第二节 道路工程
一、道路网规划与设计
（一）公路网
1.公路网基本概念
所谓公路网，是指一定地域内的公路系统。在这样的系统中，城市和集镇以及其他运输集散点（大型工矿、农业、军事基地等）可视为一些节点，各节点之间以一定等级的道路相连接，形成网状整体，即构成公路网。公路网应具有必要的通达度和里程长度，要有与交通量相适应的道路技术等级和质量，同时，应具有经济合理、简洁明了的平面网络结构形式。
一个地域内的公路网建设，应该结合铁路、水运、航空及管道等运输方式，综合考虑公路网在整个交通系统中的作用和地位，并按其所在地域的社会、经济、政治和人民生活需要等方面，结合自然环境条件，制定按等级划分的公路网规划。公路网划分从行政方面通常分为国道、省道、县道和乡道，从技术等级方面划分可分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路5个级别。不同等级的公路网组合在一起，共同构成区域公路网。此外，一些重要的大型厂矿、林区等也常有自己的道路网并且与外部区域公路网相连接。
制定公路网规划是一项复杂的工作。由于地域内各方面情况的不断变化，例如政治、军事等战略性的变化，国家或地方政府建设发展指导性政策的转变，资源开发，口岸、商埠经济的发展，城乡人民生活水平、生活方式的提高和改变，其他运输方式的发展变化等，都将直接影响到公路网规划的制定和实施。我国的国道规划由国家交通部门掌握，省以下公路规划由各级地方政府交通部门掌握。在制定公路网规划时，应事先充分掌握各方面的资料，进行有充分预见的可行性研究，做出符合地域内发展方向和发展需求的公路网规划，然后有计划、按步骤地分期付诸实现。同时注意在实施过程中不断跟踪检查，根据实际情况对路网、局部或个别路线、路段进行调整。
2.公路网特性
公路网应具备如下基本特征。
（1）集合性。区域公路网由点（运输点）和线（公路路线）按一定方式和要求组合而成。根据运输点自身特点（规模、重要性）以及点与点之间的联系强度等因素，公路路线的连接方式及级别亦有所不同，因此构成了不同组合形式及级别的公路网系统。国道网和省道网分别构成全国和省域的公路网主骨架，形成全国和省域的道路交通主动脉，县、乡道路作为上一级道路网的补充和加密，与广大交通集散点直接连接，三者共同组成一个有机整体。公路网的构成及作用可参见表3－4。
表3－4 公路网分级表
（2）关联性。组成公路网的所有运输点和路线，构成一个相互联系、相互制约和具有一定规律性的整体。公路网的布局和结构与所在地区的自然条件、经济、政治、军事等诸多因素相关，满足必需的交通需求，具有良好的整体功能和效益。公路网中任何一个运输点或路线的变动都会对其他相关点、线的作用和效益等产生影响，同时也受到公路网内其他相关点、线的影响和制约。即公路网是一个有机整体，应以全局的、整体的观念处理公路网中的每一个运输点以及它们之间的联系。
（3）目的性。一般情况下，区域公路网的主要功能有:①满足区域内的道路交通运输需求；②保证区域内的道路交通便捷、通达、快速、高效；③提供安全、舒适的区域道路交通服务；④维护生态平衡，注意环境保护。
（4）适应性。公路网规划必须服从于同一区域的交通规划，在区域交通中充分发挥自身的特点和优势，与其他交通形式形成互补，共同承担区域交通需求。同时公路网规划必须与区域国土开发利用和经济发展规划相适应，作为国土开发利用和经济发展的有力支撑。
（二）城市道路网
城市道路网由各类各级城市道路（不包括居住用地内的道路）所组成。城市道路网一经形成，就大体上确定了城市土地利用的发展轮廓。城市道路网规划是城市交通规划的继续。根据城市发展总体规划及城市交通规划对城市各用地分区间的道路交通需求，建立结构合理、主次分明、功能良好、完整通畅的城市道路网络，对促进和加快城市发展具有极其重要的意义。
城市道路网的特点如下。
（1）城市道路网（主要指干路网）构成城市用地的基本骨架。干路网的结构形式使得各地块的使用和发展不可避免地受其影响，因此，城市干路网的规划往往是伴随着城市总体规划而形成并完善。在城市总体规划阶段，就必须对城市干路网做出相应的安排和考虑，以适应城市用地布局需要，而干路网的进一步改善和完善，又将促进和推动城市用地开发建设。
（2）城市道路网功能多样，道路组成复杂。公路网一般只考虑机动车交通，而城市道路网上的交通组成复杂，各种机动车、非机动车、行人共同利用路网实现其出行。城市道路网除了交通功能外，还兼有其他多种功能，如形成城市结构功能、公共空间（公用设施布置空间、通风、采光等）功能、防灾救灾功能等。多种功能的需求对城市道路网提出与公路网不尽相同的要求，如各类各级道路的性质、技术标准、道路横断面形成、交叉点类型等，均应体现城市交通特点。
（3）景观艺术要求高。城市干路网是城市用地的骨架，城市总平面布局是否美观、合理，在很大程度上首先体现在道路网，特别是干路网的规划布局上。有秩序的、富有韵律的、协调的城市道路网络以及道路两侧的建筑物、自然景观、人文景观等将构成一副美好和谐的城市画卷，完善、合理的城市道路网络也从一个侧面体现和反映了城市的精神文明和物质文明程度。
二、交通工程基础知识
道路交通是人、车在道路上的移动。它是由人、车、路及环境组成的一个复杂的动态系统。现代道路交通问题不能单纯在道路工程范围内予以解决，而应以人（驾驶员和行人）为主体、以交通流为中心、以道路为基础，将这3个方面的有关内容统一在道路交通系统中进行研究，综合处理道路交通中人、车、路和环境的关系，以便使人和物的移动达到安全、有效和便利。
（一）交通特性
1.车辆的交通特性
（1）车辆拥有量。它具体体现了一个城市或一个地区的交通状况，是指研究分析车辆拥有量的变化与时间、人口、社会经济以及道路发展等的关系，并预测其将来的发展。
（2）车辆运行特性。是指研究车辆的机械性能和动力性能与交通安全、经济和效益等之间的关系。
2.交通流的特性
交通流的运动有其规律性，因而要对描述交通流特征的主要参数如交通量、车速、交通密度等进行研究。只有充分掌握和认识了交通流特性，才有可能进行科学合理的道路交通规划、设计和组织管理。
3.驾驶员和行人的交通特性
这是指从交通心理学角度研究交通行为者的交通特性以及对道路交通的影响。
4.道路的交通特性
这是指研究道路交通设施与交通之间的关系，探讨道路规划指标和设计标准如何适应交通的发展和要求。
（二）交通量
1.定义
交通量是指单位时间内通过道路某一断面（一般为往返两个方向，如特指时可为某一方向或某一车道）的车辆数或行人数，又称交通流量或流量。
2.分类
按研究的目的不同，交通量可分为以下几类。
1）按交通组成分类
（1）机动车交通量，包括汽车、摩托车、拖拉机等各类机动车辆。
（2）非机动车交通量，这是目前我国交通的重要组成部分，一般有自行车、人力车和畜力车。
（3）折算交通量，将机动车交通量（或非机动车交通量）按一定的折算比例换算成某种标准车型的交通量。
（4）混合交通量，机动车折算交通量与非机动车折算交通量之和。
（5）行人交通量。
2）按单位时间分类
最常用的是小时交通量（辆/小时）或（pcu/h）（以下各单位同此）、日交通量（辆/天），其他按不同用途还有:①秒交通量（又称流率，辆/秒）；②5分钟、15分钟交通量（辆/5分钟、辆/15分钟）；③信号周期交通量（辆/周期）；④白天12小时、16小时交通量（辆/白天12小时，辆/白天16小时），白天12小时一般为7点至19点，白天16小时一般为6点至22点；⑤周、月、年交通量（辆/周、辆/月、辆/年）。
3）按交通量变化分类
由于交通量时刻在变化，为了表示代表性交通量，一般常用平均交通量、最大交通量、高峰小时交通量和第30位小时交通量等表示方法。
（1）平均交通量。取某一时间间隔内交通量的平均值作为某一期间交通量的代表。①平均日交通量（ADT）:任意期间的交通量累计和除以该期间的总天数；②周平均日交通量（WADT）:一周内交通量之和除以7；③月平均日交通量（MADT）:一月内交通量之和除以月天数（28、29、30或31）；④年平均日交通量（AADT）:一年内交通量之和除以全年天数；⑤年平均月交通量（AAMT）:一年内交通量之和除以12。
（2）最高小时交通量。这是在以小时为单位进行观测时所得结果中最高的小时交通量。①高峰小时交通量（PHT）:一天24小时内交通量最高的某一小时的交通量。一般还分为上午高峰（早高峰）小时和下午高峰（晚高峰）小时，其时刻的区划一般从n点到n＋1点整点划分；②年最高小时交通量:一年内8 760小时中交通量最大的某一小时交通量；③第30位年最高小时交通量（30HV）:一般简称为第30个小时交通量。将一年中所有8 760小时的小时交通量按顺序从大到小排列时第30位的小时交通量。
国外研究表明，将一年8 760小时的小时交通量按从大到小顺序绘出变化曲线，可以发现在第30位附近曲线的切线斜率会发生很大的变化。从最大值到第30位左右的各个小时交通量差别很大、减少的趋势十分明显，而从第30位以下则差别较小。
4）设计小时交通量
作为道路设计标准而确定的交通量，即预期到设计年限将使用的设计道路交通量。
（三）车速
车速是车辆行驶的距离对时间的变化率，与物理学中的速度是同一概念。但由于所涉及到的交通问题不同，车速的含义也各有其特定的含义。
1.车速的分类与定义
（1）地点车速。也称瞬时车速或点车速，指车辆通过道路某一点或某一断面时的瞬间速度。
（2）行驶车速。是车辆通过某路段的行程与有效运行时间（不包括停车损失时间）之比所得的速度，用于评价该路段的线形和通行能力或作经济效益分析之用。
（3）行程车速。又称区间车速，是车辆通过某路段的行程与所用总时间之比，包括有效行驶时间和中途受阻时的停车时间，但不包括公交车辆在起、终点的停歇时间。也是评价道路通畅程度、估计行车延误的依据。行程车速总是低于行驶车速，因此要提高运输效率，必须努力提高行程车速（即应努力缩短受阻停车时间）。
（4）运行车速。是具有一定技术水平的驾驶员，在实际的道路和交通环境条件下所能维持的最大车速，一般不超过设计车速，也可称为实际车速。
（5）临界车速。是道路通过交通量最大时的速度，一般供交通流理论分析时用。
（6）设计车速。是道路几何线形设计所依据的车速。在道路几何设计要素具有控制性的路段上，设计车速是具有平均驾驶水平的驾驶员在天气良好、低交通密度时所能维持的最高安全速度。
2.车速变化的影响因素
车速的变化特性是反映交通基本特征的一个重要方面，能说明车速在人、路和环境等因素及交通量和交通密度等交通基本参数影响下所产生的变化。
（1）驾驶员条件。车速除与驾驶者的技术水平高低、行车时间长短有关外，还与驾驶者的生理、心理特性有关。
（2）车辆条件。车型和车龄、车况对地点车速有显著影响，载货车的载重量的多少也将对速度产生影响，单辆车、车队及车队的车辆组成也会对速度产生影响。
（3）道路条件。道路类型，平、纵、横线形，坡长，路面类型等对车速有明显的影响，而且地理位置、视距、车道位置、侧向净宽和交叉口也均影响到车速。
（4）环境条件。交通量的大小及组成、时间与气候条件均对车速产生一定的影响。
三、道路平面设计
（一）道路平面线形概述
1.路线
