该引起重视。 1、材料科学。回顾历史，路基路面工程每一项新技术的出现，首先在材料方面有所突破。如 路基土壤的改良与稳定路基的技术措施、沥青材料、水泥材料的改性研究，路用塑料等都与 材料科学有关。材料微观结构研究，复合材料研究的许多成果也正在被引入路基路面工程。 2、岩土工程学。路基路面作为地基结构物依托天然地表的岩石与土壤构筑而成。因此路基路 面工程在诸多方面借鉴于岩土工程学的科技成果，如土力学、岩石力学、地质学、土质学、 水文地质学等都是路基路面工程学科的重要基础理论。 3、结构分析理论。路基路面设计由经验为主的方法演变成以结构分析理论为主的方法是一次 飞跃。由于结构的复杂性以及车辆荷载与环境因素变化的复杂性，目前多数国家的设计方法 所依据的静力线弹性力学分析理论还是不能完全满足要求，许多学者仍致力于路基路面结构 分析的力学基础研究，如动力荷载与结构动力效应，非线性、粘弹性等数学、力学模型的建 立以及适用于各种要求，各种边界条件的数学分析方法和数值解方法。今后进一步发展有可 能使宏观结构分析与材料的组成，材料的特性以及材料的微观结构与微观力学相融为一体， 成为路基路面工程设计的重要基础。 4、机电工程。现代化道路与机场路基路面工程的固有性能及使用品质越来越多地依赖于施工 装备的性能与施工工艺。如振动压路机的吨位，频率与振幅对于各种结构层产生的效果截然 不同。许多专用施工设备就是根据结构强度形成理论和工艺要求专门进行设计的。因此有些 国家在研究一项路面工程新技术时，将施工工艺与施工装备也列入研究计划作同步开发研究。 5、自动控制与量测技术。为确保路基路面的工程质量和良好的使用品质，必需在施工过程中 严格控制各项指标，如材料用量，加热温度，辗压吨位，辗压质量等，竣工后以及开放运行 在使用过程中需要长期作跟踪监测。所有这些控制与量测都在逐步采用高新技术，以达到较 高的精确度。如配料自动控制，平整度自动控制等。在量测技术方面引用高速摄影，激光装 置，红外线装置量测各项质量指标及性能指标等。 6、现代管理科学。从现代管理科学的角度来看，路基路面工程在一个区域范围内属于一个大 系统，而且从规划、设计、施工、养护、维修、管理全过程来看，延续数十年之久。通过大 型的管理系统，对区域范围内路基路面工程各个阶段的信息进行跟踪、采集、存储、处理、 定期作评估和预测，必要时提出维修决策，投放资金进行维修养护，使路基路面始终具有良 好的使用性能这是现代化管理的总的概念，有许多国家已在这方面取得实质性的进展，用于 工程实践。这对于节约维修养护投资，提高运输效率有重要作用。 §1-2 路基路面工程的特点 路基和路面是道路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照道路的设计线型(位置)和设 计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面是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。路基是路面结构的基础,坚强而又稳定的路基为路面结 构长期承受汽车荷载提供了重要的保证,而路面结构层的存在又保护了路基,使之避免了直 接经受车辆和大气的破坏作用,长久处于稳定状态。路基和路面相辅相成,实际上是不可分 离的整体,应综合考虑它们的工程特点、综合解决两者的强度、稳定性等工程技术问题 路基与路面工程是道路工程的主要组成部分,工程数量十分可观,例如微丘区的三级公路, 每公里土石方数量约8000-16000m,山岭、重丘区的三级公路每公里可达20000-60000m3, 对于高速公路,数量更为可观。路面结构在道路造价中所占比重很大,一般都要达到30%左 右。因此精心设计,精心施工,使路基路面能长时期具备良好的使用性能,对节约投资,提 高运输效益,具有十分重要的意义。 路基路面是一项线型工程,有的公路延续数百公里,甚至上千公里。公路沿线地形起伏、地 质、地貌、气象特征多变,再加上沿线城镇经济发达程度与交通繁忙程度不一,因此决定了 路基与路面工程复杂多变的特点,工程技术人员必须掌握广博的知识,善于识别各种变化的 环境因素,恰当地进行处理,建造出理想的路基路面工程结构。 现代化公路运输,不仅要求道路能全天候通行车辆,而且要求车辆能以一定的速度、安全、 舒适而经济地在道路上运行。这就要求路面具有良好的使用性能,提供良好的行驶条件和服 务水平 为了保证公路与城市道路最大限度地满足车辆运行的要求,提高车速、增强安全性和舒适性, 降低运输成本和延长道路使用年限,要求路基路面具有下述一系列基本性能: 、承载能力 行驶在路面上的车辆,通过车轮把荷载传给路面,由路面传给路基,在路基路面结构内部产 生应力,应变及位移。如果路基路面结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵 抗这些应力、应变及位移,则路面会出现断裂、路基路面结构会出现沉陷,路面表面会出现 波浪或车辙,使路况恶化,服务水平下降。因此要求路基路面结构整体及其各组成部分都具 有与行车荷载相适应的承载能力。 结构承载能力包括强度与刚度二方面。路面结构应具有足够的强度以抵抗车轮荷载引起的各 个部位的各种应力,如压应力、拉应力、剪应力等,保证不发生压碎、拉断、剪切等各种破 坏。路基路面整体结构或各个结构层应具有足够的刚度,使得在车轮荷载作用下不发生过量 的变形。保证不发生车辙,沉陷或波浪等各种病害 稳定性 在天然地表面建造的道路结构物改变了自然的平衡,在达到新的平衡状态之前,道路结构物 处于一种暂时的不稳定状态。