《路面工程》课件

-闵涛 概述 1 颗粒类、结合料稳定类路面基层 2 水泥混泥土路面 4 沥青路面 3 路面施工机械 5 第四章 路面工程 路面病害不处治 6 职业能力目标 了解路面的类型、特点及结构组成 能够担负路面施工任务 学习要求 了解路面的功能和要求、路面结构及层位功能，以及路面的分类 了解粒料类、结合料稳定类路面与基层的强度构成原理 了解沥青路面的类型、特点及应用 熟悉沥青路面的施工方法和要点 了解水泥混泥土的特点、构造及应用 熟悉水泥混泥土施工方法和要点 了解沥青路面和水泥混凝土路面施工机械的类型与基本功能特点 了解粒料类、结合料稳定类路面与基层的构造、应用和特点 4.1 路面工程概述 路 面 的 功 能 和 要 求 路 面 结 构 及 层 位 功 能 路 面 的 分 类 足够的强度和刚度 足够的稳定性 耐久性 表面平整 表面抗滑 路面是道路的重要工程结构物，它铺筑在路基顶面，是用不同材 料或混合料分层铺筑而成的供车辆行驶的一种层状结构物。路面 结构直接承受车轮荷载，其质量好坏直接影响到道路的使用品质 概念 路面要求 4.1 路面工程概述 路面横断面形式 a) 槽式； b) 全铺式 1-路面； 2-土路肩； 3-路基； 4-路缘石（测石）； 5-加固路肩（硬路肩） 路面结构及层位功能 4.1 路面工程概述 在路基上按路面行 车道及硬路肩设计 宽度开挖路槽，保 留土路肩，形成浅 槽，在槽内铺筑路 面。也可采用培槽 方法，在路基两侧 培槽，或半填半挖 的方法培槽 在路基全部宽度内部铺筑 路面。在高等级公路建设 中，有时为了将路面结构 内部的水分迅速排出，在 全宽范围内铺筑基层材料， 保证水分由横向排入边沟。 有时考虑到道路交通的迅 速增长，为适应扩建的需 要，将硬路肩及土路肩的 位置全部按行车道标准铺 筑面层。在盛产石料的山 区或较窄的路基上，全宽 铺筑中、低级路面 槽式横断面 全铺式横断面 4.1 路面工程概述 路拱横坡度： 为了保证路面上雨水及时排出，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 形或抛物线形的路拱。 4.1 路面工程概述 路面结构分层及层位功能： 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，将路面分成若干层次。通 常按各个层位功能的不同，划分为三个层次，即 面层 、 基层 和 垫层 ，如图所示。 路面结构层次划分示意图 i-路拱横坡度； 1-面层； 2-基层（有时包括底基层）； 3-垫层； 4-路缘石； 5-加固路肩（硬路肩）； 6-土路肩 4.1 路面工程概述 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 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）石混合料、砂砾或 碎石掺土或不掺土的混合料以 及块料等 4.1 路面工程概述 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 的垫层和土基层去 ，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 4.1 路面工程概述 垫层介于土基与基层之间 功能是改善土基的湿度和 温度状况，另 方面的功 能是将基层传下的车辆荷 载应力进一步加以扩散， 以减小土基产生的应力和 变形。同时也能阻止路基 土挤入基层中，影响基层 结构的性能 垫层材料分为两类 一类是由松散粒料 另一类是用水泥或石灰稳 定土等修筑的稳定类垫层 4.1 路面工程概述 根据现行的 公路工程技术标准 （ JTG B01-2003），路面面层 的类型及选用如表所示。（按材料分） 面 层 类 型 适 用 范 围 沥青混凝土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、 四级公路 水泥混凝土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、 四级公路 沥青贯入、沥青碎石、沥青表面 处治 三级公路、四级公路 砂石路面 四级公路 注：砂石路面是以砂、石等为骨料，以土、水、灰为结合料，通过一定的配比铺筑而成 的路面的统称，包括级配碎（砾）石路面、泥结碎（砾）石路面、水结碎石路面、填隙 碎石路面及其它粒料路面。 