道路是一条带状的三维空间的实体，由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线，是指道路中线的空间形态。路线在水平面上的投影线形称作道路的平面线形。而沿中线竖直剖切再沿道路里程展开的立面投影线形则称为道路的纵断面线形。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。路线设计是指合理确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为了设计和研究工作的方便，通常把路线设计分解为路线平面设计、路线纵断面设计和道路横断面设计，三者分别进行，但相互关联，其设计效果需要通过透视图来检验。
无论是公路还是城市道路，其路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线来。在设计顺序上，一般是在尽量顾及到纵、横断面平衡的前提下先定平面，沿这个平面线形进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，再设计纵断面和横断面。为求得线形的均衡和土石方数量的节省，必要时再修改平面，这样经过几次反复，可望得到一个满意的结果。路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。结构设计将在路基路面和桥梁工程等课程中讲述。
2.平面线形设计的基本要求
（1）汽车行驶轨迹。现代道路的主要服务对象是汽车，所以研究汽车行驶规律是道路设计的基本课题。在路线的平面设计过程中，主要考察汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近时，才能保证行车的顺适与安全，特别是在高速行驶的情况下，对汽车行驶轨迹的研究尤其重要。
经过大量的观测研究表明，汽车行驶轨迹在几何性质上有以下特征:①轨迹线是连续的，即在任何一点上不出现错头、折点或间断；②轨迹线的曲率是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率值；③轨迹线的曲率对里程或时间的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值。
（2）平面线形要素。行驶中的汽车其导向轮（或转向轮）旋转面与车身纵轴面之间有下列3种关系:①夹角角度为零；②夹角角度为常数；③夹角角度为变数。
与上述3种关系对应的行驶轨迹线为:①曲率为零（曲率半径为无穷大）的线形——直线；②曲率为常数（曲率半径为常数）的线形——圆曲线；③曲率为变数（曲率半径为变数）的线形——缓和曲线（回旋线）。
现代道路平面线形正是由上述3种基本几何线形即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线形三要素”。在低速道路上，为简化设计，也可以只使用直线和圆曲线两种要素。近代高速公路平面线形也有只用曲线不用直线或者曲线为主直线为辅的工程实例。这就说明平面线形三要素是基本组成，各要素所占比例及使用频率并无统一规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等条件来确定。
（二）直线
1.直线的特点
作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中使用最为广泛。由于两点之间距离以直线为最短，因此一般在选（定）线时，只要地势平坦，无大的地物、地形障碍，选（定）线人员都会首先考虑使用直线。加之笔直的道路给人以简洁、直达的良好印象，在美学上直线也有其自身的视觉特点。汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。从测设上看，直线只需定出两点，就可方便地测定方向和距离。拥有这些优点的直线，在道路平面线形设计中经常被采用，并且在其他各种线形工程设计中也都被广泛地应用。
但是，过长的直线对于道路工程来说并不好，尤其对于高速公路。长直线线形大多数情况下难与地物、地形相协调和吻合，若长度运用不当，不仅破坏了道路整体线形的连续性，也不便达到线形设计自身的协调。过长的直线容易使驾驶人员感到单调、疲倦，难以准确目测车间距离，于是产生尽快驶出直线的急躁情绪，一再加速以至超过规定车速，这样很容易导致交通事故的发生。所以在运用直线线形并决定其长度时必须持谨慎态度，不宜采用过长的直线。
2.直线的运用
（1）下述路段可采用直线。①不受地形、地物限制的平坦地区或山涧谷地，例如戈壁滩、草原、大平原等；②市、镇及其近郊，或规划方正的农耕区等；③长、大桥梁及隧道等构造物路段；④路线交叉点及其前后路段；⑤双车道公路提供超车的路段。
（2）直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题:①在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车；②长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或改善；③道路两侧地形过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观；④直线尽头的平曲线，除曲线半径、超高、加宽、视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。
（三）圆曲线
1.圆曲线的几何元素
各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、回头曲线等一般均包含圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，运用十分普遍。
四级公路可以不设缓和曲线，其他各级公路当曲线半径大于或等于“不设缓和曲线的半径”时也可不设缓和曲线，所以此类弯道的平曲线中只有圆曲线。圆曲线几何元素的计算公式为
式中:T为切线长（m）；L为曲线长（m）；E为外距（m）；J为超距或校正值（m）；R为圆曲线半径（m）；α为转角（°）。
行驶在平面圆曲线上的汽车由于受离心力作用，其横向稳定性（横向滑动或者横向倾覆）受到影响，而离心力的大小又与圆曲线半径密切相关，半径愈小愈不利，所以在选择圆曲线半径时应尽可能采用较大的值，只有在地形或其他条件受到限制时可使用较小的曲线半径。为了行车的安全与舒适，《公路工程技术标准》《公路路线设计规范》和《城市道路设计规范》规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。圆曲线半径计算公式如下
式中:R为圆曲线半径（m）；μ为路面与轮胎之间的横向摩阻系数；V为设计速度（km/h）；ih为超高值。
1）关于横向力系数μ
横向力的存在对行车产生种种不利影响，μ越大越不利，表现在以下几个方面。
（1）危及行车安全。汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面上横向滑移，这就要求横向力系数μ低于轮胎与路面之间的横向摩阻系数f，即
f与车速、路面种类及干湿状态等有关。一般在干燥路面上为0.4～0.8；在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到0.25～0.40；路面结冰和积雪时，降到0.2以下；在光滑的冰面上可降到0.06（不加防滑链）。
（2）增加驾驶操纵的困难。弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角。它的存在增加了汽车在方向操纵上的困难，特别是车速较高时。经验表明，横向偏移角超过5°时，司机就不易保持驾驶方向的稳定。
（3）增加燃料消耗和轮胎磨损。μ的存在使得行驶车辆的燃料消耗和轮胎磨损增加。国外有关的实测资料如表3－5所示。
（4）行旅不舒适。μ值过大，汽车不仅不能连续稳定行驶，有时还需要减速。在曲线半径小的弯道上司机要尽量大回转，否则容易驶离车道发生事故。当μ超过一定数值时，司机就要注意采用增加汽车稳定性的措施，这一切都会增加驾驶者在弯道行驶中的紧张感。对于乘客来说，μ值的过大，会使人感到不舒适。据实验，乘客随μ的变化其心理反应如下。
表3－5 国外有关的实测资料
当μ＜0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；
当μ＝0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；
当μ＝0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定；
当μ＝0.35时，感到有曲线存在，不稳定；
当μ≥0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。
一些研究报告指出:μ的舒适界限，由0.11到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值，通常高速路取较低值，低速路取较高值。
2）关于最大超高ih（max）
在车速较高的情况下为了平衡离心力要用较大的超高，但道路上行驶车辆的速度并不一致，特别是在混合交通的道路上，不仅要照顾快车，也要考虑到慢车的安全。对于慢车，乃至因故暂停在弯道上的车辆，其离心力接近于0。如超高率过大，超出轮胎与路面间的横向摩阻系数f，车辆有沿着路面最大合成坡度下滑的危险，因此必须满足
确定最大超高横坡度除根据道路所在地区的气候条件外，还必须给予驾驶者和乘客以心理上的安全感。对山岭重丘区、城镇附近、道路交叉口以及有相当数量非机动车的道路，最大超高横坡度要比其他道路小一些。
我国《公路工程技术标准》对公路最大超高的规定为:高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%，其他各级公路不应大于8%，积雪冰冻地区最大超高横坡度不宜大于6%。《城市道路设计规范》规定的城市道路最大超高横坡度见表3－6。
表3－6 城市道路最大超高横坡度
（四）缓和曲线
缓和曲线是道路平面线形要素之三，是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《公路工程技术标准》规定，除四级路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应按要求设置缓和曲线。在现代高速公路上，有时缓和曲线所占的比例超过了直线和圆曲线，成为平面线形的主要组成部分。在城市道路上，缓和曲线也被广泛地使用，《城市道路设计规范》规定当设计车速大于或等于40km/h时应按要求设置缓和曲线。下面就缓和曲线的性质、参数、长度、设计方法等加以讨论。
1.缓和曲线的作用
