道路工程學

道路工程歷史源遠流長。歷史上最早的原始社會人羣，因生活和生產的需要，形成天然原始的人行小徑。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。這種生產力的飛躍進一步要求更適用的道路，因而出現馱運道。

車輪是古代的偉大發明之一。它使陸地運輸從此進入 了馬車交通時代。巴比倫、埃及、中國、印度、希臘、羅馬、印加等文明古國，為了軍事和商旅需要，道路工程方面都有過輝煌成就。古波斯大道、歐洲琥珀大道、羅馬阿庇烏大道、中國秦代棧道和馳道等，享譽至今已有數千年曆史。特別是橫貫亞洲的絲綢之路延續二千餘年，對東西文化交流起到巨大影響，中國三大發明也從此傳播世界。

中國古代道路工程有卓越創造。據《周禮》所記，京都王城面積九里見方，城內有經緯幹道，外有環塗(環行路)和野塗(郊外道路)。野塗又分為寬度遞減的道路、塗、畛、徑五級。“季春之月，令司空官，周視原野，開闢道路，毋有障塞”；“列樹以表道，立鄙食以守路”。可見中國自古以來就重視道路的規劃、修建和養護。公元前316年，“秦伐蜀，脩金牛道，於絕險之處、傍鑿山岩而施板梁為閣”《戰國策·秦策》稱棧道。秦築馳道，漢唐通西域，各國商旅興盛。

羅馬帝國衰亡後，直到十八世紀中葉，現代道路工程 才開始在歐洲興起。1747年，第一所橋路學校在巴黎建立。法國特雷薩蓋、英國特爾福德和馬克當等工程師提出新的理論和實踐，認為良好路基也承受荷載，故將羅馬式厚路面減到25釐米以下，並採用塊石作基層和碎石作面層取得成功，從而奠定了現代道路工程的基礎。1883～1885年 ，德國戴姆勒·奔馳發明了汽車，開創了以汽車交通為主的現代道路工程的新時代。

道路工程學的研究內容主要有：道路網規劃和路線勘測設計、路基工程、路面工程、道路排水工程、橋涵工程、隧道工程、附屬設施工程和養護工程等。

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。路線勘測設計應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、提高汽車週轉率。對路基、路面、橋樑、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。

路基既是路線的主體，又是路面的基礎並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絛以內地帶，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與石方工程。

路基工程在道路建設中，工程量大、佔地廣，常為控制施工進度的關鍵，故要求儘可能與沿線農田水利建設相結合併力爭節約用地；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；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；填方工程應慎選土質並分層夯實，對其密實度和含水量進行現場控制；冰凍地區還應設置防凍層或設置隔水層和隔温層，切斷毛細水，減少負温差的不利影響；當路線通過懸巖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；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徵，採取防治措施。

為適應行車作用和自然因素的影響，在路基上行車道範圍內，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高、次高、中級、低級路面四級。按其在荷載作用下的力學特性，路面可分為剛性路面和柔性路面。

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，防重於治，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。

道路跨越河流溝谷時，需建涵洞、橋樑或渡口等構築物；與鐵路或其他道路交叉，也常建橋跨越。過水構築物有漫水橋、過水路面、滓水路堤等。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；待交通量增長條件具備時，再改撥建橋。

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，合理選用橋插形式，做到堅固、適用、安全、經濟、美觀。

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：避免地面干擾建在城市地下的城市隧道；有利於航運和國防在河流或海峽底下的水底隧道；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，決定取捨。隧道內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，採用噴錨支護，施工簡便造價低，正日益推廣。

養護工程是指維護道路完好狀況，預防和及時修復各種缺陷損壞，提供並保證安全、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；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；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。

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，應增加車道並提高路面等級。為防護車輛撞向固定剛性目標，多采用易碎標誌和輕型標柱防護工程也要採用減震設施，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。

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，控制其車速及行程並保證絕對可靠的駕駛質量。當高頻電磁電動機得到發展並應用到公路上，則將出現 時速超過200公里的自動控制的超高速公路。

