城市道路结构组成|市政工程计量与计价

城市道路的结构组成主要包括路基和路面，其中路面由垫层、基层和面层构成。如图4．1、图4．2所示。

图4．1　城市道路的结构组成（一）

图4．2　城市道路的结构组成（二）

1）路基工程

（1）路基工程概述

路基是道路结构体的基础，是由土、石材料按照一定尺寸、结构要求所构成的带状土工结构物。

路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，主要承受路面重量及由路面传递下来的行车与行人荷载，是城市道路的重要组成部分，贯穿城市道路全线，构成城市道路的主体。

路基除承受路面的重量、行车与行人的荷载外，还受水流、雨雪、冰冻、风沙的侵袭。由于城市道路地下管线多，路基不仅为路面及道路附属设施施工提供场地，而且为地下管线施工提供场地，并对各种地下管线设施起保护作用。

路基按断面形式分为：路堤、路堑、填挖结合路基、零填零挖路基四种，如图4．3所示。路基按材料分为：土路基、石路基、土石路基三种。

图4．3　路基的断面形式

路基工程的特点是路线长，通过的地带类型多，技术条件复杂，受地形、气候和水文地质条件影响很大。除一般的施工技术外，还要考虑软土压实、边坡稳定、挡土墙和其他人工结构物等。此外，路基工程的土石方数量大，劳力和机械用量多，施工工期长。在城市道路中，除征地拆迁外，碰到的隐蔽工程多，如给水、污水、煤气、电缆或热力管线等，需与有关部门相互协调，公共关系比较复杂。

（2）对路基的基本要求

①具有足够的整体稳定性

路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面建成的。路基修建后，改变了原地面的自然平衡状态。在工程地质不良的地区，修建路基可能会加剧原地面的不平衡状态，从而导致路基发生各种破坏现象。因此，为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下不致发生不允许的变形或破坏，必须因地制宜地采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。

②具有足够的强度

路基的强度是指在行车荷载作用下，路基抵抗变形与破坏的能力。行车荷载及路基路面的自重使路基下层和地基产生一定的压力，这些压力可使路基产生一定的变形，直接损坏路面的使用品质。为保证路基在外力作用下不致产生超过容许范围的变形，要求路基应具有足够的强度。

③具有足够的水温稳定性

路基的水温稳定性在这里主要是指路基在水和温度的作用下保持其强度的能力。路基在地面水和地下水的作用下，其强度将会显著地降低。特别是在季节性冰冻地区，由于水温状况的变化，路基将发生周期性冻融作用，形成冻胀和翻浆，使路基强度急剧下降。因此，对于路基，不仅要求有足够的强度，还应保证在最不利的水温状况下强度不致显著降低，这就要求路基应具有一定的水温稳定性。

（3）路基用土的工程性质

按照土的工程分类方法，将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四大类，分类总体系如图4．4所示。各类土的主要工程性质如下：

图4．4　土分类总体系图

①巨粒土

巨粒土有很高的强度及稳定性，是填筑路基的良好材料。巨粒土分为漂石土和卵石土两种。对于漂石土，在码砌边坡时，应正确选用边坡值，以保证路基稳定。对于卵石土，填筑时应保证有足够的密实度。

②粗粒土

粗粒土分为砾类土和砂类土两种。

砾类土由于粒径较大，内摩擦力亦大，因而强度和稳定性均能满足要求。级配良好的砾类土混合料，密实程度好。对于级配不良的砾类土混合料，填筑时应保证密实度，防止由于空隙大而造成路基积水、不均匀沉陷或表面松散等病害。

砂类土又可分为砂、砂土和砂性土三种。砂和砂土无塑性，透水性强，毛细上升高度很小，具有较大的摩擦系数，强度和水稳定性均较好。但由于黏性小，易于松散，压实困难，需用振动法才能压实。为克服这一缺点，可添加一些黏质土，以改善其使用质量。砂性土既含有一定数量的粗颗粒，使路基具有足够的强度和水温稳定性，又含有一定数量的细颗粒，使其具有一定的黏性，不致过分松散。一般遇水干得快，不膨胀，干时有足够的黏结性，扬尘少，容易被压实。因此，砂性土是修筑路基的良好材料。

