1、公路路面施工技术 概论 路面工程发展概况路面工程发展概况 路面工程是道路工程科学派生出来的一个总要分支，它主 要研究公路与城市道路以及机场跑道的路面设计原理与方 法、路面结构组合、材料性能要求，以及路面机构层的施 工、养护、维修和管理的技术。 单位：万公里 路面材料和结构发展阶段路面材料和结构发展阶段 第一阶段，以恢复原有公路和加快建设干线公 路为主，以解决通车问题为主 第二阶段，以改善路面行驶质量，提高车辆行 驶速度，减少养护工作量为主 第三阶段，以提高路线和路面等级，改建和新 建高等级公路，开始建设高速公路 路面等级低，路面施工水平较低，主要路面等级低，路面施工水平较低，主要 采用就地取材
2、方式施工，路面铺筑以当采用就地取材方式施工，路面铺筑以当 地产粒料、人工砸制碎石、软质石料、地产粒料、人工砸制碎石、软质石料、 碎砖、碎石土为主，路面结构主要是泥碎砖、碎石土为主，路面结构主要是泥 结碎石和级配碎石结碎石和级配碎石 开始推行渣油表面处治路面，以适应交开始推行渣油表面处治路面，以适应交 通量的增长但由于施工工艺和方法影响，通量的增长但由于施工工艺和方法影响， 路面易变形和破坏路面易变形和破坏 开始采用沥青贯入式面层、沥青碎石面开始采用沥青贯入式面层、沥青碎石面 层和沥青混凝土面层等高级路面以提高层和沥青混凝土面层等高级路面以提高 路面使用性能和耐久性应对交通量和车路面使用性能和耐
3、久性应对交通量和车 辆轴载的不断增加辆轴载的不断增加 20世纪世纪60年代年代20世纪世纪80年代年代1988年以后年以后 随着我国石油资源的大规随着我国石油资源的大规 模开发，揭开了使用国产模开发，揭开了使用国产 沥青筑路的序幕。早期的沥青筑路的序幕。早期的 沥青路面主要是铺筑在中沥青路面主要是铺筑在中 级路面上的薄层表面处治级路面上的薄层表面处治 层，以改善行车条件。至层，以改善行车条件。至 70年代末，逐步形成了以年代末，逐步形成了以 贯入式路面为主的沥青路贯入式路面为主的沥青路 面承重结构。面承重结构。 随着石油提炼技术的不断随着石油提炼技术的不断 提高，我国已经能自行生提高，我国已经
4、能自行生 产优质粘稠沥青产优质粘稠沥青 自自1988年沪嘉高速及沈大年沪嘉高速及沈大 高速建成通车以来，我国高速建成通车以来，我国 公路建设进入了以建设高公路建设进入了以建设高 速公路、一级公路等高等速公路、一级公路等高等 级公路为主的新时代，其级公路为主的新时代，其 中，沥青路面因其良好的中，沥青路面因其良好的 行车舒适性和优异的使用行车舒适性和优异的使用 性能得到广泛应用。性能得到广泛应用。 沥青路面现状沥青路面现状 通过长期的科学研究，我国形成了适合自己实际的沥青路面整套技术，包括沥青通过长期的科学研究，我国形成了适合自己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
5、的技术指标和标准、试验设备与方法；沥青混合原材料的生产工艺、装备；沥青材料的技术指标和标准、试验设备与方法；沥青混合 料的技术指标和标准、混合料设计技术、混合料性能检测设备及方法；沥青路面现代料的技术指标和标准、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、施工技术和施工管理化施工整套设备、施工技术和施工管理 沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况 1990年以来水泥混 凝土路面快速发展， 水泥混凝土路面的 公路总里程由数千 公里上升到数万公 里，年建成水泥混 凝土路面12万公 里。 截至2007年底，全 国水泥混凝土路面 总里程已
6、达84.88 万公里。 公路水泥混凝土 路面设计规范 （JTG D40-2002） 公路水泥混凝土 路面施工技术规范 （JTG F30-2003） 水泥 混凝土路面 研究的重点从设计 理论逐渐转向施工 实践，从人工、小 型机具和真空吸水 施工向大型专用快 速机械化施工方面 转变。施工质量大 幅提高。 路面类型：全缩缝 插传力杆水泥混凝 土路面、钢筋混凝 土路面、连续配筋 混凝土路面、钢纤 维混凝土路面 施工方式：滑模摊 铺、轨道摊铺、三 辊轴机组、碾压混 凝土、小型机具五 大方式 路面的定义路面的定义 路面是铺筑在公路路基上与车轮直接接触的结构层。它承担路面是铺筑在公路路基上与车轮直接接触的结
7、构层。它承担 和传递车轮荷载，承受磨耗，受到各种自然因素的影响。和传递车轮荷载，承受磨耗，受到各种自然因素的影响。 路面结构一般由面层、基层、底基层与垫层组成。不同等级、路面结构一般由面层、基层、底基层与垫层组成。不同等级、 不同地区的公路，其路面结构形式和选用的材料存在一定的差异。不同地区的公路，其路面结构形式和选用的材料存在一定的差异。 公路与路面等级划分公路与路面等级划分 公路等级公路等级 路面等级路面等级 按技术等级分按行政等级分 高速公路国道高级 一级公路省道次高级 二级公路县道中级 三级公路乡道低级 四级公路专用公路 公路等级公路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路
