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道路工程

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道路通常是指為陸地交通運輸服務,通行各種機動車、人畜力車、馱 騎牲畜及行人的各種路的統稱。道路按使用性質分為城市道路、公路、廠礦道路、農村道路、林區道路等。城市高速干道和高速公路則是交通出入受到控制的、高速行駛的汽車專用道路。


中國道路

按服務范圍及其在國家道路網中所處的地位和作用分為:①國道(全國性公路),包括高速公路和主要干線;②省道(區域性公路);③縣、鄉道(地方性公路);④城市道路。前三種統稱公路,按年平均晝夜汽車交通量及使用任務、性質,又可劃分為五個技術等級。不同等級的公路用不同的技術指標體現。這些指標主要有計算車速、行車道數及寬度、路基寬度、最小平曲線半徑、最大縱坡、視距、路面等級、橋涵設計荷載等。


發展

道路伴同人類活動而產生,又促進社會的進步 和發展,是歷史文明的象征、科學進步的標志。原始的道路是由人踐踏而形成的小徑。以后要求有更好的道路,取土填坑,架木過溪,以利通行。當人類由原始農業到馴養牲畜后,逐漸利用牛、馬、駱駝等乘騎或馱運,因而出現馱運道。車輪的發明使陸地運輸從此進入馬車交通時代。巴比倫、埃及、中國、印度、希臘、羅馬等文明古國,為了軍事和商旅的需要,道路工程都有輝煌的成就。古波斯大道、歐洲琥珀大道、中國秦代棧道和馳道, 已有數千年歷史。橫貫亞洲的絲綢之路,對東西方文化交流起到巨大影響,中國古代發明也從此傳播世界。中國歷來重視道路的規劃、修建和養護。古代道路工程有卓越創造,秦筑馳道,漢唐通西域,各國商旅興盛。18世紀中葉,現代道路工程開始在歐洲興起。1747年第一所橋路學校在巴黎建立。法國P.-M.-J.特雷薩蓋、英國T.特爾福德和J.L.馬克當等工程師提出新的路面結構理論和實踐,奠定了現代道路工程的基礎。1883~1885年德國G.W.戴姆勒、C.F.本茨發明了汽車,開創了以汽車交通為主的現代道路工程的新時代。1931~1942年德國建成高速公路網,為汽車交通提供了安全、迅速、經濟、舒適的行車條件。


展望

預測表明,汽車客貨運輸在世界大部分地區仍將繼續存在,多數地區還在持續穩步增長。在人口繁密的市區,交通量不斷增加,堵塞現象日益嚴重。未來市區快速干道的發展,由于用地緊張,為將有限的地面留給行人和少數當地服務車輛,被迫修建高架線路或隧道。山區公路在交通量日增的條件下,為避免急彎陡坡、縮短里程、減少事故,為節約運行時間和燃料,隧道和高架構筑物工程也將有較大發展。

道路安全繼續受到重視。許多交通事故也要從道路工程本身找原因,必須接受經驗教訓,預防補救。為適應運量激增的需要,應增加車道并提高路面等級。為防護車輛撞向固定剛性目標,多采用易碎標志和輕型標柱。防護工程也要采用減震設施,使嚴重事故大為減少。各種電子自動控制系統在交通管理上的運用,將使交通安全得到更可靠的保證。

當前以石油為燃料的內燃機所造成的空氣污染、噪聲、振動等汽車公害 日益嚴重。汽車技術發展的動向是:采用重量輕、工藝性能好或耐高溫、隔熱的新材料,如有機復合材料和陶瓷復合材料等代替鋼材;改進新動力如絕熱發動機、燃氣輪機、斯特林發動機等取代原有的內燃機;發展電能和氫燃料取代石油能源。以減輕公害、提高熱效率和燃料經濟性,從而降低運輸成本。汽車的革命勢必促進道路工程各方面相應的變革。

電控自動化公路正在考慮發展,在汽車駛入時即被同步引入導向系統,控制其車速及行程并保證絕對可靠的駕駛質量。當高頻電磁電動機得到發展并應用到公路上,則將出現車速超過200公里/時的自動控制的超高速公路。


道路網規劃和路線勘測設計

道路網規劃應考慮各種交通運輸綜合功能的協調發展,路網布局的完善。路線勘測設計則應根據國家制定的分級管理和技術指標,選定技術經濟最優化的路線,對平、縱、橫三個面進行綜合設計,力爭平面短捷舒順、縱坡平緩均勻、橫斷面穩定經濟,以求保證設計車速、縮短行車時間、提高汽車周轉率。對路基、路面、橋梁、隧道、排水等構造物進行精心設計,在保證質量的條件下降低施工、養護、運營和交通管理等費用。


路基工程

路基既是路線的主體,又是路面的基礎并與路面共同承受車輛荷載。路基按其斷面的填挖情況分為路堤式、路塹式、半填半挖式三類。路肩是路面兩側路基邊緣以內地帶,用以支護路面、供臨時停靠車輛或行人步行之用。路基土石方工程按開挖的難易分為土方工程(松土、普通土、硬土三級)與石方工程(軟石、次堅石、堅石三級)。

