道路工程[土木工程的分支学科]

基本介绍

道路工程,从事道路的规划、勘测、设计、施工、养护等的一门应用科学和技术,是土木工程的一个分支。道路[1][8][9]通常是指为陆地交通运输服务,从词义上讲就是供各种无轨车辆和行人通行的基础设施;按其使用特点分为公路[2]、城市道路[3]、农村公路[4]、厂矿道路[5]、林区道路[6]等,古代中国还有驿道[7]

按服务范围及其在国家道路网中所处的地位和作用分为:①国道(全国性公路),包括高速公路和主要干线;②省道(区域性公路);③县、乡道(地方性公路);④城市道路。公路分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路及四级公路等五个技术等级。城市道路应按道路在道路网中的地位、交通功能以及对沿线的服务功能等,分为快速路、主干路、次干路和支路四个等级。不同等级的道路用不同的技术指标体现,这些指标主要有设计速度、车道宽度及车道数、路基宽度(红线宽度)、最小平曲线半径、视距、最大纵坡、最小坡长、设计使用年限、汽车荷载等级、路基设计洪水频率等。

公路建设应按地区特点、交通特性、路网结构综合分析确定公路的功能,根据功能结合交通量、地形条件等选用技术等级和主要技术指标。[10]公路功能应根据公路的区域特点、交通特性、路网结构综合分析确定。公路的区域特点考虑要素:土地利用、气象条件、地形地貌、历史文化、灾害、公共交通、通信、城市建设的现状和规划等; 交通特性考虑要素:汽车、行人、自行车等各自的交通量以及车辆类型、出行距离、交通量变化特征、速度分布等;路网结构考虑要素:该公路在全国或者区域交通网中的地位和作用。

城市道路工程设计应根据城市总体规划、城市综合交通规划、专项规划,考虑社会效益、环境效益与经济效益的协调统一,合理采用技术标准。遵循和体现以人为本、资源节约、环境友好的设计原则。[11]

学科内容

道路网规划和路线勘测设计

道路网规划应考虑各种交通运输综合功能的协调发展,路网布局的完善。路线勘测设计则应根据国家制定的分级管理和技术指标,选定技术经济最优化的路线,对平、纵、横三个面进行综合设计,力争平面短捷舒顺、纵坡平缓均匀、横断面稳定经济,以求保证设计车速、缩短行车时间、提高汽车周转率。对路基、路面、桥梁、隧道、排水等构造物进行精心设计,在保证质量的条件下降低施工、养护、运营和交通管理等费用。

路基工程

路基既是路线的主体,又是路面的基础并与路面共同承受车辆荷载。路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。路肩是路面两侧路基边缘以内地带,用以支护路面、供临时停靠车辆或行人步行之用。路基土石方工程按开挖的难易分为土方工程(松土、普通土、硬土三级)与石方工程(软石、次坚石、坚石三级)。

路基工程在道路建设中,工程量大、占地广,常为控制施工进度的关键,故要求:①尽可能与沿线农田水利建设相结合并力争节约用地;②按照标准设计,严格控制施工质量,保证路基具有足够的强度和稳定性;③搞好排水和防护加固工程,沿河路基应注意不被洪水淹没冲毁;④填方工程应慎选土质并分层夯实,对其密实度和含水量进行现场控制;⑤冰冻地区还应设置防冻层或设置隔水层和隔温层,切断毛细水,减少负温差的不利影响;⑥当路线通过悬岩峭壁需修建悬出路台或半山桥,陡峻山坡则需修筑挡墙、石砌护坡或护脚等工程以保证路基和山体的稳定;⑦当路线不能避让必须通过特殊或不良地质、水文的地区或路段时,路基工程应针对其具体情况和特征,采取防治措施。

为保证路基、路面和其他构筑物的稳固及交通安全。沿路基可修筑:①路基坡面防护。铺种草皮、植树、抹面、灌浆沟缝、砌石护坡和护面墙等。②冲刷防护。有直接防护的构筑物,如抛石防护、石笼防护、梢料防护、驳岸、浸水挡墙等;有间接防护的调治构筑物,如丁坝、顺水坝、格坝等。③支挡构筑物。主要是挡土墙等构筑物。

路面工程

为适应行车作用和自然因素的影响,在路基上行车道范围内,用各种筑路材料修筑多层次的坚固、稳定、平整和一定粗糙度的路面。其构造一般由面层、基层(承重层)、垫层组成,表面应做成路拱以利排水。路面按其使用特性分为四级:①高级路面;②次高级路面;③中级路面;④低级路面。按其在荷载作用下的力学特性,路面可分为刚性路面和柔性路面。