（1）曲率连续变化，便于车辆遵循。汽车在转弯行驶的过程中，自然会形成一条曲率连续变化的轨迹，无论车速高低这条轨迹都是客观存在的，它的形式和长度则随行车速度、曲率半径和驾驶人员转动方向盘的快慢而定。在低速行驶时，不设缓和曲线，驾驶人员尚可利用路面的富余宽度在一定程度上把汽车保持在车道范围之内，缓和曲线似乎没有必要，但在高速行驶或曲率急变时，汽车则有可能超越自己的车道驶出一条很长的曲率渐变轨迹。从安全的角度出发，有必要设置一条驾驶者易于遵循的路线平面线形，使车辆进入或离开圆曲线时不致侵入邻近的车道，这便是缓和曲线。
（2）离心力逐渐变化，旅客感觉舒适。汽车行驶在曲线上产生离心力，离心力的大小与曲线的曲率成正比，与曲率半径成反比。汽车由直线驶入圆曲线或者由圆曲线驶入直线，或者不同半径圆曲线之间的过渡，由于曲率的突变使得离心力的产生和消失也会是突变的，从而给驾驶人员和乘客带来极不舒适的感觉。所以应该设置一条过渡性的曲线让离心力逐渐变化，减少“横向冲击”的感觉。
（3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳。车行道从直线上的双坡断面过渡到圆曲线上的单坡断面，车辆必然会出现一个横向上的摆动。为避免车辆急剧地左右摇摆，设置一定长度的“超高过渡段”是完全必要的。通常设置缓和曲线时，其长度考虑了“超高过渡段”的要求，也就是说超高过渡是在缓和曲线内完成的。
（4）与圆曲线配合得当，增加线形美观。圆曲线与直线径相连接，其曲率是突变的，在视觉上有明显不平顺的感觉。设置缓和曲线以后，线形连续圆滑，增加了线形的透视美，同时驾驶人员也会感到更安全。
2.缓和曲线的省略
在直线和圆曲线之间设置缓和曲线后，圆曲线在原来与直线相切的基础上产生了一个内移值p，在缓和曲线长度Ls一定的情况下，p与圆曲线半径成反比，当R大到一定程度时，p值甚微，即使直线与圆曲线径相连接，汽车也能完成缓和曲线的行驶，因为在路面的富余宽度中已经包含了这个内移值。所以《公路路线设计规范》规定，在下列情况下可不设回旋线。
（1）在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”时。
（2）半径不同的同向圆曲线径向连接处，当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半径”时。
（3）半径不同的同向圆曲线径向连接处，小圆半径大于表3－7“小圆临界曲线半径”中所列半径，且符合下列条件之一时:①小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.1m；②计算行车速度大于或等于80km/h时，大圆半径与小圆半径之比小于1.5；③计算行车速度小于80km/h时，大圆半径与小圆半径之比小于2。
《城市道路设计规范》规定，受地形限制并符合下述条件之一时，可省略缓和曲线:①小圆半径大于或等于不设缓和曲线的最小圆曲线半径；②小圆半径小于不设缓和曲线的最小圆曲线半径，但大圆与小圆的内移值之差小于或等于0.1m；③大圆半径与小圆半径之比小于或等于1.5。
表3－7 公路复曲线中的小圆临界曲线半径
（五）平面线形设计
平面线形设计一般原则有以下几点。
1.平面线形简捷、连续，与地形、地物相适应，与周边环境相协调
在地势平坦开阔的平原微丘区，路线受地形限制较少，平面线形设计时“三要素”中的直线所占比例通常较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘区，路线受地形限制较大，弯道较多，“三要素”中圆曲线和缓和曲线所占比例自然较大。可以设想，如果在没有任何障碍物的开阔地区（如戈壁、草原）故意设置一些不必要的弯道，或者在高低起伏的山岭重丘区强求长直线都将给人以不协调的感觉。路线要与地形、地貌相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态的问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。
2.在满足行驶力学基本要求的前提下，高速路还应尽量满足视觉和心理上的要求
高速公路、一级公路以及设计车速大于或等于60km/h的公路和城市道路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度愈高，线形设计所要考虑的因素应愈周全。
设计车速小于或等于40km/h的道路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值，在条件允许、不过多增加工程量的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以期充分发挥投资效益。
3.保持平面线形的均衡与连贯
为使一条道路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。以下几点在设计时应充分注意。
（1）长直线尽头不能接一小半径曲线。长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及时而造成事故。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限，小半径曲线难以避免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。
（2）高、低标准之间要有过渡。同一等级的道路由于地形的变化在指标的采用上也会有变化。或同一条道路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇有这种高、低标准变化的路段，除满足有关设计路段长度的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化处，或者驾驶人员能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。
4.应避免连续急弯的线形
连续急弯的线形会给驾驶者造成极大不便，给乘客的舒适性也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线加以过渡。
5.平曲线应有足够的长度
平曲线太短及汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操作来不及调整，所以规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度，如表3－8至表3－11所示。
道路弯道在一般情况下是由缓和曲线1（或超高、加宽缓和段1）、圆曲线、缓和曲线2（或超高、加宽缓和段2）组成。缓和曲线的长度不能小于规范对其最小长度的规定，中间圆曲线的长度也宜大于3s行程，当条件受限时，可将缓和曲线1、缓和曲线2在曲率相等处直接连接，此时的圆曲线长度等于0，形成凸形平曲线。
路线转角的大小反映了路线的舒顺程度，通常认为路线转角小一些好。但是假如曲线转角过小，由于人的视觉生理现象，即使设置了较大的半径也容易把曲线长度看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越明显，常常造成驾驶者枉作减速转弯的操作。
国内外经验一般认为平曲线转角小于或等于7°应属小转角弯道。对于小转角弯道应设置较长的平曲线，其长度符合表3－9、表3－11要求的“一般值”。
表3－8 各级公路平曲线最小长度
表3－9 公路转角≤7°时的最小平曲线长度
注:表中的θ为路线转角（°），当θ＜2°时，按θ＝2°计。
表3－10 城市道路平曲线与圆曲线最小长度
表3－11 城市道路小转角平曲线最小长度
注:表中的θ为路线平角（°），当θ＜2°时，按θ＝2°计。
四、道路纵断面设计
沿道路中线竖直剖切再沿道路里程展开的立面投影线形，称作道路的纵断面线形。在道路纵断面上主要有两条线形，一条是道路纵断面设计线，另一条是道路纵断面地面线。由于自然因素的影响以及经济性要求，道路纵断面设计线总是一条与地面线相符合、连绵起伏的二维曲线。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究这条二维曲线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、工程和运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。
在纵断面图上有两条主要的连续线形:一条是地面线，它是根据中线上各桩点的地面高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着道路中线的地面起伏变化情况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线形，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。直线（即均匀坡度线）有上坡和下坡之分，是用坡度和坡长（水平长度）表示的。直线的坡度和长度影响着汽车的行驶和运输的经济性以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以道路上行驶的汽车类型及其行驶状况来决定的。
为平顺地在直线的坡度转折处（变坡点）过渡，需要设置竖曲线。竖曲线按坡度转折形式的不同，分凸形竖曲线和凹形竖曲线，其大小用曲线半径和曲线长（水平长度）表示。
（一）纵坡设计
1.纵向设计的一般要求
为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料的基础上，结合选（定）线的纵坡安排意图，经过综合分析、反复比较才能定出设计纵坡。纵坡设计的一般要求有以下几点。
（1）纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》的有关规定。
（2）为保证车辆能以一定速度安全顺利行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大、过于频繁。尽量避免采用极限最大纵坡，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。在连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。公路越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。
（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等因素综合考虑，视具体情况合理处理道路、管线、地下水位等的高程关系，以保证道路路基的稳定性与强度。
（4）一般情况下道路纵坡设计应考虑路基工程的填、挖方平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方量，从而降低工程造价和节省道路用地。
（5）由于平原微丘区地下水位较高，池塘、湖泊分布较广，水系较发达，因此道路纵坡设计时，除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，以保证路基稳定性。