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緒言

道路的使命

道路與汽車及鐵路的關係

良好道路的利益

第一章設計上一般之注意

第一節路線的選定

第二節交通調查

第三節牽引阻力

一輪軸摩擦

二轉動阻力

三坡度阻力

第四節車輛的重量

第五節公路的寬度

第六節曲線

第七節坡度

一極大坡度

二極小坡度

第八節橫截面

第二章路基及除水

第一節路基

一天然路基

二人工路基

第二節除水

一除水之目的

二除水之設備

第三章泥路及砂粘土路

第一節泥路

一設計

二建築

三養路

四道路築造機具

第二節砂粘土路

一設計

二建築

三養路

四特質

第四章砂礫路

第一節材料

一砂礫

二結合物

第二節建築

一設計

二建築法

三工費

第三節養路

第四節鎮塵

第五章水固碎石路

第一節碎石

一良好碎石的要性

二石材的試驗法

三選擇碎石的注意

四碎石的大小

第二節碎石機

一顎式碎石機

二旋轉式碎石機

第三節設計

一路寬

二厚度

三坡度

第四節建築

第五節路轆

第六節結合物

第七節輾壓法

第八節養路

第六章混凝土路

第一節材料

第二節配合計算法

一fuller氏的算式

二taylor和thomson氏的算式

三例題

四混凝土的配合比率

第三節設計

一除水

二路寬，厚度及坡度

三橫截面

第四節建築

一混凝土的調製

二路盤的築造

三路基的築造

四路面的築造

五混凝土路面完成工作

第五節養路

第六節硬性水泥混凝土路

第七章瀝青路材料

第一節地瀝清

一解釋

二地瀝清的種類

三良好地瀝青的要性

第二節瀝青材的試驗

一泡沫試驗

二比重

三發火點試驗

四稠度試驗

五熔融點試驗

六蒸發減量試驗

七蒸餾

八溶解試驗

九固定炭素

十延伸度

第三節各種地瀝清品質説明表

一texas產的oil asphalt

二mexican產的oil asphalt

三trinidad，califoria產的oil asphalt

四日本產的oil asphalt

第四節鎔劑

第五節地瀝青膠灰

第六節焦油

第八章瀝青碎石路

第一節材料

一骨材

二地瀝青膠灰

第二節機具

第三節建築

一路基

二磨耗層

三輾壓方法

四封緘層

第四節養路

第九章地瀝青鋪路

第一節地瀝青版鋪路

一材料

二設計

三路基

四結合層

五磨耗層

六施工注意

七失敗與修整

八工費

第二節地瀝青混凝土鋪路

一地瀝青混凝土鋪路

二amisite式鋪路

三bitulithic式鋪路

四topeka式鋪路

第三節地瀝青塊鋪路

一塊的組織與配合

二塊的製作

三鋪設

四養路

五特徵

第四節地瀝青巖鋪路

一材料

二製材

三鋪設

四特徵

第五節地瀝青混合機

一良好混合機的要件

二iroquois式瀝青混合機

三warren式瀝青混合機

第六節瀝青鋪路破壞的原因

第十章鋪磚路

第一節磚

一磚的製造

二磚的種類

三良磚的要件

四磚的試驗

第二節建築

一坡度及鋪路之厚

二路盤及路基

三褥層

四磚的鋪置

五接縫填充物

六膨脹接縫

第三節養路

第四節工費實例

第十一章鋪石路

第一節鋪石路的種類

一圓石鋪路

二belgian式石塊鋪路

三長方形石塊鋪路

四嵌工鋪石路

第二節石材

一石塊的要性

二石塊的製作

三石塊的寸碼

第三節長方形石塊鋪路

一坡度與路基

二褥層

三石塊的鋪設

四填充物

第四節嵌工鋪石路

一坡度與石塊之大

二路基與褥層

三mossaik模樣

四施工法

第五節養路

第六節工費實例

第十二章鋪木路

第一節木材

一使用木材

二良好木塊的要性

三木塊之大

四木塊腐蝕的原因

第二節木材的處理

一防腐劑

二防腐劑的滲注

三滲注後木塊的試驗

四滲注後的注意

五蒸木油的滲出及其預防

第三節建築

一路基與褥層

二木塊的鋪設

三膨脹接縫

四輾壓

五接縫填充

第四節養路

第五節工費實例

第十三章選擇道路的方針

第一節理想鋪面的要件

第二節對於諸要件的討究

一初築費

二耐久力

三牽引阻力

四易滑性

五清掃

六騷音

七外觀

第三節鋪面的選定

第十四章步道與街樹

第一節步道

一良好步道的要性

二寬度及坡度

三步道鋪裝的種類

第二節街路樹

一良好街路樹的要件

二適於街路樹的樹類

三植種街路樹的得失

第十五章欄石，旁溝，抑塵池及下水管

第一節欄石

第二節旁溝

第三節抑塵池

第四節下水管

第十六章市街軌道

第一節鋪設前的考慮

第二節軌條及枕木

一軌條

二枕木

第三節鋪設

第十七章橋樑及溝橋

第一節橋樑

一橋樑的功用

二設計時應調查的事項

三橋樑位置的選定

四橋樑的寬度

五橋樑的種類

第二節溝橋

第十八章清道與灑水

第一節清道

第二節灑水

第十九章街路統系與公園統系

第一節街路統系

一街路統系的種類

二街路統系的選定

第二節公園統系

一公園的需要

二公園用地的選定

三公園的種類

四公園統系

附錄

附錄一關於購置築路機械的計算書例

附錄二關於各種道路預算設計書例

附錄三日本東京市復興局街路設計標準

附錄四廣東公路處訂定全省公路建築法規

附錄五廣東公路處訂定全省公路行車章程

附錄六譯名對照表 ^[2]