江蘇城建學校場外市政道路應用Soilfix聚合物道路結構設計方案

張國勝++鄭惠虹

摘 要：本文主要針對江蘇城建學校路基的設計，提出Soilfix有機膠結料進行路基處理，分析設計原則，處理路基后性能的測定和Soilfix有機膠結料鋪筑工藝。

關鍵詞：Solfix 有機膠結料 道路路基設計

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0034-03

1 工程概況

江蘇城建學校選址位于常州市殷村南部，規劃用地面積共約54公頃，共分為3個地塊。學校規劃總體上形成“一心、一環、雙軸、六區”的空間結構，規劃采用三級路網形式構筑校園車行交通系統。一級路網為12 m寬的校園主干道，采用自由環型道路組織校園內部車行交通，與校園內主要景觀空間緊密結合，串接校園各功能區域。二級路網為校園次干道，主要串接建筑圍合的組團空間。三級路網為建筑組團內部道路。近期對校園環型路網進行盡端式處理，并與二級路網形成一個完整的車行交通體系。

本次設計規劃道路車行道寬度9 m。道路車行道部分采用雙向拋物線型路拱，平均橫坡2%，坡向道路外側。道路遠期車行道路面結構層為：5 cm細粒式瀝青砼（AC-13C，玄武巖骨料）+透層油+20 cm聚合物（SRX）穩定級配碎石基層+20 cm10%石灰土。

由于是建設期間，本道路在建筑施工期間供施工車輛作為施工便道使用，近期在施工完道路基層后，暫時采用2 cm雙層瀝青表處對面層簡單處治，1～2年后建筑全部施工完畢后直接在該路基上直接攤鋪5cm細粒式瀝青砼（AC-13C，玄武巖骨料）面層。道路結構層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

2 Soilfix聚合物應用結構設計

2.1 Soilfix一般結構形式（如圖1）

Soilfix材料和厚度推薦表（見表1）。

2.2 技術規范標準

《城市道路工程設計規范》（CJJ37-2012）《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》（CJJ 1-2008）《公路路基設計規范》（JTG D30-2004）《公路路基施工技術規程》（JTG F10-2006）《城市道路和建筑物無障礙設計規范》（JGJ50-2001）《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結構設計標準》Q/T.ROM001-2008標準、《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路基層施工技術規范》Q/T.ROM001-2008標準。

Soilfix韌性結構層道路結構設計主要是依據國外全厚式瀝青柔性長壽命道路的實際經驗和標準，依據美國州公路與運輸官員協會（AASHTO）標準等設計方法和思路，結合Soilfix材料的特點和實際工程數據采集而形成的《ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads》標準。

2.3 設計原理

（1）首先Soilfix結構層屬半柔性高韌性基層，該種基層對上層傳遞來的荷載只起分散作用，結構本身不受拉應力影響，除材料軟弱個體的破壞，不存在結構的破壞，所以該種結構層不像水泥路和水泥基層那樣需要維修和大修。

（2）對于二灰基層瀝青路面而言，車輛所造成的載重主要是透過二灰土板結層來負擔，路基土壤或級配層則是在于提供二灰土板結層一個穩定且均勻的支承。對于柔性路面Soilfix韌性基層而言，則是透過應力傳遞與分布的行為，將車輛的載重由路面結構內的所有材料來分擔（薄瀝青面層、Soilfix級配料基、排水墊層、以及路基土壤）。除了結構的作用以外，瀝青面層和Soilfix級配料基層都擔負了保護道路結構其它材料，不因為環境的影響而出現破壞的情況。而水泥和二灰結合料基層對所承受的彎拉應力反應十分敏感，尤其在重載交通作用下很容易破壞。相反Soilfix半柔性路面結構的破壞不會造成開膛破肚式的養護和大修，多數只要進行薄瀝青面層（磨耗層）的維修處理，再生或加鋪就可以了。其次Soilfix結構層屬柔性可避免干縮、溫縮裂縫的產生，并對溫度裂縫能夠“自愈”，達到一定的修筑厚度后是理想的結構層材料。同時在施工控制方面Soilfix柔性基層能夠克服粘結料不均、施工延時控制及污染大等缺點。

