2011年一级建造师市政工程考试教材(1)

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1K411010城镇道路工程结构与材料
     1K411011掌握城镇道路分类与分级
     本条文介绍了城镇道路的分类和分级，常规的城镇道路路面等级和面层的类型。
     一、城镇道路分类
     （一）城镇道路的功能是综合性的，为发挥其不同功能，保证城镇的生产、生活正常进行，交通运输经济合理，应对城镇道路进行科学的分类。
     （二）分类方法有多种形式，根据道路在城镇规划道路系统中所处的地位划分为快速路、主干路、次千路及支路(参见表1K411011)；根据道路对交通运输所起的作用分为全市性道路、区域性道路、环路，放射路、过境道路等；根据承担的主要运输性质分为公交专用道路、货运道路、客货运道路等}根据道路所处环境划分为中心区道路、工业区道路、仓库区道路、文教区道路、行政区道路、住宅区道路、风景游览区道路，文化娱乐性道路、科技卫生性道路、生活性道路、火车站道路、游览性道路、林荫路等。在以上各种分类方法中，主要是满足道路在交通运输方面的功能。
     （三）我国现行《城市道路设计规范》CJJ 37以道路在城市道路网中的地位、交通功能为基础，同时也考虑对沿线的服务功能，将城镇道路分为四类，即快速路、主干路、次干路与支路。
     快速路，叉称城市快速路，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。
     主干路以交通功能为主，为连接城市各主要分区的干路，是城市道路网的主要骨架。
     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，结合主干路组成道路网。
     支路为次干路与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。

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 二、城镇道路分级
     大、中、小城镇现有道路行车速度、路面宽度、路面结构厚度、交叉口形式等都有区别。为了使道路既能满足使用要求，又节约投资及土地，现行《城市道路设计规范》CJJ37规定：除快速路外的各类道路根据城市规模、设计交通量、地形等分为I、Ⅱ、Ⅲ级。一般情况下，大城市应采用各类指标中的工级标准，中等城市应采用Ⅱ级标准，小城市采用Ⅲ级标准。不同类别的同一级别道路的设计速度是不同的。
     三、城镇道路路面分类
     （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。它使用年限长，适应繁重交通量，且路面平整、车速高、运输成本低，建设投资高，养护费用少，适用于城市快速路、主干路、公交专用道路。
     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，但是维修、养护、运输费用较高，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IK411011

  

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（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，包括沥青混凝土（英国标准称压实后的混合料为混凝土）面层、沥青碎石面层、沥青贯入式碎（砾）石面层等。
     2．刚性路面：行车荷载作用下产生板体作用，抗弯拉强度大，弯沉变形很水，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，包括接缝处设传力杆、不设传力杆及设补强钢筋网的水泥混凝土路面。

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1K411012掌握沥青路面结构组成特点
     本条文以城镇沥青路面为主简要介绍柔性路面结构组成及性能要求。
     一、结构组成
     （一）基本原则
     1．城镇沥青路面结构由面层、基层和路基组成，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。大部分道路结构组成是多层次的，但层数不宜过多。
     2．行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱；对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。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。
     3．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基层和面层等结构层。
     4．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。
     5．基层的结构类型可分为柔性基层、半刚性基层；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他措施以减轻反射裂缝。
     （二）路基与填料
     1．路基分类
     从材料上，路基可分为土方路基、石方路基、特殊土路基。路基断面形式有：路堤一路基顶面高于原地面的填方路基；路堑一全部由地面开挖出的路基（又分重路堑、半路堑、半山峒三种形式）；半填、半挖一横断面一侧为挖方，另一侧为填方的路基。
     2．路基填料
     高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土，不适用做路基填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。
     地下水位高时，宜提高路基顶面标高。在设计标高受限制，未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路基填料。同时应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位的措施。
     岩石或填石路基顶面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路基顶面不平整程度而定，一般100—150mm。

