土木工程的分支学科
基本介绍
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。
分类
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。
学科内容
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着提高通行能力，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）。
编辑推荐
《道路工程》可作高等工科院校“城市规划”、“土木工程”、“交通工程”、“城镇建设”、“桥梁隧道工程”等专业的教材，也可供从事公路和城市道路交通的设计人员和公路、市政建设部门的工程技术和管理人员参阅。
文摘
插图：
①左、直、右方向车辆组成均匀，各设一专用车道。如果车道宽度不足时，左转车道可向路中心偏移，如图6—3（a）所示。
②直行车辆很多且左、右转也有一定数量时，设二条直行车道和左、右转各一条车道，如图6—3（b）所示。
③左转车多而右转车少时，设一条左转车道，直行和右转车共用一条车道，如图6—3（c）所示。
④左转车少而右转车多时，设一条右转车道，直行和左转车共用一条车道，如图6—3（d）所示。
⑤左、右转车辆都较少时，分别与直行车合用车道，如图6—3（e）所示。
⑥行车道宽度较窄，无法划分左、直、右车道，只画快、慢车分道线，如图6—3（f）所示。
⑦行车道宽度很窄时，快、慢车道线可不划分，如图6．3（g）所示。
2．左转弯车辆的交通组织
左转弯车辆是引起交叉口车流冲突的主要原因，而且也影响直行方向车流的通行。合理地组织左转弯车辆的交通，是保证交通安全，提高交叉口通行能力的有效方法。左转弯车辆交通组织方法可采用以下几种形式。
（1）设置专用左转车道
左转弯车辆在停车线后等候，只有开放通行色灯时才通过。当直行车辆较多时，最好能为左转车辆设置专用车道，以免阻碍直行车辆的通行；如原有车道的宽度不够，以致左转弯车辆在停车时影响直行和右转弯车辆的通行，可在靠近交叉口一定距离的范围内拓宽车行道，以便驶进交叉口的车辆能按渠化交通的原则分道停候和行驶。
序言
本教材是根据2001年¨月审定的中央广播电视大学开放教育试点“工学科土建类土木工程专业”《道路工程教学大纲》以及2002年3月审定的道路工程课程多媒体一体化设计方案编写的。本教材是“土木工程专业系列教材”之一。
开放式教育是一种新型的远程教育模式，其培养对象主要是以业余学习为主的成人。在编写本教材过程中，充分考虑到学生的学习环境、学习需要和学习方式，努力贯彻“以学生学习为中心”的现代教育思想，精选内容，理论联系实际，加强“导学”、“助学”功能，深入浅出，循序渐进，适应开放教育试点学生自学的需要，努力做到学以致用，培养学生分析问题和解决问题的能力。
道路工程课程多媒体一体化教材包括文字教材和录像教材。两种教学媒体发挥各自优势，取长补短，形成互补的较为完善的综合性教材体系。录像教材共计30讲（学时），突出对道路工程的特点、计算方法、重点难点，进行讲解与分析，形象直观，易于学生理解和掌握。本书是道路工程课程多媒体教材的文字教材。
本教材在编写过程中，以建设部专业指导委员会指导意见为依据，考虑新专业及广播电视大学的特点力求以较小的篇幅，反映当今道路工程的最新理论、技术方法。文字力求简要，通俗易懂，便于读者自学掌握。
本教材共分两篇。第一篇为道路勘测设计方面的内容，分7章编写，第1、第2、第3、第4章由杨春风执笔编写，第5、第6、第7章由孙建诚执笔编写；第二篇为路基路面方面的内容，分14章编写，第1、第2、第3、第4、第5、第6章由李艳春执笔编写，第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13、第14章由宋金华执笔编写。本教材主编杨春风，副主编宋金华、李艳春。中央广播电视大学王圻老师做了本书的教学设计。