（3）受力模型：該種道路基層的驗算的主要控制指標是考慮面層瀝青疲勞破壞的路面頂彎沉、Soilfix韌性層底的彎拉應力、土基本身的承載能力。因為Soilfix柔性基層相對水泥和二灰層，具有較小的剛性和較大的抗變形能力，在相同的交通條件下前者的容許彎沉明顯大于后者。英國TRRLLr 833以線圖的形式介紹了瀝青混凝土面層在不同基層上的容許彎沉，反映出瀝青混凝土鋪在半剛性基層和柔性基層上的容許彎沉比例在1.5～1.8之間。也就是說在在同樣的交通荷載下，如果半剛性基層的容許彎沉為20，則柔性基層的容許彎沉為30～36。在此以累計當量軸次10×10的6次方為標準分別對兩種基層結構進行厚度驗算，結論聚合物Soilfix半柔性高韌性基層應用是可行的。

2.4 設計原則

設計在滿足工程經濟的前提下符合城市主次干道Ⅱ級標準的要求，盡可能采用較高的技術指標，還要綜合考慮工程造價，施工技術條件，地質氣候，材料來源等其它影響因素。

數目增加不大的情況下，盡量采用較高的技術指標，不輕易的采用低指標和極限指標，同時不要不顧及工程量的增加采用高指標。在路線部設時盡量保證行車安全，舒適，快捷的前提下做到工程數量小，造價低，使用成本低，經濟效益好的目的。

3 Soilfix結構層設計計算：endprint

依據ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標準和美國瀝青協會AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標準軸載是100 kN，Soilfix標準軸載是80 kN，根據表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標準軸載80 kN的當量荷載。

3.2 根據交通設計和表3要求確定總當量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當量荷載ESAL平均值1.8取2，依據表3確定總當量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設計年限內一個車道上的累計當量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當量軸次；Y為設計年限內交通量年平均增長率；t為設計年限；η為車道系數。

根據方向分布系數D，單向車道數N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應用數據和等級，是Romix公司依據道路試驗和化驗室試驗得出的真實結果和依據，相對應比國家標準要高。

3.4 Soilfix結構設計結果：

基層采用200 mm結構厚度的soilfix聚合物穩定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結構層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養生，以壓實度控制施工質量，30天后檢測彎沉，回彈模量數據。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設置收縮縫，不需要頻繁灑水養生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻

[1] Romix International Ltd公司標準/規范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結構設計標準（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標準/規范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩定道路基層施工技術規范（修訂版）[S].2010.endprint

依據ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標準和美國瀝青協會AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標準軸載是100 kN，Soilfix標準軸載是80 kN，根據表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標準軸載80 kN的當量荷載。

3.2 根據交通設計和表3要求確定總當量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當量荷載ESAL平均值1.8取2，依據表3確定總當量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設計年限內一個車道上的累計當量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當量軸次；Y為設計年限內交通量年平均增長率；t為設計年限；η為車道系數。

根據方向分布系數D，單向車道數N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應用數據和等級，是Romix公司依據道路試驗和化驗室試驗得出的真實結果和依據，相對應比國家標準要高。

3.4 Soilfix結構設計結果：

基層采用200 mm結構厚度的soilfix聚合物穩定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結構層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養生，以壓實度控制施工質量，30天后檢測彎沉，回彈模量數據。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設置收縮縫，不需要頻繁灑水養生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻

[1] Romix International Ltd公司標準/規范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結構設計標準（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標準/規范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩定道路基層施工技術規范（修訂版）[S].2010.endprint

依據ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標準和美國瀝青協會AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標準軸載是100 kN，Soilfix標準軸載是80 kN，根據表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標準軸載80 kN的當量荷載。

3.2 根據交通設計和表3要求確定總當量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當量荷載ESAL平均值1.8取2，依據表3確定總當量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設計年限內一個車道上的累計當量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當量軸次；Y為設計年限內交通量年平均增長率；t為設計年限；η為車道系數。

根據方向分布系數D，單向車道數N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應用數據和等級，是Romix公司依據道路試驗和化驗室試驗得出的真實結果和依據，相對應比國家標準要高。

3.4 Soilfix結構設計結果：

基層采用200 mm結構厚度的soilfix聚合物穩定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結構層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養生，以壓實度控制施工質量，30天后檢測彎沉，回彈模量數據。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設置收縮縫，不需要頻繁灑水養生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻

[1] Romix International Ltd公司標準/規范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結構設計標準（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標準/規范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩定道路基層施工技術規范（修訂版）[S].2010.endprint