③细粒土

细粒土可分为粉质土、黏质土和有机质土三种。

粉质土为最差的筑路材料。它含有较多的粉土粒，干时稍有黏性，但易被压碎，扬尘性大，浸水时很快被湿透，易成稀泥。粉质土的毛细作用强烈，上升速度快，毛细上升高度一般可达0．9～1．5m，在季节性冰冻地区，水分积聚现象严重，造成严重的冬季冻胀，春融期间出现翻浆，故又称翻浆土。如遇粉质土，特别是在水文条件不良时，应采取一定的措施，改善其工程性质。

黏质土透水性很差，黏聚力大，因而干时坚硬，不易挖掘。它具有较大的可塑性、黏结性和膨胀性，毛细现象也很显著，用来填筑路基比粉质土好，但不如砂性土。浸水后黏质土能较长时间保持水分，因而承载能力小。对于黏质土如在适当的含水量时加以充分压实和有良好的排水设施，筑成的路基也能获得稳定。

有机质土（如泥碳、腐殖土等）不宜作路基填料，如遇有机质土均应在设计和施工上采取适当措施。

④特殊土

特殊土可分为黄土、膨胀土、红黏土和盐渍土四种。

黄土属大孔和多孔结构，具有湿陷性；膨胀土受水浸湿发生膨胀，失水则收缩；红黏土失水后体积收缩量较大；盐渍土潮湿时承载力很低。因此，特殊土也不宜作路基填料。

2）路面工程

（1）路面分级、分类及结构划分

①路面技术分级

路面的技术等级主要是按面层的使用品质和材料组成等划分的。目前我国的路面技术等级可分为以下四级：

a．高级路面

它包括由沥青混凝土、水泥混凝土、热拌沥青碎石和整齐块石或条石等面层所组成的路面。一般适用于交通量大、行车速度快的高速公路和一、二级公路及城市快速路、主干道。

b．次高级路面(www.xing528.com)

它包括由沥青贯入式、冷拌沥青碎（砾）石、沥青表面处治和半整齐块石或条石等面层组成的路面。一般适用于交通量较大、行车速度较快的二、三级公路及城市次干道和支路。

c．中级路面

它包括由水结碎石、泥结碎石、级配砾（碎）石、不整齐块石等作面层的路面。一般适用于中等交通的三级以下公路及城市支路、街巷道路。

d．低级路面

它包括由各种粒料或当地材料改善土所筑成的路面，例如炉渣土、砂砾土等。一般适用于交通量小的乡村公路。

②路面的分类

路面从路面力学特性出发，可分为以下两类：

a．柔性路面

柔性路面是指刚度较小、抗弯拉强度较低，主要靠抗压、抗剪强度来承受车辆荷载作用的路面。

柔性路面主要包括：由各种基层、垫层（水泥混凝土基层除外）与各种沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层所组成的路面结构。

柔性路面的主要特点是：

·刚度小。刚度是指构件或结构受力时抵抗变形的能力。

·在车轮荷载的作用下产生的弯沉变形较大。弯沉是指路基或路面在荷载作用下产生的垂直弹性变形。

·车轮荷载通过路面各结构层向下传递到路基的压应力较大，因而对路面基层和路基的强度与稳定性要求较高。

b．刚性路面

刚性路面是指面层板体刚度较大，抗弯拉强度较高的路面。

刚性路面主要包括：素混凝土路面、钢筋混凝土路面、碾压混凝土路面、钢纤维混凝土路面等。

刚性路面的主要特点是：

·面层板体的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度。

·抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1／7～1／6。

·水泥混凝土是一种脆性材料，水泥混凝土路面面层板体在断裂时的相对拉伸变形很小。

③路面结构层的划分

由于行车荷载对路面的作用随着深度而逐渐减弱，同时，路基的湿度和温度状况也会影响路面的工作状况，因此，从受力情况、自然因素等对路面作用程度的不同以及经济的角度考虑，一般将路面分成若干层次来铺筑。

a．面层

直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层称为面层，可由1～3层组成。高等级路面的面层常由2～3层组成，分别称为表面层、中面层和底面层。中、低级路面如砂石路面面层上所设的磨耗层和保护层亦包括在面层之内。

b．基层

基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传到底基层垫层和土基中。底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载的反复作用，起次要承重作用。

c．垫层

它是底基层和土基之间的层次，它的主要作用是加强土基、改善基层的工作条件。修筑垫层常用的材料有两类：一类是松散粒料，如级配碎石、填隙碎石等；另一类是整体性材料，如水泥稳定土、石灰稳定土等。