（6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两段接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，否则会影响行车的平顺性和视距。另外，在交叉口前后的道路纵坡应平缓一些，一是考虑安全，二是考虑交叉口竖向设计。
（7）在实地调查的基础上，公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求，城市道路应充分考虑管线综合的要求。
2.最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。
各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析、全面考虑，合理确定的。
道路上行驶的车型较多，各种汽车的爬坡性能和车速不尽相同。小客车的爬坡性能和行驶速度受纵坡的影响较小，而载重汽车随纵坡的加大车速显著下降，这对正常行驶的车流会造成一定的交通阻塞，直接影响道路的通行能力和行车安全。所以，在确定道路最大纵坡度时应以国产典型载重汽车作为标准车型。
应当指出，确定道路最大纵坡不能只考虑汽车的爬坡性能，还要看汽车在纵坡上行驶时是否快速、安全、经济等。我国《公路工程技术标准》在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路最大纵坡度。各级公路最大纵坡的规定如表3－12所示。城市道路机动车道最大纵坡如表3－13所示。
表3－12 各级公路最大纵坡
表3－13 城市道路机动车道最大纵坡
注:①海拔3 000～4 000m的高原城市道路的最大纵坡度推荐值按表列值减小1%；
②积雪寒冷地区最大纵坡度推荐值不得超过6%。
3.最小纵坡
为使行车快速、安全和通畅，一般希望道路纵坡设计得小一些为好。但是，在长路堑、低填方以及其他横向排水不通畅路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应做纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使车行道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。
路堤、干旱少雨地区道路最小纵坡可不受上述限制。
4.坡长限制
坡长是指边坡点间的水平直线距离，坡长限制包括最小坡长和最大坡长两个方面。
坡长限制，主要是指对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。
（1）最大坡长。道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在:①使行车速度显著下降，甚至要换较低排档克服坡度阻力；②易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；③下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。
事实上，影响最大坡长的因素很多，比如海拔高度、装载、油门开启程度、滚动阻力系数及档位等。要从理论上确切计算由希望速度到允许速度的最大坡长是困难的，必须结合试验调查资料综合研究后确定。《公路路线设计规范》和《城市道路设计规范》规定最大坡长如表3－14和表3－15所示。
表3－14 各级公路纵坡长度限制
表3－15 城市道路纵坡长度限制值
高速公路、一级公路当连续上坡由几个不同坡度值的坡段组合而成时，应对纵坡长度受限制的路段采用平均坡度法进行验算。
对计算行车速度小于或等于80km/h的道路，当连续纵坡大于坡长限值时，应在不大于表3－14和表3－15所规定长度处设缓和坡段。
（2）最小坡长。最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，会导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。其次，从缓坡的加速（上坡）和减速（下坡）功能的发挥来看，坡长太短则作用不大。最后从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵断面视距等方面来看，也要求坡长必须具有一定的最小长度。
《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》规定，各级道路最短坡长应按表3－16和表3－17选用，同时不得小于两相邻竖曲线的切线长。在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。
表3－16 各级公路最小坡长
表3－17 城市道路最小坡长
（二）竖曲线设计
在纵断面设计线上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，这条曲线称为竖曲线。
竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围内二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更方便。这里只介绍二次抛物线型竖曲线。
由于在纵断面上只计水平距离和竖直高度，斜线不计角度而计坡度，因此，竖曲线的切线长与曲线长是其水平面上的投影，切线支距是竖直的高程差，相邻两坡度线的交角用坡度差表示。
1.竖曲线要素的计算公式
取XOY坐标系如图3－12所示，设变坡点相邻两坡段纵坡坡度分别为i1和i2，它们的代数差用ω表示，即ω＝i2－i1，当ω为“正”时，表示凹形竖曲线；当ω为“负”时，表示凸形竖曲线。二次抛物线竖曲线基本方程式为
式中:ω为变坡点处前后两纵坡线的坡度差（%）；L为竖曲线长度（m）；R为竖曲线半径（m）。
竖曲线诸要素计算公式为
图3－12 竖曲线要素示意图
2.竖曲线的最小半径
在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有3个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。
（1）缓和冲击。汽车在竖曲线上行驶时，产生径向（这里是垂直方向）离心力。在凹形竖曲线上这个力与重力方向一致，是增重（人的感觉为超重）；在凸形竖曲线上这个力与重力方向相反，是减重（人的感觉为失重）。这种增重与减重达到某种程度时，驾驶人员和乘客就有不舒服的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响，所以在确定道路竖曲线半径时，应该对离心力（或离心加速度）加以控制。
（2）时间行程不过短。汽车从直道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如果其长度过短，汽车呼啸而过，乘客同样会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不能过短，最短应满足3s行程，即
（3）满足视距的要求。汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，道路的凸起部分会阻挡司机的视线。为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径或最小长度还应从保证视距的角度加以限制。
汽车行驶在凹形竖曲线上时，也同样存在视距问题。比如，在地形起伏较大地区的道路上，夜间行车时，若竖曲线半径过小，前车灯照射距离近，可能造成视距不足而影响行车速度和安全。又比如在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上方，也会影响驾驶员的视线。
总之，无论是凸形竖曲线还是凹形竖曲线都要受到上述3种因素的控制。需要明确的是，哪一种限制因素为最不利的情况，哪一种才是有效控制因素。就凸、凹竖曲线来说，其控制因素是不一样的。
（三）爬坡车道
爬坡车道是陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道，主要用在公路上。
在道路纵坡较大的路段上，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻力，使得输出功率与车重之比值降低、车速下降，导致大型车与小型汽车的速差变大、超车频率增加，对行车安全不利。车速差较大的车辆混合行驶，必将减小快车的行驶自由度，导致整个道路通行能力降低。为了消除上述种种不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道，把载重车从正线车流中分离出去，让载重车在爬坡车道上以自身可能达到的车速行驶，提高道路正线上快车行驶的自由度，从而保证路段行车的安全性，增加路段的通行能力。
一般讲，最理想的是路线纵断面本身就应按不需设置爬坡车道的条件来设计纵坡。但是这样做，在某些地段往往会造成路线迂回或路基高填深挖，增加工程费用。而采用稍大的道路纵坡值，增设爬坡车道，则可能产生既经济又安全的效果。需要说明的是，设置爬坡车道并非是最好措施，解决问题的根本途径还在于精选路线，定出纵坡值较小而又经济实用的路线。
我国《公路路线设计规范》规定:高速公路、一级公路纵坡长度限制的路段，应对载重汽车上坡行驶速度的降低值和设计通行能力进行验算，符合下列情况之一者，可在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道。
表3－18 公路上坡方向允许最低车速
（1）沿上坡方向载重汽车的行驶速度降低到表3－18的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。
（2）上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。爬坡车道的设计通行能力的计算方法与正线的通行能力计算方法相同。对需设置爬坡车道的路段，应与改善正线纵坡不设爬坡车道的方案进行技术经济比较；对隧道、大桥、高架构造物及深挖路段，当因设置爬坡车道使工程费用增加很大时，经论证爬坡车道可以缩短或不设；对双向6车道高速公路可不另设爬坡车道，将外侧车道作为爬坡车道使用。
对于山岭地区的高速公路，由于地形复杂，纵坡设计控制因素较多，计算行车速度一般在80km/h以下。是否设置爬坡车道，必须在上述基本条件下，对公路建设的目的、服务水平、工程建设投资规模等综合分析比较后确定。
（四）纵断面设计的一般原则
进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则。
（1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。
