土木工程的分支學科
基本介紹
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。城市高速幹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。
分類
中國道路
按服務範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幹線；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标體現。這些指标主要有計算車速、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産生，又促進社會的進步
和發展，是曆史文明的象征、科學進步的标志。原始的道路是由人踐踏而形成的小徑。以後要求有更好的道路，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後，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，已有數千年曆史。
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。中國曆來重視道路的規劃、修建和養護。古代道路工程有卓越創造，秦築馳道，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、舒适的行車條件。
展望
預測表明，汽車客貨運輸在世界大部分地區仍将繼續存在，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。未來市區快速幹道的發展，由于用地緊張，為将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、縮短裡程、減少事故，為節約運行時間和燃料，隧道和高架構築物工程也将有較大發展。
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。為适應運量激增的需要，應增加車道并提高路面等級。為防護車輛撞向固定剛性目标，多采用易碎标志和輕型标柱。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，将使交通安全得到更可靠的保證。
當前以石油為燃料的内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，如有機複合材料和陶瓷複合材料等代替鋼材；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内燃機；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，則将出現車速超過200公裡/時的自動控制的超高速公路。
學科内容
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标，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，力争平面短捷舒順、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内地帶，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争節約用地；
②按照标準設計，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當路線通過懸岩峭壁需修建懸出路台或半山橋，陡峻山坡則需修築擋牆、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、路面和其他構築物的穩固及交通安全。沿路基可修築：①路基坡面防護。鋪種草皮、植樹、抹面、灌漿溝縫、砌石護坡和護面牆等。②沖刷防護。有直接防護的構築物，如抛石防護、石籠防護、梢料防護、駁岸、浸水擋牆等；有間接防護的調治構築物，如丁壩、順水壩、格壩等（見橋渡設計）。③支擋構築物。主要是擋土牆等構築物（見路基擋土結構）。
路面工程
為适應行車作用和自然因素的影響，在路基上行車道範圍内，用各種築路材料修築多層次的堅固、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、路面和沿線構築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内時，可能将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，導緻交通中斷。
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，經濟适用，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、橋梁或渡口等構築物；與鐵路或其它道路交叉，也常建橋跨越。過水構築物有漫水橋、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、适用、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築物稱道路隧道。按所經地區情況分為：①避免地面幹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，改由穩定岩石較深部位通過的山嶺隧道。
修建隧道要根據工程造價、施工條件及竣工後運營和養護條件，與其他路線方案進行詳細的技術經濟比較，決定取舍。隧道内部必須設置通風和照明設備。隧道周邊一般均需修築襯砌加以支撐，在堅石又不易風化的整體岩層中也可不做襯砌。為防止表面岩石風化，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
行車的交通标志号志、路面标線，防護用的護欄、護牆、護柱，沙漠地區的防沙栅欄，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，其他如減小噪聲幹擾的隔音牆等。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、電話亭及旅遊服務設施等。
養護工程
維護道路完好狀況，預防和及時修複各種缺陷損壞，提供并保證安全、快速、經濟、舒适的行車條件，有計劃地改善道路技術狀況，以适應交通發展需要。
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複，或在原有技術等級内的添建和局部改建。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着提高通行能力，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）。
編輯推薦
《道路工程》可作高等工科院校“城市規劃”、“土木工程”、“交通工程”、“城鎮建設”、“橋梁隧道工程”等專業的教材，也可供從事公路和城市道路交通的設計人員和公路、市政建設部門的工程技術和管理人員參閱。
文摘
插圖：
①左、直、右方向車輛組成均勻，各設一專用車道。如果車道寬度不足時，左轉車道可向路中心偏移，如圖6—3（a）所示。
②直行車輛很多且左、右轉也有一定數量時，設二條直行車道和左、右轉各一條車道，如圖6—3（b）所示。
③左轉車多而右轉車少時，設一條左轉車道，直行和右轉車共用一條車道，如圖6—3（c）所示。
④左轉車少而右轉車多時，設一條右轉車道，直行和左轉車共用一條車道，如圖6—3（d）所示。
⑤左、右轉車輛都較少時，分别與直行車合用車道，如圖6—3（e）所示。
⑥行車道寬度較窄，無法劃分左、直、右車道，隻畫快、慢車分道線，如圖6—3（f）所示。
⑦行車道寬度很窄時，快、慢車道線可不劃分，如圖6．3（g）所示。
2．左轉彎車輛的交通組織
左轉彎車輛是引起交叉口車流沖突的主要原因，而且也影響直行方向車流的通行。合理地組織左轉彎車輛的交通，是保證交通安全，提高交叉口通行能力的有效方法。左轉彎車輛交通組織方法可采用以下幾種形式。
（1）設置專用左轉車道
左轉彎車輛在停車線後等候，隻有開放通行色燈時才通過。當直行車輛較多時，最好能為左轉車輛設置專用車道，以免阻礙直行車輛的通行；如原有車道的寬度不夠，以緻左轉彎車輛在停車時影響直行和右轉彎車輛的通行，可在靠近交叉口一定距離的範圍内拓寬車行道，以便駛進交叉口的車輛能按渠化交通的原則分道停候和行駛。
序言
本教材是根據2001年¨月審定的中央廣播電視大學開放教育試點“工學科土建類土木工程專業”《道路工程教學大綱》以及2002年3月審定的道路工程課程多媒體一體化設計方案編寫的。本教材是“土木工程專業系列教材”之一。
開放式教育是一種新型的遠程教育模式，其培養對象主要是以業餘學習為主的成人。在編寫本教材過程中，充分考慮到學生的學習環境、學習需要和學習方式，努力貫徹“以學生學習為中心”的現代教育思想，精選内容，理論聯系實際，加強“導學”、“助學”功能，深入淺出，循序漸進，适應開放教育試點學生自學的需要，努力做到學以緻用，培養學生分析問題和解決問題的能力。
道路工程課程多媒體一體化教材包括文字教材和錄像教材。兩種教學媒體發揮各自優勢，取長補短，形成互補的較為完善的綜合性教材體系。錄像教材共計30講（學時），突出對道路工程的特點、計算方法、重點難點，進行講解與分析，形象直觀，易于學生理解和掌握。本書是道路工程課程多媒體教材的文字教材。
本教材在編寫過程中，以建設部專業指導委員會指導意見為依據，考慮新專業及廣播電視大學的特點力求以較小的篇幅，反映當今道路工程的最新理論、技術方法。文字力求簡要，通俗易懂，便于讀者自學掌握。
本教材共分兩篇。第一篇為道路勘測設計方面的内容，分7章編寫，第1、第2、第3、第4章由楊春風執筆編寫，第5、第6、第7章由孫建誠執筆編寫；第二篇為路基路面方面的内容，分14章編寫，第1、第2、第3、第4、第5、第6章由李豔春執筆編寫，第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14章由宋金華執筆編寫。本教材主編楊春風，副主編宋金華、李豔春。中央廣播電視大學王圻老師做了本書的教學設計。