4.1 路面工程概述 粒料类路面与基层 由碎石或砾石组成的粒料 结构，按强度构成原理可 分为 嵌锁型 与 级配型 。 嵌锁型 包括泥结碎石、泥 灰结碎石、填隙碎石等； 级配型 包括级配碎石、级 配砾石、符合级配的天然 砂砾、部分砾石经轧制掺 配而成的级配砾、碎石等 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 碎砾石路面与基层 用加工轧制的碎（砾）石作 主骨料，并以石渣和石屑嵌 缝，用粘土或石灰土泥浆灌 缝，按嵌挤原理压实形成的 路面，称碎（砾）石路面， 按施工方法及所用填充结合 料的不同，分泥结碎石、泥 灰结碎石、干压碎石和水结 碎石路面，后两种又统称为 填隙碎石路面 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 碎石路面 优缺点 优点 是投资不高，盛产石料地区可就地取材，并随交通量的增加 进行分期修建和改善，还可在分期修建过程中作为其他路面的基 层。 缺点 ：平整度差，易扬尘，在行车和自然因素影响下，易产生磨 损、松散、磨耗层脱落露骨等病害，因此维修养护工作量大，而 且适应的交通量较小 基本要求 ： 碎石应具有较高的强度、韧性和抗磨耗能力，以不低于 III级、带 有棱角、近于立方体、表面粗糙的碎石为好。 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 磨耗层是路面的表面部分，其作用 是抵抗车轮荷载和自然因素对路面 的破坏作用，从而有效地保证路面 的强度和稳定性，并提高路面平整 度，改善行车条件，延长使用寿命 保护层铺在磨耗层上面，用砂、土 材料铺筑而成，厚度不大于 lcm。用 来减少车轮对磨耗层的直接磨损和 自然因素对磨耗层的直接影响，是 保护磨耗层延长其使用寿命的薄层 磨耗层 保护层 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 在粉碎的土中掺入一定量的无机结合料（ 包括水泥、石灰、工业废渣等 ）， 加水拌和并摊铺平整，碾压密实，其强度和稳定性符合规定要求的材料称为 无机结合料稳定类材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面 结合料稳定类路面基（垫）层 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 石灰稳定土基（垫）层 石灰稳定土具有良好的力学性能，并有较好的水稳性和 定的抗冻性， 它的初期强度和水稳性较低，后期强度较高；但由于干缩、冷缩，易 产生裂缝。石灰稳定土可适用于各类路面的基层和底基层，但石灰土 不宜用作高级路面的基层，而宜用作底基层 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 水泥稳定土基（垫）层 在粉碎的土或原状松散的土中，加入适量的水泥，加水拌和经摊铺， 碾压养护成型的基层，称水泥稳定土基层 。水泥稳定类基层具有良 好的整体性和足够的力学强度及足够的抗水性和抗冻性 图 为 水 泥 稳 定 土 拌 合 站 4.2 颗粒类、结合料稳定类路面不基层 沥青路面是采用沥 青材料作结合料， 粘结矿料或混合料 修筑面层的路面结 构 沥青路面由于使用 了粘结力较强的沥 青材料作结合料， 不仅增强了矿料颗 粒间的粘结力，而 且提高了路面的技 术品质。 沥青施工图片 沥青路面概念 4.3 沥青路面 根据铺筑和压实时沥青混合料的温度，沥青碎石可分为热铺、温铺和冷铺三种。 特点 ： 由于沥青碎石的强度主要靠石 料颗粒间的嵌锁力，受沥青软 化的影响较小，因此其热稳性 较好 沥青碎石的沥青用量较沥青混 凝土和沥青贯入式为少，因此， 沥青碎石的工程造价较低。 沥青碎石混合料可以在厂内或 中心站集中拌制，质量容易得 到保证 沥青碎石面层的可施工期比沥 青贯入式面层长 沥青碎石的主要缺点是：孔隙率较大，空气和表面水易透入 沥青碎石 4.3 沥青路面 用不同粒级的碎石、天然砂或破碎砂、矿粉和沥青按一定比例在拌和机中 热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分具有严格 的级配要求，这种混合料压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时， 称作沥青混凝土。