（2）坡长应均匀平顺。纵坡尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点处尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；缓和段配合地形布设；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段（升坡段中的下坡损失）。城市道路还应考虑非机动车道及自行车的行驶，桥上纵坡宜不大于3%。
（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑。例如:为利于路面及边沟排水，最小纵坡以不小于0.5%为宜；城市道路纵坡小于0.3%时应做锯齿形街沟设计；沿线路线标高应在设计洪水位0.5m以上，并计入壅水高度及浪高的影响；稻田低湿路段还应有最小填土高度的保证。
（4）纵断面的设计盈余平面线形和周围地形景观相协调，即应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。
（5）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。
（6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。
（7）城市道路的纵坡及设计标高的确定，还应考虑沿线两侧街坊地坪标高及保证地下管线最小覆土深度的要求。
（五）纵断面设计的方法和步骤
1.纵断面设计的方法
纵坡设计前，在路线位置拟定后，应先根据中桩的桩号和地面标高绘出纵断面图的地面线及平面线一栏；然后按选线意图决定控制点及其高程，考虑填挖等工程经济及与周围地形景观的协调，综合考虑平、纵、横3个方面试定坡度线；再对照横断面检查核对，确定纵坡值，定出竖曲线半径，计算设计标高，完成纵断面图。
2.纵断面设计步骤
（1）准备工作。纵坡设计（俗称拉坡）之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。
（2）标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，填、挖平衡点（也称经济点），沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。
（3）试坡。在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，在这些点位间进行穿插与取值，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后确定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会定出变坡点的初步位置。
（4）调整坡度线。将所定坡度线与选线时坡度线的安排相比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当，路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理等。若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。
（5）核对。选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，用路基设计“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否有填、挖过大，坡脚落空或过远，挡土墙工程过大，桥梁过高或过低，涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡设计线。
（6）定坡。经调查核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点一般要调整到10m的整桩号上，相邻变坡点桩号之差为坡长。各变坡点标高是由纵坡度和坡长值依次推算而得。
（7）设置竖曲线。拉坡时已考虑了平、纵组合问题，此步可根据技术标准及平、纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素及各桩号的设计标高。
3.纵坡设计应注意的问题
（1）设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。
（2）大、中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起点应设在桥头10m以外。
（3）小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼峰式”纵坡。
（4）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。
（5）拉坡时如受“控制点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍然难以解决时，可用纸上移线的方法局部修改原定平面线形。
五、道路横断面设计
道路的横断面，是指中线上各点的法向切面，由横断面设计线和地面线构成。公路横断面设计线包括车行道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道、取土坑、弃土堆、环境保护等设施，城市道路还包括机动车道、非机动车道、人行道、绿化带等，高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计包括上述横断面各组成部分的宽度、横向坡度标高相对关系等问题，有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。
（一）公路横断面组成
公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。
1.路幅的构成
路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分。等级高、交通量大的公路（如高速公路、一级公路），通常是将上、下行车辆分开。分隔的方式有两种:一种是用固定宽度的分隔带分隔；另一种是将上、下行车道各自独立布置，利用天然地势进行分隔。前者称作整体式断面，后者称作分离式断面。整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分。不设分隔带的整体式断面（如二级公路、三级公路、四级公路）包括车行道、路肩以及错车道等组成部分；城郊混合交通量大，实行快、慢车分行的路段，其横断面组成可能还有人行道、非机动车道等，应根据实际情况选用。
公路的直线段和小半径曲线段的宽度有所不同。在小半径曲线上，路幅宽度还包括车行道加宽的宽度。
为了迅速排除路面和路肩上的降水，可将路面和路肩做成有一定横坡的斜面。直线路段的路面为中间高、两边低呈双向倾斜的拱状，称作路拱。小半径曲线上为了抵消离心力，路面做成向弯道内侧倾斜的单一横坡，称作超高。
2.路幅布置类型
（1）单幅双车道。单幅双车道公路指的是整体式的供双向行车的双车道公路。这类公路在我国公路总里程中占的比重最大。二级公路、三级公路和一部分四级公路均属这一类。这类公路适应的交通量范围大，能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的设计交通量，最高达7 500辆/昼夜。设计速度从20km/h至80km/h。在这种公路上行车，只要各行其道、视距良好，车速一般都不会受影响。但当交通量很大、非机动车混入率高、视距条件又差时，其车速和通行能力则大大降低。所以，对混合行驶相互干扰较大的路段，可设置专用非机动车道和人行道，将机动车和非机动车、行人分开。
（2）双幅多车道。4车道、6车道和更多车道的公路，中间一般都设分隔带或做成分离式路基而构成“双幅”路。有些分离式路基为了利用地形或处于风景区等原因甚至做成两条独立的单向行车的道路。
这种类型的公路的设计车速高、通行能力大，每条车道能担负的交通量比一条双车道公路还多，而且行车顺适、事故率低。我国《公路工程技术标准》中的高速公路和一级公路即属此种类型。高速公路和一级公路的主要差别在于是否全立交、是否全封闭，以及分隔带最小宽度、路幅总宽度、各种服务设施、安全设施、环境美化等方面的完备程度。这类公路占地多、造价高，只有在公路网中具有非常重要的政治、经济意义或远景交通量很大时才修建。
（3）单车道。对交通量小、地形复杂、工程艰巨的山区公路或地方性道路，可采用单车道。我国《公路工程技术标准》中的山区四级公路路基宽度为4.5m、路面宽度为3.5m者就是属于此类。此类公路虽然交通量很小，但仍然会出现错车和超车。为此，应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道，使驾驶人员能够看到相邻两错车道驶来的车辆。错车道处的路基宽度应大于或等于6.5m，有效长度大于或等于20m。
（二）城市道路横断面组成
城市道路的交通性质和组成比较复杂，尤其表现在行人和各种非机动车较多等方面。各种交通工具和行人的交通问题都需要在横断面设计中综合考虑予以解决，所以城市道路路线设计中的横断面设计是矛盾的主要方面，一般在平面设计和纵断面设计之前进行。
城市道路上供各种车辆行驶的部分称为行车道。在行车道断面上，供汽车、无轨电车、摩托车等机动车行驶的部分称为机动车道，供自行车、三轮车、板车等非机动车行驶的部分称为非机动车道。此外，还有供行人步行用的人行道、分隔各种车道（或人行道）的分隔带及绿化带。
城市道路各组成部分相互联系和影响，其位置的安排和宽度的确定必须首先保证车辆和行人的安全畅通，同时要与道路两侧的各种建筑物及自然景观相协调，并满足地面、地下排水和各种管线埋设的要求。横断面设计应注意近、远期结合，使近期工程成为远期工程的组成部分，并预留管线位置。路面宽度及标高等均应有发展余地。
1.布置类型
城市道路常见的几种断面形式如下。
（1）单幅路。俗称“一块板”断面，各种车辆在车道上混合行驶。在交通组织上有两种方式。①划出快、慢车行驶分车线，快车和机动车辆在中间行驶，慢车和非机动车靠两侧行驶。②不划分车线，车道的使用可以在不影响安全的条件下予以调整，如只允许机动车辆沿同一方向行驶的“单行道”；限制载重汽车和非机动车行驶，如只允许小客车和公共汽车通行的街道；限制各种机动车辆、只允许行人通行的“步行道”；等等。上述措施，可以是相对不变的，也可以是按规定的周期变换的。
（2）双幅路。俗称“两块板”断面。在车道中心用分隔带或分隔墩将车行道分为两幅，上、下行车辆分向行驶，各自再根据需要决定是否划分快、慢车道。
（3）三幅路。俗称“三块扳”断面。中间一幅为双向行驶的机动车道，两侧分别为单向行驶的非机动车道。
（4）四幅路。俗称“四块板”断面。在三幅路的基础上，再将中间机动车道部分用中央分隔带分隔为二幅，分向行驶。
（5）不对称路幅。上述4种基本断面形式通常情况下是以道路中线为对称轴对称布置。但是在一些特殊情况下，比如地形限制、交通特点、交通组织等，可以将车行道、人行道、分隔带等设计成标高不对称、宽度不对称或上、下行分幅设计以适应特殊要求。沿江（河）大道、山城道路设计中常采用不对称路幅。
2.断面形式的选用
