市政公用工程管理与实务（第二版）1K410000市政公用工程技术1K411000城市道路工程1K411010城市道路工程的结构与材料1K411011掌握城市道路的级别与类别本条介绍了我国现行《城市道路设计规范》(CJJ37)中关于城市道路的分类和分级，常规的城市道路路面等级和面层的类型。一、城市道路分类规范以道路在城市道路网中的地位和交通功能为基础，同时也考虑对沿线的服务功能，将城市道路分为四类，即快速路、主干路、次干路与支路。快速路完全为交通功能服务，是解决城市大容量、长距离、快速交通的主要道路。主干路为连接城市各主要分区的干路，是城市道路网的主要骨架，以交通功能为主。次干路是城市区域性的交通干道，为区域交通集散服务，兼有服务功能，配合主干路组成道路网。支路为次干路联系各居住小区的连接线路，解决局部地区交通，直接与两侧建筑物出人口相接，以服务功能为主。二、城市道路分级为了使道路既能满足使用要求，又节约投资及土地，有关规范规定：除快速路外的各类道路根据城市规模、设计交通量、地形等又分为I、Ⅱ、Ⅲ级。一般情况下大城市应采用各类指标中的I级标准，中等城市应采用Ⅱ级标准，小城市采用Ⅲ级标准。三、城市道路路面分类(一)按结构强度分类(参见表1K411011)1．高级路面：路面强度高、刚度大、稳定性好是高级路面的特点。适用于城市快速路、主干路。2．次高级路面：路面强度、刚度、稳定性、使用寿命、车辆行驶速度、适应交通量等均低于高级路面。城市次干路、支路可采用。城市道路分类、路面等级和面层材料表1K411011城市道路分类路面等级面层材料使用年限(年)快速路、主干路高级路面水泥混凝土30沥青混凝土，沥青碎石、天然石材15次干路、支路次高级路面沥青贯人式碎(砾)石12沥青表面处治8(二)按力学特性分类1．柔性路面：荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小，在反复荷载作用下产生累积变形，它的破坏取决于极限垂直变形和弯拉应变。柔性路面主要代表是各种沥青类路面。2．刚性路面：行车荷载作用下产生板体作用，抗弯拉强度大，弯沉变形很小，呈现出较大的刚性，它的破坏取决于极限弯拉强度。刚性路面主要代表是水泥混凝土路面。IK411012掌握城市道路的结构组成城市道路主要分为刚性路面和柔性路面两大类，前者以水泥混凝土路面为代表，后者以各种形式的沥青路面为代表。一、路基与路面的性能要求城市道路由路基和路面构成。(一)路基的性能要求对路基性能要求的主要指标有：1．整体稳定性必须保证路基在不利的环境(地质、水文或气候)条件下具有足够的整体稳定性，以发挥路基在道路结构中的强力承载作用。2．变形量路基及其下承的地基，在自重和车辆荷载作用下会产生变形，促使路面过早破坏并影响汽车行驶舒适性。必须尽量控制路基、地基的变形量，才能给路面以坚实的支承。(二)路面的使用要求路面直接承受行车的作用。路面的使用要求指标是：1．平整度为减缓路面平整度的衰变速率，应重视路面结构及面层材料的强度和抗变形能力。2．承载能力路面必须满足设计年限的使用需要，具有足够抗疲劳破坏和塑性变形的能力，即具备相当高的强度和刚度。3．温度稳定性路面必须保持较高的稳定性，即具有较低的温度、湿度敏感度。4．抗滑能力路表面应平整、密实、粗糙、耐磨，具有较大的摩擦系数和较强的抗滑能力。路面抗滑能力强，可缩短汽车的制动距离，降低发生交通安全事故的频率。5．透水性路面应具有不透水性，以防止水分渗入道路结构层和土基，致使路面的使用功能丧失。6．噪声量城市区域应尽量使用低噪声路面。二、城市道路沥青路面的结构组成(一)路基路基的断面型式有：填方路基；路堑；半填半挖路基。从材料上分，路基可分为土路基、石路基、土石路基三种。(二)路面绝大部分路面的结构是多层次的；按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设垫层、基层和面层等结构层。1．面层面层是直接同行车和大气相接触的层位，承受行车荷载引起的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。因此面层应具有较高的强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。面层可由一层或数层组成，高等级路面面层可划分为磨耗层、面层上层、面层下层，或称之为上(表)面层、中面层、下(底)面层。(1)沥青混凝土面层的常用厚度和适宜层位见表1K411012。沥青混凝土面层常用厚度及适宜层位表IK411012面层类别骨料最大粒径(mm)常用厚度(mm)适宜层位粗粒式沥青混凝土26．560~80二或三层式面层的下面层中粒式沥青混凝土1940~60三层式面层的中面层或二层式的下面层1640~60二或三层式面层的上面层细粒式沥青混凝土13．225～40二或三层式面层的上面层9．515～201．沥青混凝土面层的磨耗层(上层)；2．