柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

董祥峰

江蘇華新城市規(guī)劃市政設(shè)計研究院有限公司 江蘇省連云港市 222000

摘要：為了杜絕瀝青路面的各種病害，從柔性路面結(jié)構(gòu)合理設(shè)計的角度入手，在柔性路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)及過程中，提出結(jié)構(gòu)層的四種組合，得出設(shè)計中應(yīng)考慮的幾點(diǎn)因素。

關(guān)鍵詞：柔性路面結(jié)構(gòu)；設(shè)計目標(biāo)；設(shè)計過程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；組合設(shè)計

0前言

柔性路面主要指各類瀝青路面，俗稱黑色路面。由于柔性路面強(qiáng)度高、剛度好、彈性好，路面無接縫，行車舒適性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在我國的公路和城市道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，柔性路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是一個由上而下逐漸減弱的層次體系，在荷載作用下彎沉變形較大，土基和基層的強(qiáng)度對路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度影響較大。因此，路面結(jié)構(gòu)的病害有擁包、滑移、龜裂、坑槽、泛油等多種表現(xiàn)形式。這些病害產(chǎn)生的原因十分復(fù)雜，涉及到設(shè)計、施工、交通量、氣候等各種客觀、主觀因素，本文通過筆者多年的設(shè)計經(jīng)驗，試圖從路面結(jié)構(gòu)合理設(shè)計的角度入手，杜絕瀝青路面的各種病害。

1設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計程序

1.1設(shè)計目標(biāo)

瀝青路面設(shè)計應(yīng)根據(jù)道路的等級（承載能力）、耐久性、舒適性及安全性的使用要求及當(dāng)?shù)貧夂颉⑺摹⑼临|(zhì)等自然條件，同時考慮到路基路面之間的聯(lián)系性與相關(guān)性，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)，滿足在設(shè)計使用年限內(nèi)的功能性要求。也就是說，瀝青路面設(shè)計應(yīng)從適應(yīng)行車荷載、自然因素及結(jié)構(gòu)層本身的特點(diǎn)三方面來考慮。在進(jìn)行路面設(shè)計時，要按照面層耐久、基層堅實(shí)、土基穩(wěn)定的要求，貫徹因地則宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則以及上述結(jié)構(gòu)組合原則.結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗擬定幾種路面結(jié)構(gòu)方案、進(jìn)行分析比較，并優(yōu)先選用便于機(jī)械化施工和質(zhì)量管理的方案，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。

綜合來說，就是說設(shè)計出路面應(yīng)有良好的耐久性，路基應(yīng)有較好的穩(wěn)定性。

1.2設(shè)計程序

（1）依據(jù)設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定，確定路面等級和路面類型，計算容許彎沉值；

（2）將全線按照路基土組及干濕類型，測點(diǎn)彎沉值接近劃分段落，確定各路段計算彎沉值（由于市政道路路線較短，一般全線僅需要確定一個路基土組及干濕類型）；

（3）按照設(shè)計目標(biāo)，擬定幾個結(jié)構(gòu)類型，并且確定各層的參數(shù)；

（4）計算路面厚度（可采用路面結(jié)構(gòu)計算程序，如HPDS2011），按照需要（層底彎拉應(yīng)力和防凍層厚度）進(jìn)行驗算；

（5）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定采用的路面結(jié)構(gòu)。

2結(jié)構(gòu)組合設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)一般是由面層、基層、土基等層次所組成，路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括各組成層的結(jié)構(gòu)設(shè)計與各層的組合設(shè)計。

路面結(jié)構(gòu)各組成層的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是按照層位的作用，選擇合適的結(jié)的類型、材料組成、施工要求等。各層的組合設(shè)計是按照行車和自然因素對不同層位的要求，結(jié)合各類結(jié)構(gòu)層本身的性能進(jìn)行合理的安排。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除了按照設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計程序進(jìn)行設(shè)計外，還需要注意以下四點(diǎn)：

（1）強(qiáng)度組合

路面表面由于直接承受車輛荷載的水平力和垂直力，同時還要承受車輪的磨耗作用，因此，要求路面面層具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力，在其下各層的強(qiáng)度和抗變形能力可自上而F逐漸減小：這樣，在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安排，以使各結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮。