单幅路占地少、投资省，但各种车辆混合行驶，于交通安全不利，仅适用于机动车交通量不大、非机动车较少的次干路、支路以及拆迁因难、用地不足的旧城改建的城市道路上。
双幅路断面将对向行驶的车辆分开，减少了对向行车干扰，提高了车速，分隔带上还可以用作绿化、布置照明和敷设管线等。它主要用于机动车辆较多、非机动车较少的道路。有平行道路可供非机动车通行的快速路和郊区道路以及横向高差大或地形特殊的路段亦可采用。
三幅路将机动车与非机动车分开，对交通安全有利；在分隔带上进行绿化，有利于夏天遮阴防晒、减少噪音和布置照明等。对于机动车交通量大、非机动车多的城市道路上宜优先考虑采用。但三幅式断面占地较多，只有当红线宽度大于或等于40m时才能满足车道布置的要求。
四幅路不但将机动车和非机动车分开，还将对向行驶的机动车分开，于安全和车速较三幅式路更为有利。它适用于机动车辆车速较高，机动车辆、非机动车辆均很大的快速路与主干路。
不对称路幅应因地制宜，多方面因素权衡考虑后论证采用。
值得说明的是，同一条道路宜采用相同的横断面形式。不同断面道路的结合部宜选择在交叉口或结构物处。当道路横断面形式或横断面各组成部分的宽度需要在道路中间改变时，应设过渡段。
六、公路路基设计
（一）路基设计的一般要求
公路路基是路面的基础，承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。
公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同。路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。
路基承受行车荷载作用，主要在应力作用区的范围之内，其深度一般在路基顶面以下0.8m以内。此部分路基按其作用可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，可根据路基路面综合设计的原则确定。坚固的路基，不仅是路面强度与稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至关重要。
为了确保路基的强度与稳定性，使路基在外界因素作用下，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中还必须包括各项附属设施，其中有路基排水、路基防护与加固，以及与路基工程直接相关的设施，如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。
由于路基标高与原地面标高有差异，且各路段岩土性质的变化，各处附属设施的布置不尽相同，因此各路段的路基横断面形状差别很大。路基横断面形式的选定和各项附属设施的设计，同是路基设计的基本内容。
一般路基通常指在正常的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度小于规范规定高度和深度的路基。通常认为一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。对于超过规范规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基，为确保路基具有足够的强度与稳定性，需要进行个别设计和验算。
（二）路基的类型与构造
通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标高低于天然地面标高时，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高时，需进行填筑。由于填、挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合3种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基，路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基，此两者是路基的基本类型。当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填、挖结合路基，也称为半填半挖路基。在丘陵或山区公路上，填、挖结合是路基横断面的主要形式。
1.路堤
图3－13所示为路堤的几种常见横断面形式。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度为1.0～1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤，属于高路堤；填土高度在1.5m～18m范围内的路堤为一般路堤。随其所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤、护脚路堤及挖沟填筑路堤等形式。
图3－13 路堤的几种常见横断面形式
矮路堤常在平坦地区取土困难时选用。平坦地区地势低，水文条件较差，易受地面水和地下水的影响，设计时应注意满足最小填土高度的要求，力求不低于规定的临界高度，使路基处于干燥或中湿状态。路基两侧均应设边沟。
矮路堤的高度通常接近或小于路基工作区的深度，除填方路堤本身要求满足规定的施工要求外，天然地面也应按规定进行压实，达到规定的压实度，必要时进行换土或加固处理，以保证路基路面的强度和稳定性。
填方高度不大，h＝2～3m时，填方数量较少，全部或部分填方可以在路基两侧设置取土坑，使之与排水沟渠结合。为保护填方坡脚不受流水侵害，保证边坡稳定，可在坡脚与沟渠之间预留1～2m，甚至大于4m宽度的护坡道。地面横坡较陡时，为防止填方路堤沿山坡向下滑动，应将天然地面挖成台阶，或设置石砌护脚。
高路堤的填方数量大、占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，须进行个别设计。高路堤和浸水路堤的边坡可采用上陡下缓的折线形式，或台阶形式，如在边坡中部设置护坡道。为防止水流侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡，须采取适当的坡面防护和加固措施，如铺草皮、砌石等。
2.路堑
图3－14所示是路堑的几种常见横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。挖方边坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚处设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。挖方弃土可堆放在路堑的下方。边坡坡面易风化时，在坡脚处设置0.5～1.0m的碎落台，坡面可采用防护措施。
坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚处设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。挖方弃土可堆放在路堑的下方。边坡坡面易风化时，在坡脚处设置0.5～1.0m的碎落台，坡面可采用防护措施。
陡峻山坡上的半路堑，路中线宜向内侧移动，尽量采用台口式路基[图3－14（b）]，避免路基外侧的少量填方。遇有整体性的坚硬岩层，为节省石方工程，可采用半山洞路基[图3－14（c）]。
图3－14 路堑的几种常用横断面形式
挖方路基处土层地下水文状况不良时，可能导致路面的破坏，所以对路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的实程度，必要时还应翻挖，重新分层填筑、换土或进行加固处理，采取加铺隔离层，设置必要的排水设施。
3.半填半挖路基
图3－15所示是半填半挖路基的几种常见横断面形式。位于山坡上的路基，通常取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。
半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足。填方部分的局部路段，如遇原地面的短缺口，可采用砌石护肩。如果填方量较大，也可就近利用废石方，砌筑护坡或护墙。石砌护坡和护墙相当于简易式挡土墙，承受一定的侧向压力。有时填方部分需要设置路肩（或路堤）式挡土墙，确保路基稳定，进一步压缩用地宽度。石砌护肩、护坡与护墙，以及挡土墙等路基，如图3－15（c）～图3－15（f）所示。如果填方部分悬空，而纵向又有适当的基岩时，则可以沿路基纵向建成半山桥路基，如图3－15（g）所示。
上述3类典型路基横断面形式，各具特点，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异性很大，且路基位置、横断面尺寸及要求等亦应服从于路线、路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必须因地制宜、综合设计。
图3－15 半填半挖路基的几种常用横断面形式
（三）路基附属设施
为了确保路基的强度、稳定性和行车安全，与一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分，正确合理地设置它们是十分重要的。
1.取土坑与弃土堆
路基土石方的挖填平衡，是公路路线设计的基本原则，但往往难以做到完全平衡。土石方数量经过合理调配后，仍然会有部分借方和弃方（又称废方）。路基土石方的借弃，首先要合理选择地点，即确定取土坑或弃土堆的位置。选点时要兼顾土质、数量、用地及运输条件等因素，还必须结合沿线区域规划，因地制宜、综合考虑，维护自然平衡，防止水土流失，做到借之有利、弃之无害。借弃所形成的坑或堆，要求尽量结合当地地形，充分加以利用，并注意外形规整，弃堆稳固。对高等级公路或位于城郊附近的干线公路，尤应注意。
平坦地区，如果用土量较少，可以沿路两侧设置取土坑，与路基排水和农田灌溉相结合。路旁取土坑，深度约1m，或稍大一些，宽度依用土数量和用地允许而定。为防止坑内积水危害路基，当堤顶与坑底高差不足2m时，在路基坡脚与坑之间需设宽度不小于1m的护坡平台、坑底设纵横排水坡及相应设施。
河水淹没地段的桥头引道近旁，一般不设取土坑，如设取土坑要距河流中水位边界10m以外，并与导治结构物位置相适应。此类取土坑要求水流畅通，不得长期积水危及路基或构造物的稳定。
路基开挖的废方，应尽量加以利用，如用以加宽路基或加固路堤、填补坑洞或路旁洼地，亦可兼顾农田水利或基建等所需，做到变废为用，弃而不乱。
废方一般选择路旁低洼地，就近弃堆。原地面倾斜坡度小于1∶5时，路旁两侧均可设弃土堆，地面较陡时，宜设在路基下方。沿河路基爆破后的废石方，往往难以远运，条件许可时可以部分占用河道，但要注意河道压缩后，不致壅水危及上游路基及附近农田等。
2.护坡道与碎落台
护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度。护坡愈宽，愈有利于边坡稳定，但最少为1m。宽度大，则工程数量亦随之增加，要兼顾边坡稳定性与经济合理性。通常护坡道宽度d随视边坡高度h而定，h≥3m时，d＝1m；h＝3～6m时，d＝2m；h＝6～12m时，d＝2～4m。