新建的路基路面结构坦露在大气之中,经常受到大气温度、降 水与湿度变化的影响,结构物的物理、力学性质将随之发生变化,处于另外一种不稳定状态。 路基路面结构能否经受这种不稳定状态,而保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质, 称为路基路面结构的稳定性。 在地表上开挖或填筑路基,必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地 层结构,有可能由于填挖筑路而引起不平衡,导致路基失稳。如在软土地层上修筑高路堤, 或者在岩质或土质山坡上开挖深路堑时,有可能由于软土层承载能力不足,或者由于坡体失 去支承,而出现路堤沉落或坡体坍塌破坏。路线如选在不稳定的地层上,则填筑或开挖路基 会引发滑坡或坍塌等病害岀现。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意,并采取必要 的工程措施,以确保路基有足够的稳定性 大气降水使得路基路面结构内部的湿度状态发生变化,低洼地带路基排水不良,长期积水 会使得矮路堤软化,失去承载能力。山坡路基,有时因排水不良,会引发滑坡或边坡滑塌, 水泥混凝土路面,如果不能及时将水分排出结构层,会发生唧泥现象,冲刷基层,导致结构 层提前破坏。沥青混凝土路面中水分的侵蚀,会引起沥青结构层剥落,结构松散。砂石路面
各种混合料铺筑而成的层状结构物。路基是路面结构的基础，坚强而又稳定的路基为路面结 构长期承受汽车荷载提供了重要的保证，而路面结构层的存在又保护了路基，使之避免了直 接经受车辆和大气的破坏作用，长久处于稳定状态。路基和路面相辅相成，实际上是不可分 离的整体，应综合考虑它们的工程特点、综合解决两者的强度、稳定性等工程技术问题。 路基与路面工程是道路工程的主要组成部分，工程数量十分可观，例如微丘区的三级公路， 每公里土石方数量约 8000-16000m3，山岭、重丘区的三级公路每公里可达 20000-60000m3， 对于高速公路，数量更为可观。路面结构在道路造价中所占比重很大，一般都要达到 30%左 右。因此精心设计，精心施工，使路基路面能长时期具备良好的使用性能，对节约投资，提 高运输效益，具有十分重要的意义。 路基路面是一项线型工程，有的公路延续数百公里，甚至上千公里。公路沿线地形起伏、地 质、地貌、气象特征多变，再加上沿线城镇经济发达程度与交通繁忙程度不一，因此决定了 路基与路面工程复杂多变的特点，工程技术人员必须掌握广博的知识，善于识别各种变化的 环境因素，恰当地进行处理，建造出理想的路基路面工程结构。 现代化公路运输，不仅要求道路能全天候通行车辆，而且要求车辆能以一定的速度、安全、 舒适而经济地在道路上运行。这就要求路面具有良好的使用性能，提供良好的行驶条件和服 务水平。 为了保证公路与城市道路最大限度地满足车辆运行的要求，提高车速、增强安全性和舒适性， 降低运输成本和延长道路使用年限，要求路基路面具有下述一系列基本性能： 一、承载能力 行驶在路面上的车辆，通过车轮把荷载传给路面，由路面传给路基，在路基路面结构内部产 生应力，应变及位移。如果路基路面结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵 抗这些应力、应变及位移，则路面会出现断裂、路基路面结构会出现沉陷，路面表面会出现 波浪或车辙，使路况恶化，服务水平下降。因此要求路基路面结构整体及其各组成部分都具 有与行车荷载相适应的承载能力。 结构承载能力包括强度与刚度二方面。路面结构应具有足够的强度以抵抗车轮荷载引起的各 个部位的各种应力，如压应力、拉应力、剪应力等，保证不发生压碎、拉断、剪切等各种破 坏。路基路面整体结构或各个结构层应具有足够的刚度，使得在车轮荷载作用下不发生过量 的变形。保证不发生车辙，沉陷或波浪等各种病害。 二、稳定性 在天然地表面建造的道路结构物改变了自然的平衡，在达到新的平衡状态之前，道路结构物 处于一种暂时的不稳定状态。新建的路基路面结构坦露在大气之中，经常受到大气温度、降 水与湿度变化的影响，结构物的物理、力学性质将随之发生变化，处于另外一种不稳定状态。 路基路面结构能否经受这种不稳定状态，而保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质， 称为路基路面结构的稳定性。 在地表上开挖或填筑路基，必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地 层结构，有可能由于填挖筑路而引起不平衡，导致路基失稳。如在软土地层上修筑高路堤， 或者在岩质或土质山坡上开挖深路堑时，有可能由于软土层承载能力不足，或者由于坡体失 去支承，而出现路堤沉落或坡体坍塌破坏。路线如选在不稳定的地层上，则填筑或开挖路基 会引发滑坡或坍塌等病害出现。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意，并采取必要 的工程措施，以确保路基有足够的稳定性。 大气降水使得路基路面结构内部的湿度状态发生变化，低洼地带路基排水不良，长期积水， 会使得矮路堤软化，失去承载能力。山坡路基，有时因排水不良，会引发滑坡或边坡滑塌。 水泥混凝土路面，如果不能及时将水分排出结构层，会发生唧泥现象，冲刷基层，导致结构 层提前破坏。沥青混凝土路面中水分的侵蚀，会引起沥青结构层剥落，结构松散。砂石路面