8、三级公路三级公路四级公路四级公路 沥青混凝土 水泥混凝土 沥青贯入式碎石、沥青 碎石、沥青表面处置 XXX 砂石路面XXXX 路面结构形式及其适用情况 路面的基本功能路面的基本功能 路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面，为了满足这些基本功能， 路面应具有足够的强度、稳定性、平整度和抗滑性等。 路面应具有足够的强度以满足车辆安全运行 的需要，同时承载能力方面还应有足够的储备以 适应交通量增长的客观需求。 强度强度 路面的平整度体现了行车舒适性和安全性两个 方面的要求，其中，舒适性是衡量路面服务性能 的重要指标 平整度平整度 路面抗滑性主要从安全的角度上评价路面的适 用性能.
9、 抗滑性抗滑性 路面稳定性既包括了结构稳定性的方面，有涵盖 了路面耐久性的含义，即路面在各种外部环境下 均应有良好的服务能力。 稳定性稳定性 对路面的要求强度 所谓路面强度是指路面抵抗破坏的能力。行驶在路面上的 车辆，产生竖向压力、纵向水平力、振动力和冲击力，以 及真空吸力。在这些力的综合作用下，路面会出现断裂、 沉陷、波浪和磨损等破坏。因此，要求路面结构及其各组 成部分必须具有足够的强度，以抵抗行车作用下所产生的 各种应力，避免路面破坏。 对路面的要求刚度 所谓路面刚度是指路面抵抗变形的能力。路面结构整体或 某一部分刚度不足，即使强度足够，在车辆荷载作用下也 会产生过量变形而产生车辙、沉陷和
10、波浪等破坏。因此， 路面必须具备足够的刚度，使整个路面结构及其各组成部 分的变形量控制在容许范围内 对路面的要求稳定性 路面的稳定性是指路面保持其本身结构强度的性能，也就 是指在外界各种影响因素作用下路面强度的变化幅度，路 面强度的变化越小，则稳定性越好；反之则稳定性越差。 对路面的要求平整度 路面的平整度是指碾压成型的路 面表面对理想平面的偏移程度， 是反映路面使用质量的一项重要 指标。不平整度路面会增大行车 阻力，并使车辆产生附加的振动 作用，这种作用会造成行车颠簸 ，影响行车的速度与安全、驾驶 的平稳和乘客的舒适；同时，振 动作用还会对路面施加冲击力， 从而加剧路面和车辆机件的损坏 和轮
11、胎的磨损，并增大油料的消 耗。不平整的路面还会积滞雨水 ，加速路面的破坏。因此，为了 减少车辆荷载的冲击力，提高行 车速度和行车舒适性、安全性， 路面应保持一定的平整度。道路 等级越高，对路面平整度的要求 也越高。 对路面的要求耐久性 路面应具有足够的耐久性，使路面在荷载、气候因素的长 期综合多次作用下耐疲劳、耐老化和没有不容许的塑性变 形和积累。 对路面的要求抗滑能力 车辆在光滑路面上行驶时，车轮和路面之间缺乏足够的附 着力和摩擦力，在雨天高速行驶或是紧急制动及突然启动 时，或者爬坡、转弯时，车轮容易产生空转或打滑，致使 行车速度减低，油耗增加，甚至引起严重交通事故。所以 路面应具有足够的粗
12、糙度，即要有足够的抗滑性。 对路面的要求环境协调 路面应与周围环境协调，一般应洁净少尘，有时根据道路 所在地区的特殊要求，还应有低振动、低噪声要求，以及 质地、亮度和色彩的要求。 路面的结构及组成路面的结构及组成 由于行荷载和自然因素对路面的影响，是随路面深度的增加由于行荷载和自然因素对路面的影响，是随路面深度的增加 而逐渐减弱的。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性而逐渐减弱的。因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性 的要求也随着路面深度的增加而逐渐降低。为了适应这一要求，的要求也随着路面深度的增加而逐渐降低。为了适应这一要求， 路面结构通常是分层铺筑的。路面结构通常是分层铺筑的。
13、 路面的结构及组成路面的结构及组成 为了保证路面上的雨水即时排出，减少雨水对路面的浸润和为了保证路面上的雨水即时排出，减少雨水对路面的浸润和 渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线或抛物线型的路渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线或抛物线型的路 拱。拱。 等级高的路面，平整度和水稳定性较好，透水性也小，通常等级高的路面，平整度和水稳定性较好，透水性也小，通常 采用直线型路拱和较小的路拱横坡。等级低的路面，为了利于迅采用直线型路拱和较小的路拱横坡。等级低的路面，为了利于迅 速排除积水，一般采用抛物线形路拱和较大的路拱横坡。速排除积水，一般采用抛物线形路拱和较大的路拱横坡。 面面 层层
14、类类 型型路路 拱拱 平平 均均 横横 坡坡 （%） 沥青混凝土、水泥混凝土12 沥青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治1.52.5 砂石路面34 路面的结构及组成路面的结构及组成 路面结构按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因路面结构按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因 素影响程度的不同，分成若干层次。通常按照各个层位功能的不素影响程度的不同，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。同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层。 路面的结构及组成路面的结构及组成面层面层 面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂面层是直接同行车