沥青碎石等面层的封层和磨耗层4.7510～20自行车道与人行道的面层(2)热拌、热铺的沥青碎石可用作双层式沥青面层的下层或单层式面层。作单层式面层时，应加铺沥青封层或磨耗层。沥青碎石的常用厚度为50～70mm。(3)沥青贯人式碎(砾)石可做面层或沥青混凝土路面的下层。作面层时，应加铺沥青封层或磨耗层(4)沥青表面处治主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面的作用。常用厚度为15～30mm。2．基层基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把由面层下传的应力扩散到土基，故基层应具有足够的、均匀一致的承载力和刚度。但沥青类面层下的基层应有足够的水稳定性，以防基层湿软后变形大，导致面层损坏。用于基层的材料主要有：(1)整体型材料无机结合料稳定粒料——石灰粉煤灰稳定砂砾、石灰稳定砂砾、石灰煤渣、水泥稳定碎砾石等，其强度高，整体性好，适用于交通量大、轴载重的道路。工业废渣混合料的强度、稳定性和整体性均较好，适用于各种路面的基层。使用的工业废渣应性能稳定、无风化、无腐蚀。(2)嵌锁型和级配型材料级配碎(砾)石——应达到密实稳定。为防止冻胀和湿软，应控制小于o．5mm颗粒的含量和塑性指数。在中湿和潮湿路段，用作沥青路面的基层时，应掺石灰。符合标准级配要求的天然砂砾可用作基层。不符合标准级配要求时，只宜用作底基层或垫层，并应按路基干、湿类型适当控制小于o．5mm的颗粒含量。为便于碾压，砾石最大粒径宜不大于60mm。泥灰结碎(砾)石——适用于中湿和潮湿路段，掺灰量为其含土量的8％一12％。骨料的粒径宜小于或等于40mm，并不得大于层厚的o．7倍。嵌缝料应与骨料的最小粒径衔接。水结碎石——碎石的粒径宜小于或等于70mm，并不得大于层厚的o．7倍。掺灰量为小于0．5mm颗粒含量的8％一12％。3．垫层垫层是介于基层和土基之间的层位，其作用为改善土基的湿度和温度状况，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，以减小土基所产生的变形。通常在土基湿、温状况不良时设置。垫层材料应具备良好的水稳定性。(1)路基经常处于潮湿或过湿状态的路段，以及在季节性冰冻地区产生冰冻危害的路段应设垫层。(2)垫层材料有粒料稳定土和无机结合料稳定土两类。粒料包括天然砂砾、粗砂、炉渣等。采用粗砂或天然砂砾时，小于0.075mm的颗粒含量应小于5％；采用炉渣时小于2mm的颗粒含量宜小于20％。(3)垫层厚度可按当地经验确定，一般宜大于或等于150mm。(三)沥青路面结构组合的基本原则1．面层、基层的结构类型及厚度应与交通量相适应。交通量大、轴载重时，应采用高等级面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。2．层间结合必须紧密稳定，以保证结构的整体性和应力传递的连续性。面层与基层之间应按基层类型和施工情况洒布透层沥青、粘层沥青或采用沥青封层。3．各结构层的材料回弹模量应自上而下递减，基层材料与面层材料的回弹模量比应大于或等于0．3；土基回弹模量与基层(或底基层)的回弹模量比宜为0．08～0．4。4．层数不宜过多。5．在半刚性基层上铺筑面层时，城市主干路、快速路应适当加厚面层或采取其它措施以减轻反射裂缝。IK411013掌握不同形式挡土墙的结构特点本条介绍了城市工程中常用的重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、柱板式、锚杆式、自立式、加筋土等不同挡土墙结构形式及结构特点。见教材第6页。1K411014熟悉水对城市道路工程的影响对道路施工建设和使用影响最大、最持久的是地下水。地下水是埋藏在地面以下土颗粒之间的孔隙、岩石的孔隙和裂隙中的水。土中水有固、液、气三种形态，其中液态水有吸着水、薄膜水、毛细水和重力水，其中毛细水可在毛细作用下逆重力方向上升一定高度，在0℃以下毛细水仍能移动、积聚，发生冻胀。从工程地质的角度，根据地下水的埋藏条件又可将地下水分为上层滞水、潜水、承压水。路基排水分为地面和地下两类。一般情况下可以通过设置各种管渠、地下排水构筑物等办法达到迅速排水的目的。路面结构除满足其他设计要求外，其总厚度要满足防冻层厚度的要求，避免路基出现较厚的聚冰带而导致路面开裂和过量的不均匀冻胀。如果面层厚度不足，可设置以水稳定性好的砂砾料或隔温性好的材料组成垫层。IK411015熟悉土的分类及不良土质的处理土的物理性质除与其颗粒粒径级配有关外，还与土中三相组成部分之间的比例有关。黏性土中含水量的变化能使土状态发生改变；砂土的密实状态决定其力学性质。土的强度性质通常是指土体的抗剪强度，即土体抵抗剪切破环的能力。工程中的地基承载力、土坡稳定以及挡土墙的土压力等计算，主要考虑剪切问题。土的三相(固体颗粒、水和气)组成特性(见图1K411015)，构成了其许多物理力学特性。土的物理力学基本指标主要有：1、质量密度ρ：2、孔隙比e3、孔隙率n4