按粒径大小可分为：细粒式沥青混泥土、中粒式沥青混 泥土、粗粒式沥青混泥土 沥青混凝土概念 沥青混凝土优缺点 质量符合要求的沥青混凝土路面的强度高 具有良好的平整度，表面坚实、无接缝，且经久耐用。 由于它的透水性小 混合料通常集中在拌和楼用机械加工拌制，石料的配合比以及沥青 用量都得以严格控制，质量容易得到保证。 施工作业面大，操作方便 沥青混凝土面层的可施工期较沥青表面处治和沥青贯入要长。 4.3 沥青路面 沥青混凝土路面的施工有层铺法和拌和法两类 层铺法 沥青表面处治施工，有 先油后料和先料后油两种方法， 其中以前者使用较多。现以三 层式为例说明其工艺程序。 三层式沥青表面处治路面施工 程序为：备料 清扫基层、放 样和安装路缘石 浇洒透层沥 青 洒布第一次沥青 铺撒第 一次矿料 碾压 洒布第二层 沥青 铺撒第二层矿料 碾压 洒布第三层沥青 铺撒第三 层沥青 碾压 初期养护。 4.3 沥青路面 水泥混凝土路面由 混凝土面层、基层、垫层、路肩结构和排水设施 等组 成，如图所示。 图中，左半侧为未设路面内部排水设施和采用沥青路肩的路面结构，右 半侧为设置路面内部排水设施和采用水泥混凝土路肩的路面结构。 1-混凝土面层； 2-基层； 3-垫层； 4-沥青路肩； 5-路肩基层； 6-土基； 7- 排水基层； 8-不透水垫层； 9-集水管； 10-排水管； 11-混凝土路肩； 12-路面横坡； 13-路肩横坡； 14-反滤织物； 15-拦水带； 16-拉杆 4.4 水泥混凝土路面 基层准备和模板安装 混凝土的摊铺和震捣 混凝土的拌制和运送 钢筋设置和接缝筑做 抹面和拉毛 养生和填缝 4.4 水泥混凝土路面 施 工 工 序 图 优点： 强度高 、 稳定性好 、 耐久性好 、有利于夜间行车 缺点： 对水泥和水的需要量大、有接缝、开放交通较迟、修复困难 4.4 水泥混凝土路面 按作用的不同，接缝可分为 缩缝、胀缝 和 施工缝 三类 设置位置和构造应能满足三 方面的要求： 控制温度伸缩形力和翘曲应力 所引起的开裂出现的位置 能提供一定的荷载传递能力； 防止路表水下渗和坚硬杂物贯 入缝隙内。 混凝土路面的接缝 4.4 水泥混凝土路面 缩缝的作用是控制混凝土的收缩应力和翘曲应力。按设置位 置的不同，有 横向缩缝 和 纵向缩缝 两种。 4.4 水泥混凝土路面 胀缝： 在桥涵两端以及小半径平、竖曲线处应设置胀缝。 4.4 水泥混凝土路面 在采用较短缩缝间距和非低温时 浇筑混凝土的情况下，可仅在邻 近构造物或与其他路面不对称交 叉处设置胀缝。胀缝传力杆的尺 寸、布置间距和要求，与缩缝传 力杆相同。但胀缝传力杆的一端 需加金属套，套子应能套住传力 杆 5cm长，并在套顶留下至少 2 2.5cm长的空间，供板伸长位移时 传力杆相应地有向前移动的余地。 施工缝： 每天工作结束或因临时原因而中断施工时，需设置横向施工缝 混凝土一次铺筑宽度小于路 面宽度时，需设置纵向施工 缝。横向施工缝应尽可能设 在缩缝处，做成设传力杆的 平缝形式。如有困难而设在 缩缝之间时，施工缝采用设 拉杆的企口形式，以保证缝 隙不张开。纵向施工缝则采 用设拉杆的平缝或设拉杆的 企口缝形式。传力杆和拉杆 的尺寸和间距与前述缩缝 和胀缝的传力杆和拉杆相同。 4.4 水泥混凝土路面 沥青洒布机是在 以贯入法、表面 处治法修筑路面， 稳定土壤以及路 拌沥青混合料等 工程中，用以运 输、洒布液态沥 青和煤焦油的一 种与用机械 4.5 路面施工机械 石屑撒布机 ： 用来撤布石屑到洒过沥青 的路面上，作为黑色路面 的配套机械。 构造：由一个箱形料斗和 装在料斗下方的撒料转筒 所组成。转筒的侧面有用 弹簧钢板做成的斗门，斗 门不转筒之间有可调整的 间隙。当转筒旋转时就将 料斗的石屑从斗门缝撤出 去。 石屑撒布机有拖式和自行 式 拖式石屑撒布机外貌图 4.5 路面施工机械 1-泡沫除尘器； 2-烟囱； 3-冷料输送机； 4-烟道； 5-干燥转筒； 6-四管除尘器； 7-热料提升机； 8-沥青输送管； 9-平面振动筛； 10-热石料集料斗； 11-螺旋送粉器； 12-石粉仓； 13-大石料卸料 管； 14-石粉集料提升机； 15-矿物称料斗； 16-拌和机； 17-沥青供应管； 18-沥青称料斗； 19-过量落 料斗； 20-火焰喷射器； 21-燃料箱； 22-料坑 综 合 式 沥 青 混 凝 土 拌 和 机 示 意 图 沥青摊铺机 沥青混凝土摊铺机是摊铺 沥青混凝土路面的与用机 械。