路基工程在道路建設中,工程量大、占地廣,常為控制施工進度的關鍵,故要求:①盡可能與沿線農田水利建設相結合并力爭節約用地;②按照標準設計,嚴格控制施工質量,保證路基具有足夠的強度和穩定性;③搞好排水和防護加固工程,沿河路基應注意不被洪水淹沒沖毀;④填方工程應慎選土質并分層夯實,對其密實度和含水量進行現場控制;⑤冰凍地區還應設置防凍層或設置隔水層和隔溫層,切斷毛細水,減少負溫差的不利影響;⑥當路線通過懸巖峭壁需修建懸出路臺或半山橋,陡峻山坡則需修筑擋墻、石砌護坡或護腳等工程以保證路基和山體的穩定;⑦當路線不能避讓必須通過特殊或不良地質、水文的地區或路段時,路基工程應針對其具體情況和特征,采取防治措施。

為保證路基、路面和其他構筑物的穩固及交通安全。沿路基可修筑:①路基坡面防護。鋪種草皮、植樹、抹面、灌漿溝縫、砌石護坡和護面墻等。②沖刷防護。有直接防護的構筑物,如拋石防護、石籠防護、梢料防護、駁岸、浸水擋墻等;有間接防護的調治構筑物,如丁壩、順水壩、格壩等(見橋渡設計)。③支擋構筑物。主要是擋土墻等構筑物(見路基擋土結構)。


路面工程

為適應行車作用和自然因素的影響,在路基上行車道范圍內,用各種筑路材料修筑多層次的堅固、穩定、平整和一定粗糙度的路面。其構造一般由面層、基層(承重層)、墊層組成,表面應做成路拱以利排水。路面按其使用特性分為四級:①高級路面;②次高級路面;③中級路面;④低級路面。按其在荷載作用下的力學特性,路面可分為剛性路面(見水泥混凝土路面)和柔性路面(見瀝青路面、碎石路面、級配路面)。


道路排水工程

水的作用是造成路基、路面和沿線構筑物的病害和沖毀的主因。根據來源不同分為地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或滲入路基土內時,可能將沖毀路基的路肩和邊坡以及路面;地下水能使路基濕軟,降低土基強度和路面承載力,嚴重時可引起翻漿或邊坡滑坍,導致交通中斷。

排水工程要與水利灌溉相配合,地面排水和地下排水兼顧,路基路面排水與橋涵工程相結合。總的要求是:查明情況,全面考慮,因地制宜,就地取材,防重于治,經濟適用,多種措施,綜合治理,構成一個統一的排水系統。

地面排水設施一般有:邊溝、截水溝、排水溝、跌水、急流槽、倒虹吸管和渡槽等。地下水排除一般以導流為主,不宜堵塞,主要設施有暗溝、滲井、滲溝(見道路排水)。


橋涵工程

道路跨越河流溝谷時,需建涵洞、橋梁或渡口等構筑物;與鐵路或其它道路交叉,也常建橋跨越。過水構筑物有漫水橋、過水路面、滲水路堤等。當交通量不大而又受到經費 

等條件限制時,可暫緩建橋,先修渡口工程(見輪渡);待交通量增長條件具備時,再改渡建橋。

橋涵要根據當地的地形、地質、水文等條件,行車及外力等荷載,建橋涵目的要求等,因地制宜,就地取材,合理選用橋涵形式,做到堅固、適用、安全、經濟、美觀(見橋梁工程)。


隧道工程

在地面以下開挖供汽車通行的構筑物稱道路隧道。按所經地區情況分為:①避免地面干擾建在城市地下的城市隧道;②有利于航運和國防在河流或海峽底下的水底隧道;③降低越嶺高程,或避繞山嘴,取消急彎陡坡,改善線形以縮短行程節約行車時間和油耗的;或避讓表面不穩定山坡和水文地質不良地段,改由穩定巖石較深部位通過的山嶺隧道。修建隧道要根據工程造價、施工條件及竣工后運營和養護條件,與其他路線方案進行詳細的技術經濟比較,決定取舍。

隧道內部必須設置通風和照明設備。隧道周邊一般均需修筑襯砌加以支撐,在堅石又不易風化的整體巖層中也可不做襯砌。為防止表面巖石風化,可噴水泥砂漿。近年來,采用噴錨支護,施工簡便造價低,正日益推廣。


附屬設施工程

①安全防護設施。如保證夜間車輛和行人交通安全的照明設施,指導行車的交通標志號志、路面標線,防護用的護欄、護墻、護柱,沙漠地區的防沙柵欄,多雪地區的防雪走廊。②改善環境設施。重點是綠化,可穩定路基、防治污染、美化路容,其他如減小噪聲干擾的隔音墻等。③養護管理設施。如養路道班房、巡邏管理站等。④路旁服務設施。如休息區、停車場、電話亭及旅游服務設施等。

養護工程維護道路完好狀況,預防和及時修復各 種缺陷損壞,提供并保證安全、快速、經濟、舒適的行車條件,有計劃地改善道路技術狀況,以適應交通發展需要。

各國多采用有訓練和裝備的養路道班和工程隊組織,完成養護工程任務。養護工程按其工作性質和任務分為:①小修保養。對道路及其一切設施進行預防事故和維修較小損壞部分。重點是排水和路面,冬季防冰雪,雨天防滑溜。②大中修工程。對道路及其設備進行較大的修復,或在原有技術等級內的添建和局部改建。③改善工程。分期分段改善道路的技術條件或進行局部改建能顯著提高通行能力,如改進線形視距,拓寬路基、提高路面等級、改建橋涵等(見道路養護)。


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