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（三）基层与材料
     1．基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把面层下传的应力扩散到土基。基层可分为上基层和底基层，各类基层结构性能、施工或排水要求不同，厚度也不同。
     2．应根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。湿润和多雨地区，宜采用排水基层。未设垫层，且路基填料为细粒土、黏土质砂或级配不良砂（承受特重或重交通），或者为细粒土（承受中等交通）时，应设置底基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料等。
     3．常用的基层材料
     (1)无机结合料稳定粒料
     无机结合料稳定粒料基层包括石灰稳定土类基层、石灰粉煤灰稳定砂砾基层、石灰粉煤灰钢渣稳定土类基层、水泥稳定土类基层等，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（粉煤灰、钢渣等）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，但所用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
     级配砂砾及级配砾石基层可用作城市次干道及其以下道路基层。为防止冻胀和湿软，天然砂砾应质地坚硬，含泥量不应大于砂质量(粒径小于5mm)的10%。级配砾石作次干道及其以下道路底基层时，级配中最大粒径宜小于53mm，做基层时最大粒径不应大于37. 5mm。
     级配碎石及级配砾石基层可用作城市快速路、主干路、次干路及其以下道路基层，也可作为城市快速路、主干路、次干路及其以下道路底基层。嵌缝料应与骨料的最小粒径衔接。
     （四）面层与材料
     1．高等级沥青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。
     2．沥青路面面层类型
     ①热拌沥青混合料面层(详见1K411014)
     热拌沥青混合料(HMA)，包括SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）和OGFC（大空隙开级配排水式沥青磨耗层）等嵌挤型热拌沥青混合料；适用于各种等级道路的面层，其种类应按集料公称最大粒径、矿料级配、孔隙率划分。
     ②冷拌沥青混合料面层
     冷拌沥青混合料适用于支路及其以下道路的路面、支路的表面层，以及各级沥青路面的基层、连接层或整平层；冷拌改性沥青混合料可用于沥青路面的坑槽冷补。
     ③温拌沥青混合料面层
     在沥青混合料拌制过程中添加合成沸石产生的发泡润滑作用，使沥青混合料在120～130℃时拌合。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料可以同样适用。
     ④沥青贯入式面层
     沥青贯入式面层宜做城市次干路以下路面层使用，其主石料层厚度应依据碎石的粒径确定，厚度不宜超过lOOmm。
     ⑤沥青表面处治面层
     主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎（砾）石路面的作用。沥青表面处治面层的集料最大粒径与处治层厚度相匹配。
     二、结构层与性能要求
     （一）路基
     1．路基既为车辆在道路上行驶提供基础条件，也是道路的支撑结构物，对路面的使用性能有重要影响。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下不产生不均匀变形。

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 2．性能主要指标
     ①整体稳定性
     在地表上开挖或填筑路基，必然会改变原地层（土层或岩层）的受力状态；原先处于稳定状态的地层，有可能由于填筑或开挖而引起不平衡，导致路基失稳。软土地层上填筑高路堤产生的填土附加荷载如超出了软土地基的承载力，就会造成路堤沉陷；在山坡上开挖深路堑使上侧坡体失去支承，有可能造成坡体坍塌破坏。在不稳定的地层上填筑或开挖路基会加剧滑坡或坍塌。因此，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变形量控制
     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，如地基软弱填土过分疏松或潮湿时，所产生的沉陷或固结、不均匀变形，会导致路面出现过量的变形和应力增大，促使路面过早破坏并影响汽车行驶舒适性。因此，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）基层
     1．基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把面层下传的应力扩散到土基。且为面层施工提供稳定而坚实的工作面，控制或减少路基不均匀冻胀或沉降变形对面层产生的不利影响。基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但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。
     2．性能主要指标
     ①基层应具有足够的、均匀一致的承载力和较大的刚度；有足够的抗冲刷能力和抗变形能力，坚实、平整、整体性好。
     ②不透水性好。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物；为防止地下渗水影响路基，排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层。
     （三）路面
     1．路面直接承受行车的作用。设置路面结构可以改善汽车的行驶条件，提高道路服务水平（包括舒适性和经济性），以满足汽车运输的要求。’ 2．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。
     3．路面使用指标
     ①承载能力
     当车辆荷载作用在路面上，使路面结构内产生应力和应变，如果路面结构整体或某一结构层的强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力和应变时，路面便出现开裂或变形（沉陷、车辙等），降低其服务水平。路面结构暴露在大气中，受到温度和湿度的周期性影响，也会使其承载能力下降。路面在长期使用中会出现疲劳损坏和塑性累积变形，需要维修养护，但频繁维修养护势必会干扰正常的交通运营。为此，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。
     ②平整度
     平整的路表面可减小车轮对路面的冲击力，行车产生附加的振动小不会造成车辆颠簸，能提高行车速度和舒适性，不增加运行费用。依靠先进的施工机具、精细的施工工艺、严格的施工质量控制及经常、及时的维修养护，可实现路面的高平整度。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。
     ③温度稳定性
     路面材料特别是表面层材料，长期受到水文、温度、大气因素的作用，材料强度会下降，材料性状会变化，如沥青面层老化，弹性一黏性一塑性逐渐丧失，最终路况恶化，导致车辆运行质量下降。为此，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
     光滑的路表面使车轮缺乏足够的附着力，汽车在雨雪天行驶或紧急制动或转弯时，车轮易产生空转或溜滑危险，极有可能造成交通事故。因此，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
     一般情况下，城镇道路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
     城市道路使用过程中产生的交通噪声，使人们出行感到不舒适，居民生活质量下降。城市区域应尽量使用低噪声路面，为营造静谧的社会环境创造条件。
     近年我国城市开始修筑降噪排水路面，以提高城市道路的使用功能和减少城市交通噪声。沥青路面结构组合：上面（磨耗层）层采用OGFC沥青混合料，中面层、下（底）面层等采用密级配沥青混合料。既满足沥青路面强度高、高低温性能好和平整密实等路用功能，又实现了城市道路排水降噪的环保功能。