它可将已拌制好的沥 青混合料按一定的技术要 求（横断面形状和厚度） 迅速而均匀地摊铺在已整 好的路基或底层上，并予 以初步捣实和整平，既可 大大增加铺筑路面的速度 和节省成本（可减少压路 机的滚压遍数达 2/3），又 可提高所铺路面的质量。 现代的沥青混凝土摊铺机 大多为自行式的。根据其 行驶装置的丌同，可分为 轮胎式的和履带式的两种 几种不同类型的振动式压路机 4.5 路面施工机械 静力作用压实机械是利用机械自身重力产生的静滚压力作用，迫使被 压实材料产生永久性变形而达到压实的目的。 静力式光面滚压路机 4.5 路面施工机械 轮胎式压路机是利用充气轮胎的特性来进行压实的机械。它除有垂直压实 力外，还有水平压实力，这些水平压实力，不但沿行驶方有压实力的作用， 而且沿机械的横向也有压实力的作用。由于这些压实力能沿各个方向移动 材料粒子，所以可得到最大的密实度。 4.5 路面施工机械 沥青路面常见病害的维修 1裂缝的维修 (1)灌封处理采用热融沥青、沥青砂、沥青石屑： (2)乳化沥青稀浆封层，加辅沥青混合料上封层、改性沥 青薄层罩面、单层沥青表处。 4.6 路面病害不处治 2拥包的维修 (1)铲除 (2)铲除 重铺沥青路面结构 3沉陷的维修 (1)填补并压实整平 (2)挖补法。 4.6 路面病害不处治 4车辙的维修 (1)清除 重铺面层结构 (2)找平、压实。 5波浪与搓板的维修 (1)用沥青混合料找平 (2) 清除 重铺面层结构 4.6 路面病害不处治 6坑槽的维修 (1)挖补法 (2)热补法修补。 4.6 路面病害不处治 7麻面与松散的维修 (1)沥青表处 (2)挖除重铺。 4.6 路面病害不处治 7麻面与松散的维修 (1)沥青表处 (2)挖除重铺。 4.6 路面病害不处治 1。水泥路面的病害主要有：裂缝和断裂，唧泥，坑洞等，但又 以裂缝和断裂最为常见。 2。主要介绍灌浆法和植筋法。 4.6 路面病害不处治 基层 砼板 路基土 两 层 脱 空 钻孔 灌浆法 示 意 图 裂缝 底基层 钻灌浆孔 4.6 路面病害不处治 4.6 路面病害不处治 灌 浆 路面板裂缝植筋法 基层 裂 缝 60 60 380 砼板 砼板 200 200 钢筋 30 单位： mm 钻孔 4.6 路面病害不处治 放植筋孔位 4.6 路面病害不处治 钻 斜 孔 4.6 路面病害不处治 孔内灌入改性环氧树脂 4.6 路面病害不处治 植入 25连接钢筋 4.6 路面病害不处治 用改性环氧树脂砂浆修补砼板裂缝 4.6 路面病害不处治 本章小结 本章阐述了路面的功能和要求、路面结构及层位功能、路面的 分类。阐述了粒料类和结合料稳定类路面不基层的强度构成原 理、构造、应用和特点。阐述了沥青路面的类型、特点、应用 以及沥青路面的施工要点。阐述了水泥混凝土路面的特点、构 造、应用以及水泥混凝土路面的施工要点。介绍了沥青路面和 水泥混凝土路面施工机械的类型和功能特点。 超载车对路面的破坏有两方面：一是车速慢，通过路面某一点的滞留 时间长；二是对于靠相邻颗粒传递应力的路面结构层来说，若承重层 薄，强度丌足，路基就会产生过大的垂直压应变，整个路面结构层产 生陡深的弯沉盆，承重层处于最丌利的弯拉状态，由于半刚性基层的 刚性丌允许产生大的变形，容易被拉断。此外，超载车由于其重量大 ，加之车辆的震动冲击作用，在正常道路上行驶一次，很可能使基层 底面产生微裂缝或将路面彻底压坏，具有一次性破坏作用。另外，车 辆在刹车、上下坡及转弯过程中，将产生较大的推力，由于超载，这 种推力将大大加强，加速沥青面层的剪切破坏。沥青路面在重车行驶 的车道上，推移、拥包明显增多，便是最好的证明。 小知识 超载对路面的影响 什么是路面？路面具有的基本性能有哪些？ 路面设置路拱横坡度的目的是什么？ 简述路面结构层类型及层位功能。 路面分为哪几类？ 路面磨耗层和保护层的作用是什么？ 沥青路面的优缺点是什么？其主要类型有哪些？ 何谓沥青混凝土？其特点是什么？ 水泥混凝土路面的类型和优缺点是什么？ 水泥混凝土路面主要组成部分有哪些？ 水泥混凝土路面为何要设置接缝？接缝的类型有哪些 ？各自具体作用是什么？ 沥青、沥青路面施工机械主要有哪些？ 思考题