d．联结层

联结层是在面层和基层之间设置的一个层次。主要作用是加强面层与基层的共同作用或减少基层的反射裂缝。联结层所用的材料一般是沥青贯入式和沥青碎石以及沥青透层、黏层。

（2）对路面的基本要求

汽车在路面上行驶，除了克服各种阻力外，还会通过车轮把垂直力和水平力传给路面。在水平力中又分为纵向力和横向力两种。另外，路面还会受到车辆的振动力和冲击力的作用；在车身后面还会产生真空吸力作用。在上述各种力的综合作用下，路面结构层内会产生大小不同的压应力、拉应力和剪应力。这些力作用的特点是：具有瞬时性、重复性、复杂多样性、综合性和波动性。如果产生的上述这些应力超过了路面结构整体或某一组成部分的强度，路面就会出现断裂、沉陷、波浪、松散、啃边、麻面、磨损等破坏。同时，路面还是暴露于大自然中的构造物，直接承受自然因素的影响和破坏，例如太阳照射，高温将导致沥青路面泛油、拥包等病害，同时沥青材料逐渐老化的特性，使其逐步失去原有的黏结力、塑性等技术品质，低温时又将导致沥青路面产生收缩而开裂；又如雨水，将导致路面泛油、沥青材料老化、开裂、抗滑能力降低、路面材料松散、强度和刚度下降等。自然因素对路面的影响和破坏作用的特点可归纳为：具有季节性、循环性、区域性和偶然性。由于以上因素影响，路面必须满足以下各项基本要求：

①具有足够的强度和刚度

由于受到行驶的汽车荷载所产生的各种力的综合作用。路面结构整体及各组成部分必须具备足够的强度以抵抗行车荷载的作用，避免路面产生过大的变形与破坏。刚度，是指路面结构整体或某一组成部分抵抗变形的能力。如刚度不足，即使强度足够，在车轮荷载作用下也会产生过量的变形而形成车辙、沉陷或波浪等破坏。

②具有足够的稳定性

路面结构袒露于大气之中，经常受到温度和水分变化的影响，其力学性能随之不断发生变化，强度和刚度不稳定，路况时好时坏。例如：沥青路面在夏季高温时会变软而产生车辙和推挤，冬季低温时又可能因收缩或变脆而产生开裂；水泥混凝土路面在高温时可能发生拱胀现象，温度急剧变化时会翘曲而产生破坏；砂石路面在雨季时因雨水渗入路面结构而强度下降，产生沉陷、车辙或波浪。因此，要求路面结构在各种气候条件下能够保持其强度。

③具有足够的平整度

不平整的路面表面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用。振动作用会造成行车颠簸，影响行车速度、行车安全和舒适性。振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车机件的损坏与轮胎的磨耗，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。为了减小车辆对路面的冲击力，提高行车速度和增进行车舒适性、安全性，路面应保持一定的平整度。道路等级越高，设计行车速度越快，对路面平整度的要求也越高。

④具有足够的抗滑性能

汽车在光滑的路面上行驶时，车轮与路面之间缺乏足够的附着力（或摩擦阻力）。在雨天高速行车，或紧急制动或突然启动，或爬坡或转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使行车速度降低，油料消耗增多，甚至引起严重的交通事故。因此，路面表面应具有足够的抗滑性能，即具有足够的粗糙度。设计车速越快，对路面抗滑性能的要求也越高。

⑤具有足够的耐久性

路面结构承受行车荷载和冷热、干湿气候因素的多次重复作用，由此而逐渐产生疲劳破坏和塑性形变累积。路面材料还可能由于老化衰变而导致破坏。这些都将缩短路面的使用年限，增加养护工作量。因此，路面结构必须具备足够的抗疲劳、抗老化和抗形变累积的能力，以保持或延长路面的使用寿命。

⑥具有尽可能低的扬尘性

汽车在砂石路面上行驶时，车身后面所产生的真空吸力会将面层表面或其中的细粒料吸起而飞扬尘土，甚至产生路面松散、脱落和坑洞等病害。扬尘还会加速汽车机件的损坏，影响行车视距和旅客的舒适及沿线居民的卫生条件。因此，应尽量减少路面的扬尘性。