15、和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂 直力，水平力和冲击力的作用。同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。直力，水平力和冲击力的作用。同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。 同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水 稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性 和平整度。和平整度。 修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎( (砾砾) )石石 混
16、合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等。混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等。 路面的结构及组成路面的结构及组成基层基层 基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和 土基中去，实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度土基中去，实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度 ，并具有良好的扩散应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，并具有良好的扩散应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小， 但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具
17、但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿，所以基层结构应具 有足够的水稳定性。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平有足够的水稳定性。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平 整度，这是保证面层平整性的基本条件。整度，这是保证面层平整性的基本条件。 修筑基层的材料主要有各种结合料修筑基层的材料主要有各种结合料( (如石灰、水泥或沥青等如石灰、水泥或沥青等) )稳定土或稳稳定土或稳 定碎定碎( (砾砾) )石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆 石，各种工业废渣石，各种工业废渣( (如煤渣、粉
18、煤灰、矿渣、石灰渣等如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等) )和土、砂、石所组成和土、砂、石所组成 的混合料等。的混合料等。 路面的结构及组成路面的结构及组成垫层垫层 垫层介于土基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状垫层介于土基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状 况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化 所造成的不良影响。另一方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力加所造成的不良影响。另一方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力加 以扩散，以减小土基产生的应力和变形。同时也能阻止路基土挤入基以扩散，以减小土基产
19、生的应力和变形。同时也能阻止路基土挤入基 层中，影响基层结构的性能。层中，影响基层结构的性能。 修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要 好。常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉好。常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉 渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定 类垫层。类垫层。 路面的分类与分级路面的分类与分级 路面等级路面等级面层类型面层类型所适用的公路等级所适用的公路等级 高级路面 沥青混凝土、水泥混
20、凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块 或条石 高速公路、一级、二级公路 次高级路面 沥青贯入式、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处治、 半整齐石块 二级、三级公路 中级路面 泥结或级配碎（砾）石、水结碎石、不整齐石块、其 他粒料 三级、四级公路 低级路面粒料加固土、其他当地材料加固或改善土四级公路 按面层的使用品质分 路面的分级路面的分级高级路面高级路面 高级路面的特点是强度高，刚度大，稳定性好，使用寿命 长，能适应较繁重的交通量，路面平整，无尘埃，能保证高速 行车。高级路面养护费用少，运输成本低，但初期建设投资高 ，需要用质量高的材料来修筑。 路面的分级路面的分级次高级路面次高级路面 次高级路面与高级路
