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道路工程

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道路通常是指为陆地交通运输服务,通行各种机动车、人畜力车、驮 骑牲畜及行人的各种路的统称。道路按使用性质分为城市道路、公路、厂矿道路、农村道路、林区道路等。城市高速干道和高速公路则是交通出入受到控制的、高速行驶的汽车专用道路。


中国道路

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。前三种统称公路,按年平均昼夜汽车交通量及使用任务、性质,又可划分为五个技术等级。不同等级的公路用不同的技术指标体现。这些指标主要有计算车速、行车道数及宽度、路基宽度、最小平曲线半径、最大纵坡、视距、路面等级、桥涵设计荷载等。


发展

道路伴同人类活动而产生,又促进社会的进步 和发展,是历史文明的象征、科学进步的标志。原始的道路是由人践踏而形成的小径。以后要求有更好的道路,取土填坑,架木过溪,以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后,逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运,因而出现驮运道。车轮的发明使陆地运输从此进入马车交通时代。巴比伦、埃及、中国、印度、希腊、罗马等文明古国,为了军事和商旅的需要,道路工程都有辉煌的成就。古波斯大道、欧洲琥珀大道、中国秦代栈道和驰道, 已有数千年历史。横贯亚洲的丝绸之路,对东西方文化交流起到巨大影响,中国古代发明也从此传播世界。中国历来重视道路的规划、修建和养护。古代道路工程有卓越创造,秦筑驰道,汉唐通西域,各国商旅兴盛。18世纪中叶,现代道路工程开始在欧洲兴起。1747年第一所桥路学校在巴黎建立。法国P.-M.-J.特雷萨盖、英国T.特尔福德和J.L.马克当等工程师提出新的路面结构理论和实践,奠定了现代道路工程的基础。1883~1885年德国G.W.戴姆勒、C.F.本茨发明了汽车,开创了以汽车交通为主的现代道路工程的新时代。1931~1942年德国建成高速公路网,为汽车交通提供了安全、迅速、经济、舒适的行车条件。


展望

预测表明,汽车客货运输在世界大部分地区仍将继续存在,多数地区还在持续稳步增长。在人口繁密的市区,交通量不断增加,堵塞现象日益严重。未来市区快速干道的发展,由于用地紧张,为将有限的地面留给行人和少数当地服务车辆,被迫修建高架线路或隧道。山区公路在交通量日增的条件下,为避免急弯陡坡、缩短里程、减少事故,为节约运行时间和燃料,隧道和高架构筑物工程也将有较大发展。

道路安全继续受到重视。许多交通事故也要从道路工程本身找原因,必须接受经验教训,预防补救。为适应运量激增的需要,应增加车道并提高路面等级。为防护车辆撞向固定刚性目标,多采用易碎标志和轻型标柱。防护工程也要采用减震设施,使严重事故大为减少。各种电子自动控制系统在交通管理上的运用,将使交通安全得到更可靠的保证。

当前以石油为燃料的内燃机所造成的空气污染、噪声、振动等汽车公害 日益严重。汽车技术发展的动向是:采用重量轻、工艺性能好或耐高温、隔热的新材料,如有机复合材料和陶瓷复合材料等代替钢材;改进新动力如绝热发动机、燃气轮机、斯特林发动机等取代原有的内燃机;发展电能和氢燃料取代石油能源。以减轻公害、提高热效率和燃料经济性,从而降低运输成本。汽车的革命势必促进道路工程各方面相应的变革。

电控自动化公路正在考虑发展,在汽车驶入时即被同步引入导向系统,控制其车速及行程并保证绝对可靠的驾驶质量。当高频电磁电动机得到发展并应用到公路上,则将出现车速超过200公里/时的自动控制的超高速公路。


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(见桥渡设计)。③支挡构筑物。主要是挡土墙等构筑物(见路基挡土结构)。


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(见水泥混凝土路面)和柔性路面(见沥青路面、碎石路面、级配路面)。


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(见道路排水)。


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(见轮渡);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(见桥梁工程)。


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(见道路养护)。


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