护坡道一般设在挖方坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的变坡处。浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。
碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，以保护边沟不至阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1～1.5m，如兼有护坡作用，可适当放宽。碎落台上的堆积物应定期清理。
3.堆料坪与错车道
路面养护用矿质材料，可就近选择路旁合适地点堆置备用，亦可在路肩外缘设堆料坪，其面积可结合地形与材料数量而定。例如每隔50～100m设一个堆料坪，长度为5～8m，宽度为2m。
高级路面或采用机械化养路的路段，可以不设，或另设集中备用料场，以维护公路外形的视觉平顺和景观优美。
单车道公路，由于双向行车会车和相互避让的需要，通常应每隔200～500m设置一处错车道。按规定错车道的长度不得短于30m，两端各有长度为10m的出入过渡段，中间10m供停车用。单车道的路基宽度为4.5m，而错车道地段的路基宽度为6.5m。错车道是单车道路基的一个组成部分，应与路基同时设计与施工。
七、沥青路面
（一）沥青路面的基本特征
沥青路面是用沥青材料作结合料黏结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。
由于沥青面层使用沥青结合料，因而增强了矿料间的黏结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到了提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。20世纪50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增长，所占比重很大。我国的公路和城市道路近20年来使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面。沥青路面是我国高速公路的主要路面形式。随着国民经济和现代化道路交通运输的需要，沥青路面必将有更大的发展。
沥青路面属柔性路面，强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度较低，因而要求路面的基础应具有足够的强度和稳定性。所以，在施工时必须掌握路基土的特性进行充分的碾压。对软弱土基或翻浆路段，必须预先加以处理。在低温时，沥青路面的抗变形能力很低，因而在寒冷地区为了防止土基不均匀冻胀而使沥青路面开裂，需设置防冻层。沥青面层修筑后，由于它的透水性小，从而使土基和基层内的水分难以排出，在潮湿路段易发生土基和基层变软，导致路面破坏。因此，必须提高基层的水稳性，尽可能采用结合料处治的整体性基层。对交通量较大的路段，为使沥青路面具有一定的抗弯拉和抗疲劳开裂的能力，宜在沥青面层下设置沥青混合料的黏结层。采用较薄的沥青面层时，特别是在旧路面上加铺面层时，要采取措施加强面层与基层之间的黏结，以防止水平力作用而引起沥青面层的剥落、推挤、拥包等破坏。
（二）沥青路面的损坏类型及其成因
高等级公路沥青路面常见的损坏现象有裂缝（横向、纵向及网状裂缝）、车辙、松散、剥落和表面磨光等。
1.裂缝
沥青路面出现的裂缝，按其成因不同分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝3种类型。裂缝是高等级公路沥青路面最主要的破损形式，如图版Ⅴ－2所示。
横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝。按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝两大类。荷载型裂缝是由于车辆严重超载，致使拉应力超过其疲劳强度而断裂。荷载型裂缝首先在路面的底面发生，逐渐向上扩展至表面。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式。这种裂缝又有两种情况:沥青面层缩裂和基层反射裂缝。
沥青面层缩裂多发生在冬季。当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度，产生的拉应力超过其在该温度的抗拉强度时，沥青面层即发生断裂。
基层反射裂缝是指半刚性基层先于沥青面层开裂，在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部开裂，而后逐渐向上扩张致使裂缝贯穿面层全厚度。
非荷载型横向裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。气温高、日温差变化小、面层和基层材料抗裂性能好的路段，一般间距较大，且出现裂缝的时间也较晚。
纵向裂缝产生的原因有两种:一种情况是沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载与大气因素作用下逐渐开裂；另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。
网状裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起，也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，加剧了路面的破损。沥青在施工期间以及在长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成网裂的原因之一。
2.车辙
车辙是渠化交通引起的沥青路面损坏类型之一，如图版Ⅴ－3所示。当车辙达到一定深度，辙槽积水，极易导致交通事故。车辙一般是在温度较高的季节，车辆反复碾压下产生塑性流动而逐渐形成的。应指出的是，对于半刚性基层沥青路面，由于半刚性基层具有较大的刚度，路面的永久变形主要发生在沥青面层中。因此，主要应从提高沥青面层材料的高温稳定性着手防止车辙。
3.松散剥落
松散剥落是指沥青从矿料表面脱落的现象。在车辆的作用下沥青面层呈现松散状态，以至从路面剥落形成坑凹，如图版Ⅴ－4所示。产生松散剥落的原因主要是由于沥青与矿料之间的黏附性较差，在水或冰冻的作用下，沥青从矿料表面剥离所致。产生松散剥落另一种可能是由于施工中混合料加热温度过高，致使沥青老化失去黏性。
4.表面磨光
沥青路面在使用过程中，在车轮反复滚动摩擦的作用下，集料表面被逐渐磨光，有时还伴有沥青的不断上翻（图版Ⅵ－1），从而导致沥青面层表面光滑，尤其是在雨季常会因此而酿成车祸。表面磨光的内在原因是集料质地软弱、缺少棱角，或矿料级配不当、粗集料尺寸偏小、细料偏多、或沥青用量偏多等。
（三）沥青路面的分类
1.按强度构成原理可将沥青路面分为密实类和嵌挤类两大类
密实类沥青路面要求矿料的级配按最大密实原则设计，其强度和稳定性主要取决于混合料的黏聚力和内摩阻力。密实类沥青路面按其空隙率的大小可分为闭式和开式两种:闭式混合料中含有较多的小于0.5mm和0.074mm的矿料颗粒，空隙率小于6%，混合料致密而耐久，但热稳定性较差；开式混合料中小于0.5mm的矿料颗粒含量较少，空隙率大于6%，其热稳定性较好。
嵌挤类沥青路面要求采用颗粒尺寸较为均一的矿料，路面的强度和稳定性主要依靠骨料颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩阻力，而黏聚力则起着次要的作用。按嵌挤原则修筑的沥青路面，其热稳定性较好，但因空隙率较大，易渗水且耐久性较差。
2.按施工工艺的不同，沥青路面可分为层铺法、路拌法和厂拌法3类
层铺法是指分层洒布沥青，即分层铺撒矿料和碾压的方法。其主要优点是工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低。其缺点是路面成型期较长，需要经过炎热季节行车碾压之后路面方能成型。用这种方法修筑的沥青路面有沥青表面处治和沥青贯入式两种。
路拌法是在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压的方法。此类面层所用的矿料为碎（砾）石者称为路拌沥青碎（砾）石，所用的矿料为土者则称为路拌沥青稳定土。路拌沥青面层，通过就地拌和，沥青材料在矿料中分布比层铺法均匀，可以缩短路面的成型期。但因所用的矿料为冷料，需使用黏稠度较低的沥青材料，故混合料的强度较低。
厂拌法是有一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工地摊铺碾压的方法。矿料中细颗粒含量少，不含或含少量矿粉，混合料为开级配配制的（空隙率达10%～15%）称为厂拌沥青碎石；若矿料中含有矿粉，混合料是按最佳密实级配配制的（空隙率10%以下）称为沥青混凝土。厂拌法按混合料铺筑时温度的不同，又可分为热拌热铺和热拌冷铺两种。热拌热铺是混合料在专用设备加热拌和后立即趁热运到路上摊铺压实。如果混合料加热拌和后储存一段时间再在常温下运到路上摊铺压实，即为热拌冷铺。厂拌法使用较黏稠的沥青材料，且矿料经过精选，因而混合料质量高、使用寿命长，但修建费用也较高。
3.根据沥青路面技术特性分类
根据沥青路面的技术特性，沥青面层可分为沥青混凝土热拌沥青、碎石乳化沥青、碎石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治5种类型。此外，沥青玛蹄脂碎石近年在许多国家也得到广泛应用。
沥青表面处治路面是指用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。沥青表面处治的厚度一般为1.5～3.0cm。层铺法可分为单层、双层、三层。单层表处厚度为1.0～1.5cm，双层表处厚度为1.5～2.5cm，三层表处厚度为2.5～3.0cm。沥青表面处治适用于三级公路、四级公路的面层，旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。
沥青贯入式路面是指用沥青贯入碎（砾）石做面层的路面。沥青贯入式路面的厚度一般为4～8cm。当沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料时，也称为上拌下贯，此时拌和层的厚度宜为3～4cm，其总厚度为7～10cm。沥青贯入式碎石适合用作二级公路及二级以下公路的沥青面层。
沥青碎石路面是指用沥青碎石做面层的路面。沥青碎石的配合比设计应根据实践经验和马歇尔实验的结果，并通过施工前的试拌和试铺确定。沥青碎石有时也用作黏结层。沥青混凝土路面是指用沥青混凝土做面层的路面，其面层可由单层、双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素确定，以满足对沥青面层使用功能的要求。沥青混凝土常用作高等级公路的面层。