21、面相比，强度和刚度较差，使用寿命 较短，所适应的交通量较小，行车速度也较低，次高级路面的 初期建设投资虽较高级路面低些，但要求定期修理。养护费用 和运输成本也较高。 路面的分级路面的分级中级路面中级路面 中级路面的强度和刚度低，稳定性差，使用期限短，平整 度差，易扬尘，仅能适应较小的交通量，行车速度低。中级路 面的初期建设投资虽然很低，但是养护工作量大，需要经常维 修和补充材料，才能延长使用年限。运输成本也高。 路面的分级路面的分级低级路面低级路面 低级路面的强度和刚度最低，水稳定性差，路面平整性差 ，易扬尘，故只能保证低速行车，所适应的交通量最小，在雨 季有时不能通车。低级路面的初期建设投资
22、最低，但要求经常 养护修理，而且运输成本最高。 路面的分级路面的分级柔性路面柔性路面 柔性路面的总体结构刚度较小，在车辆荷载作 用之下产生较大的弯沉变形，路面结构本身的抗弯 拉强度较低，它通过各结构层将车辆荷载传递给土 基，使土基承受较大的单位压力。路基路面结构主 要靠抗压强度和抗剪强度承受车辆荷载的作用。 柔性路面主要包括各种未经处理的粒料基层和 各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路 面结构。 路面的分级路面的分级刚性路面刚性路面 刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的 路面结构。水泥混凝土的强度高，与其它筑路材料 比较，它的抗弯拉强度高，并且有较高的弹性模量 ，故呈现出较大的刚
23、性，在车辆荷载作用下，水泥 混凝土结构层处于板体工作状态，竖向弯沉较小， 路面结构主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度承受车 辆荷载。通过板体的扩散分布作用，传递给基础上 的单位压力较柔性路面小得多。 路面的分级路面的分级半刚性路面半刚性路面 用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎(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，后期的强度和刚度均有较大幅度 的增长，但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝土。 由于这种材料的刚性处于柔性路面与刚性路面之间，因 此把这种基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性 路面。这种基层称为半刚性基层。 半刚性基层的显著特点是：整体性强
24、、承载力高、 刚度大、水稳性好，而且较为经济。高等级公路越来越 多地采用半刚性基层。 路面的分级路面的分级半刚性路面半刚性路面 课后作业课后作业 1、借阅公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40- 2002）、公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）。 2、查阅资料了解影响路面结构稳定性的因素有哪些，形 成书面提纲。 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况类型类型 全缩缝插传力杆的水泥混凝土路面 传力杆 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况类型类型 桥面铺装层的连续配筋混凝土路面 贵阳东北绕城高速公路云关坡互通立交A匝道路面 水泥路面的发
25、展概况水泥路面的发展概况类型类型 云南曲胜高速公路 上下层撒布式钢纤维混凝土路面 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况施工方法施工方法 滑膜式水泥混凝土摊铺 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况施工方法施工方法 轨道摊铺 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况施工方法施工方法 三辊轴机组摊铺 水泥路面的发展概况水泥路面的发展概况施工方法施工方法 小型机具施工 沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况 沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况 沥青路面的发展概况沥青路面的发展概况 沪嘉高速:被称为“用脚走出的第一高速” 沈大公路以开工最早、当时里程最长等几项 第一，被誉为“神州第一路”。 沥青混凝土路面 水泥混凝土路面 沥青贯入式路面 沥青表面处治路面 砂石路面 路面基层类型二灰碎石 二灰碎石基层 路面基层类型水泥稳定碎石 路面基层类型沥青稳定碎石 路面基层类型土、石混合料 路面基层类型稳定土混合料 路面基层类型水泥路面破碎利用