因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該注意各結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度對比，不能相差太大，又利于滿足相應(yīng)結(jié)構(gòu)層采用較低造價的要求。各層的強(qiáng)度比即是模量比，瀝青路面相鄰結(jié)構(gòu)層材料的模量比對路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布有顯著影響，是合理確定結(jié)構(gòu)層層數(shù)，選定適宜結(jié)構(gòu)層材料的重要考慮因素。根據(jù)分析和經(jīng)驗，基層與面層的模量比應(yīng)不小于0.3，土基與基層或底基層的模量比宜為0.08-0.40。如全國普遍采用的半剛性基層瀝青路面，就是強(qiáng)度組合（各層模量比）較好的結(jié)果。若土基處理與未處理以及采用何種方式處理，土基的模量值均不盡相同，就可能產(chǎn)生不同的路面結(jié)構(gòu)組合。如連云港地區(qū)大部分位于濱海軟土地區(qū)，地下水位低，地基處理的最簡便經(jīng)濟(jì)的方法就是采用山場碎石土換填。換填厚度根據(jù)軟土的含水量及經(jīng)驗確定。

（2）層間組合

依據(jù)路面在車輪荷載作用下的應(yīng)力分布逐層遞減的規(guī)律，結(jié)構(gòu)居的層數(shù)愈多愈能體現(xiàn)強(qiáng)度和剛度沿深度遞減的規(guī)律。但就施工工藝、材料規(guī)格和強(qiáng)度形成原理而言，層數(shù)又不宜過多，這樣才能保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力傳布的連續(xù)性，在組合時，要考慮相鄰層的相互影響，相互制約，并采取適當(dāng)措施，消除或者限制不利影響。如二灰碎石基層、水泥穩(wěn)定碎石基層頂面設(shè)置下封層，瀝青表面層、瀝青中面層、瀝青下面層之間鋪撒粘層油，可以極大的增強(qiáng)層間粘結(jié)力，減少擁包、滑移的產(chǎn)生。

（3）厚度組合

在厚度組合設(shè)計時，應(yīng)充分考慮材料的性能、采用的實(shí)機(jī)械等選定各結(jié)構(gòu)厚度。如，水泥穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)層要求最小采用12t以上的壓路機(jī)碾壓，石灰土每層最小壓實(shí)厚度為10厘米，若采用20t以上的大型震動壓路機(jī)碾壓水泥穩(wěn)定中粒土或者粗粒土?xí)r，每層壓實(shí)厚度甚至可達(dá)到25厘米。同時，在季節(jié)性冰凍地區(qū)，總體厚度還應(yīng)滿足抗凍性要求。

（4）整體組合

結(jié)構(gòu)組合設(shè)計時，還應(yīng)該考慮各地區(qū)的氣候、溫度特點(diǎn)及道路使用功能的特性。如連云港地區(qū)處于中溫帶，普通柔性路面采用90號瀝青，若考慮道路處于經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的工業(yè)園，重載車輛較多，宜采用較干硬的70號瀝青。若道路設(shè)計速度較高，則對面層抗滑性應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計。如采用抗滑表層，表面層碎石采用硬質(zhì)耐磨石料，適當(dāng)采用改性瀝青或者進(jìn)口優(yōu)質(zhì)石油瀝青等。

3結(jié)語

依據(jù)以上論述，柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

（1）依據(jù)道路所處地區(qū)的氣候溫度等自然條件的狀況，確定路基干濕類型，決定路基的模量取值，是否需要處理，如何處理，處理后的模量等。

（2）依據(jù)道路所處位置及道路等級、道路使用功能等要求確定路面等級類型。

（3）依據(jù)就地取材、因地制宜的原則，考慮施工單位資質(zhì)、技術(shù)、機(jī)械等因素，選則各結(jié)構(gòu)層類型及材料組成。

（4）按照應(yīng)力分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)性能的要求，確定各結(jié)構(gòu)層的組合。

但是，必須注意到，現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）采用彎沉這個幾乎一統(tǒng)天下的設(shè)計指標(biāo)（彎拉應(yīng)力指標(biāo)在實(shí)際中應(yīng)用很少），甚至成為施工質(zhì)量檢驗的指標(biāo)，并不能有效地反映不同路面結(jié)構(gòu)的承載能力，而國際上都采用瀝青層的彎拉應(yīng)變和土基模量作為設(shè)計指標(biāo)，有關(guān)這方面的理論與實(shí)踐如何結(jié)合的問題尚待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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