乳化沥青碎石混合料适合用作三级公路、四级公路的沥青面层，二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。国外也用作柔性基层。
沥青玛蹄脂碎石路面是指用沥青玛蹄脂碎石混合料做面层或抗滑层的路面。沥青玛蹄脂碎石混合料（简称SMA）是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。它具有抗滑耐磨、空隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点，是一种全面提高密级配沥青混凝土使用质量的新材料，适用于高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。
八、水泥混凝土路面
（一）水泥混凝土路面的基本特性
水泥混凝土路面，包括普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土和钢纤维混凝土等面层板和基（垫）层所组成的路面。目前采用最广泛的是就地浇筑的普通混凝土路面，简称混凝土路面。
所谓普通混凝土路面，是指除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外不配置钢筋的混凝土路面。与其他类型路面相比，混凝土路面具有以下优点。
（1）强度高。混凝土路面具有很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度以及抗磨耗能力。
（2）稳定性好。混凝土路面的水稳性、热稳性均较好，特别是它的强度能随着时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的那种“老化”现象。
（3）耐久性好。由于混凝土路面的强度和稳定性好，所以经久耐用，一般能使用20～40年，而且能通行包括履带式车辆等在内的各种运输工具。
（4）有利于夜间行车。混凝土路面色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有利。
但是，混凝土路面也存在一些缺点，主要有以下几方面。
（1）对水泥和水的需求量大。修筑0.2m厚、7m宽的混凝土路面，每1 000m要耗费水泥400～500t和水约250t，尚不包括养生用的水在内，这给水泥供应不足和缺水地区带来较大困难。
（2）有接缝。一般混凝土路面要建造许多接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响行车的舒适性。接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处破坏。
（3）开放交通较迟。一般混凝土路面完工后，要经过28天的湿治养生，才能开放交通。如需提早开放交通，则需采取特殊措施。
（4）修复困难。混凝土路面损坏后，开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。
（二）水泥混凝土路面构造
1.土基
理论分析表明，通过刚性面层和基层传到土基上的压力很小，一般不超过0.05MPa。因此，混凝土板下不需要有坚强的土基支承。然而，如果土基的稳定性不足，在水温变化的影响下出现较大的变形，特别是不均匀沉陷，则仍将给混凝土面板带来很不利的影响。实践证明，由于土基不均匀支承，使面板在受荷时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面产生破坏。因此，混凝土路面下的路基必须密实、稳定和均匀。路基一般要求处于干燥或中湿状况，过湿状态或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态的路基必须得到处理。
路基的不均匀支承，可能由下列因素所造成。
（1）不均匀沉陷。湿软地基未达充分固结，土质不均匀，压实不充分，填、挖结合部以及新老路基交接处处理不当。
（2）不均匀冻胀。季节性冰冻地区，土质不均匀（对冰冻敏感性不同），路基潮湿条件变化。
（3）膨胀土。在过干或过湿（相对于最佳含水量）时压实，排水设施不良等。
控制路基不均匀支承的最经济、最有效的方法是:①把不均匀的土掺配成均匀的土；②控制压实时的含水量接近于最佳含水量，并保证压实度达到要求；③加强路基排水设施，对于湿软地基，则应采取加固措施；④加设垫层，以缓和可能产生的不均匀变形对面层的不利影响。
2.基层
混凝土面层下设置基层的目的有以下几点。
（1）防唧泥。混凝土面层如直接放在路基上，会由于路基土塑性变形量大、细料含量多和抗冲刷能力低而极易产生唧泥现象。铺设基层后，可减轻以至消除唧泥的产生。但未经处治的砂砾基层，其细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥。
（2）防冰冻。在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑基层，可以减少路基的冰冻深度，从而减轻冰冻的危害作用。
（3）减小路基顶面的压应力，并缓和路基不均匀变形对面层的影响。
（4）防水。在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层，可以排除从路表面渗入面层板下的水分以及隔断地下毛细水上升。
（5）为面层施工（如立侧模，运送混凝土混合料等）提供方便。
（6）提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命。
因此，除非土基本身就是有良好级配的砂砾类土，而且是具备良好排水条件的轻交通道路之外，都应设置基层。同时，基层应具有足够的强度和稳定性，且断面正确，表面平整。理论计算和实践都已证明，采用整体性好（具有较高的弹性模量如贫混凝土、沥青混凝土、水泥稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石、级配碎石等）的材料修筑基层，可以确保混凝土路面良好的使用特性并延长路面的使用寿命。因此，基层材料的技术要求必须符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－93）的要求。因为如果基层出现较大的塑性变形累积（主要在接缝附近），面层板将与之脱空，支承条件恶化，从而增加板的应力；同时，若基层材料中含有过多的细料，还将促使唧泥和错台等病害产生。
基层厚度以20cm左右为宜。研究资料表明，用厚基层来提高土基的支承力，或者说借以降低面层应力或减薄面层厚度一般是不经济的。但是随着稳定类基层厚度的减小，基层底面的弯拉应力随之增大，因此基层厚度不宜太薄。
基层宽度应比混凝土路面板每侧各宽出25～35cm（采用小型机具或轨道式摊铺机施工）或50～60cm（采用滑模摊铺机施工），或与路基同宽，以供施工时安装模板，并防止路面边缘渗水至土基而导致路面破坏。
3.混凝土面板
理论分析表明，轮载作用于板中部时，板所产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的2/3。因此，面层板的横断面应采用中间薄两边厚的形式，以适应荷载应力的变化。一般边部厚度较中部约大25%，是从路面最外两侧板的边部，在0.6～1m宽度范围内逐渐加厚。但是厚边式路面对土基和基层的施工带来不便，而且使用经验也表明，在厚度变化转折处，易引起板的折裂。因此，目前国内外常采用等厚式断面。
混凝土面板应保证表面平整、耐磨、抗滑。混凝土面板的平整度以3m直尺量测为准。3m直尺与路面表面的最大间隙为:高速公路和一级公路应不大于3mm，其他各级公路应不大于5mm。混凝土面板的抗滑标准以构造深度为指标。高速公路和一级公路应不低于0.8mm，其他各级公路应不低于0.6mm。
（三）水泥混凝土路面的病害
水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下逐渐变坏，以至出现各种类型的损坏现象，大体分为接缝破坏和混凝土面板损坏两个方面，损坏性质也可分为功能性损坏与结构性损坏两个范畴，如图版Ⅵ－2所示。
1.接缝的破坏
（1）挤碎[图版Ⅵ－2（a）]。出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内。这是由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确，或滑动端的滑动功能失效，或施工时胀缝内局部有混凝土搭连，或胀缝内落入坚硬的杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力，当其超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。
（2）拱起[图版Ⅵ－2（b）]。混凝土面板在受热膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于板收缩时缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩的材料塞满缝隙，使板在膨胀时产生较大的热压应力，从而出现纵向压曲失稳。
（3）错台[图版Ⅵ－2（c）]。横向接缝两侧路面板出现的坚向相对位移。当胀缝下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀挤压过程中，会上下错开而形成错台。地面水通过接缝渗入基础使其软化，或者接缝传荷能力不足，或传力效果降低时，都会导致错台的产生。当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀，各幅板沉陷不一致时，纵缝也会产生错台现象。
（4）唧泥[图版Ⅵ－2（d）]。汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。产生原因为:在轮载的频繁作用下，基层由于塑性变形累积而同面层板脱空；地面水沿接缝下渗而积聚在脱空的空隙内；在轮载作用下积水变成有压水而同基层内浸湿的细料混搅成泥浆，并沿接缝缝隙喷溅出来。唧泥的出现，使面板边缘部分失去支承，在离接缝1.5～1.8m以内导致横向裂缝。
此外，纵缝两侧的横缝前后搓开、纵缝缝隙拉宽、填缝料丧失和脱落等也都属于接缝的破坏。
2.混凝土板本身的破坏
混凝土板本身的破坏主要是断裂和裂缝。面板由于所受内应力超过了混凝土的强度而出现横向或纵向以及板角的断裂和裂缝，其原因是多方面的:板太薄或轮载太重；行车荷载的渠化作用（荷载次数超过允许值）；板的平面尺寸太大，使温度翘曲应力过大；地基过量塑性变形，使板底脱空失去支承；养生期间收缩应力过大；由于材料或施工质量不良，混凝土未能达到设计要求；等等。断裂裂缝破坏了板的结构整体性，使板丧失应有的承载能力。因而，断裂裂缝可视为混凝土面层结构破坏的临界状态。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