道路排水工程

水的作用是造成路基、路面和沿线构筑物的病害和冲毁的主因。根据来源不同分为地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或渗入路基土内时,可能将冲毁路基的路肩和边坡以及路面;地下水能使路基湿软,降低土基强度和路面承载力,严重时可引起翻浆或边坡滑坍,导致交通中断。

排水工程要与水利灌溉相配合,地面排水和地下排水兼顾,路基路面排水与桥涵工程相结合。总的要求是:查明情况,全面考虑,因地制宜,就地取材,防重于治,经济适用,多种措施,综合治理,构成一个统一的排水系统。

地面排水设施一般有:边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、倒虹吸管和渡槽等。地下水排除一般以导流为主,不宜堵塞,主要设施有暗沟、渗井、渗沟。

桥涵工程

道路跨越河流沟谷时,需建涵洞、桥梁或渡口等构筑物;与铁路或其它道路交叉,也常建桥跨越。过水构筑物有漫水桥、过水路面、渗水路堤等。当交通量不大而又受到经费等条件限制时,可暂缓建桥,先修渡口工程;待交通量增长条件具备时,再改渡建桥。

桥涵要根据当地的地形、地质、水文等条件,行车及外力等荷载,建桥涵目的要求等,因地制宜,就地取材,合理选用桥涵形式,做到坚固、适用、安全、经济、美观。

隧道工程

在地面以下开挖供汽车通行的构筑物称道路隧道。按所经地区情况分为:①避免地面干扰建在城市地下的城市隧道;②有利于航运和国防在河流或海峡底下的水底隧道;③降低越岭高程,或避绕山嘴,取消急弯陡坡,改善线形以缩短行程节约行车时间和油耗的;或避让表面不稳定山坡和水文地质不良地段,改由稳定岩石较深部位通过的山岭隧道。修建隧道要根据工程造价、施工条件及竣工后运营和养护条件,与其他路线方案进行详细的技术经济比较,决定取舍。

隧道内部必须设置通风和照明设备。隧道周边一般均需修筑衬砌加以支撑,在坚石又不易风化的整体岩层中也可不做衬砌。为防止表面岩石风化,可喷水泥砂浆。近年来,采用喷锚支护,施工简便造价低,正日益推广。

附属设施工程

①安全防护设施。如保证夜间车辆和行人交通安全的照明设施,指导行车的交通标志号志、路面标线,防护用的护栏、护墙、护柱,沙漠地区的防沙栅栏,多雪地区的防雪走廊。②改善环境设施。重点是绿化,可稳定路基、防治污染、美化路容,其他如减小噪声干扰的隔音墙等。③养护管理设施。如养路道班房、巡逻管理站等。④路旁服务设施。如休息区、停车场、电话亭及旅游服务设施等。

养护工程

维护道路完好状况,预防和及时修复各 种缺陷损坏,提供并保证安全、快速、经济、舒适的行车条件,有计划地改善道路技术状况,以适应交通发展需要。

各国多采用有训练和装备的养路道班和工程队组织,完成养护工程任务。养护工程按其工作性质和任务分为:①小修保养。对道路及其一切设施进行预防事故和维修较小损坏部分。重点是排水和路面,冬季防冰雪,雨天防滑溜。②大中修工程。对道路及其设备进行较大的修复,或在原有技术等级内的添建和局部改建。③改善工程。分期分段改善道路的技术条件或进行局部改建能显著提高通行能力,如改进线形视距,拓宽路基、提高路面等级、改建桥涵等。

参考文献

1 百度百科—道路 https://baike.baidu.com/item/%E9%81%93%E8%B7%AF/18791

2 百度百科—公路 https://baike.baidu.com/item/%E5%85%AC%E8%B7%AF/34336

3 百度百科--城市道路 https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%8E%E5%B8%82%E9%81%93%E8%B7%AF/2264297

4 百度百科--农村公路 https://baike.baidu.com/item/%E5%86%9C%E6%9D%91%E5%85%AC%E8%B7%AF/1006254

5 百度百科--厂矿道路 https://baike.baidu.com/item/%E5%8E%82%E7%9F%BF%E9%81%93%E8%B7%AF

6 百度百科--林区道路 https://baike.baidu.com/item/%E6%9E%97%E5%8C%BA%E9%81%93%E8%B7%AF/2264345

7 百度百科--驿道 https://baike.baidu.com/item/%E9%A9%BF%E9%81%93

8 维基百科--道路 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%81%93%E8%B7%AF

9 互动百科—道路工程 http://www.baike.com/wiki/%E9%81%93%E8%B7%AF%E5%B7%A5%E7%A8%8B

10 《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)实施日期:2015-01-01

11 《城市道路工程设计规范》(CJJ 37-2012(2016年版) 实施日期:201251

参考文献主要来源

百度百科 https://baike.baidu.com/

维基百科 https://zh.wikipedia.org/zh-hans/Wikipedia:%E9%A6%96%E9%A1%B5