城市道路工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

張 翼

（包頭市公路規(guī)劃勘測設(shè)計院，內(nèi)蒙古 包頭 014040）

1 道路工程技術(shù)標準

1.1 主線及地面輔道道路等級

主線（SA路）：城市I級主干路

SA路（地面輔道）：城市I級次干路

1.2 計算行車速度

主線（SA 路）：50km/h

SA 路（地面輔道）：40km/h

地面道路SC路：紅線寬度36m，雙向兩車道

SA路：紅線寬度60m，雙向四車道

1.3 車行道寬度

小型汽車專用道：3.50m

大、小型汽車混行：3.75m

1.4 荷載等級

土基回彈模量：30Mpa

路面設(shè)計荷載：BZZ-100標準軸載

最大填土高度：從景觀方面考慮，為保證立交區(qū)比較通透的視覺環(huán)境，道路最大填土高度：≤3.0m。

2 道路工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案研究

2.1 道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

（1）根據(jù)國內(nèi)高等級道路使用性能中存在的主要問題，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計采用“強基、薄面、穩(wěn)土基”設(shè)計理論、以及全壽命成本費用理論，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用力學性能、使用性能雙控指標設(shè)計，優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)和材料。

（2）根據(jù)本工程初步地質(zhì)條件和經(jīng)濟發(fā)展情況，從技術(shù)、經(jīng)濟角度出發(fā)，半剛性路面作為首選路面結(jié)構(gòu)方案。

（3）在進行路用材料選擇的過程中，應(yīng)根據(jù)工程交通、氣候特征、荷載大小、輪胎壓力、車速、交通量等項目條件，開展針對性結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（4）設(shè)計中應(yīng)根據(jù)國內(nèi)高等級瀝青路面初期、早期損害的現(xiàn)狀，路面各結(jié)構(gòu)層材料選擇必須表現(xiàn)出優(yōu)良的使用性能，質(zhì)量穩(wěn)定。

（5）瀝青面層厚度應(yīng)從力學性能、使用性能、施工質(zhì)量三個方面綜合確定。瀝青面層結(jié)構(gòu)厚度與混合料公稱尺寸相匹配，使用結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定性好、以不影響施工，具有良好的級配組成，施工時避免離析，加強路面壓實質(zhì)量。

（6）做好路面排水綜合設(shè)計，克服高等級道路中的水破壞問題。

（7）在滿足交通功能的前提下，選擇環(huán)保、降噪路面材料，滿足道路沿線的生態(tài)、環(huán)保要求。

2.2 道路路面結(jié)構(gòu)材料選擇

1）瀝青上面層

目前常用的瀝青混合料按級配類型分主要有三大類：密級配瀝青混凝土（AC），開級配瀝青混凝土（OGFC），間斷級配瀝青混凝土（SMA）不同級配類型的瀝青混合料其路用性能差別較大。由分析得出，OGFC類瀝青混合料抗老化性能和疲勞耐久性能較差，為改善OGFC類瀝青混合料的抗老化性能和疲勞耐久性能，國外通常采用價格非常昂貴的高粘瀝青拌制瀝青混合料，本工程所處地區(qū)的雨水量不大，但是黃土等風沙較大，易造成OGFC的空隙堵塞，加劇路面的損壞；AC類瀝青混凝土高溫性能尚可，低溫、水穩(wěn)定性能等綜合性能較好，成本較低，但抗車轍性能和抗滑性能較差；近些年來AC類瀝青混合料在高等級道路路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較為廣泛，其施工質(zhì)量控制也得到了較大提高。SMA瀝青混合料的高溫抗車轍性能和低溫抗裂性能都比較好，SMA類瀝青混合料的施工質(zhì)量控制方面要求比較嚴格，其單位成本高。但具有較好抗滑性能和降噪功能，其綜合技術(shù)性能最好。

綜合考慮本項目引橋縱坡較大，對抗滑要求較高的特點，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟指標比較，本工程主線道路均采用SMA-13作為上面層，地面輔道采用AC-13作為上面層。

2）瀝青中、下面層

中面層應(yīng)具有很強的高溫穩(wěn)定性和耐久性。因此，中層必須滿足以下要求：

（1）具有很強的高溫抗變形能力；

（2）具有很高的強度，以抵抗荷載的重復(fù)作用；

（3）具有很強的抗水作用能力。

下面層在一般情況下極少出現(xiàn)可計量的永久變形，其主要作用是具有足夠的耐久性，抗疲勞性能。所以下層必須滿足以下要求：

（1）具有很高的強度，以抵抗荷載的重復(fù)疲勞作用；

（2）較好的抗低溫開裂性能；

（3）較好的變形協(xié)調(diào)能力和抗反射裂縫性能。

瀝青混合料中面層、瀝青混合料下面層力學性能和路用性能要求較上面層弱較多，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟角度出發(fā)，選擇AC類密級配瀝青混凝土為中、下面層。

3）下封層

對于高等級道路增設(shè)下封層可以起到以下作用：

（1）加強瀝青面層與基層之間的緊密結(jié)合，使各結(jié)構(gòu)層之間不產(chǎn)生層間滑動，提高路面結(jié)構(gòu)整體性。

（2）當基層鋪筑后不能及時鋪筑面層而需要通行車輛時，鋪筑下封層可以避免車輛污染基層，減少基層的損壞。

（3）避免瀝青面層由于孔隙過大或后期瀝青面層開裂后路表水滲入路面結(jié)構(gòu)而長期積滯在基層表面，造成基層沖刷、松散、和唧漿現(xiàn)象。

（4）避免由于層間滑動而造成底拉應(yīng)力過大的不利情況。

本工程采用改性瀝青應(yīng)力層鋪法表面處治，即為改性瀝青應(yīng)力吸收膜。

4）基層

用不同試驗方法測得半剛性基層強度指標分歧較大；水泥碎石劈裂強度遠大于二灰碎石劈裂強度。

從以上數(shù)據(jù)分析表中可以得出，無論是早期強度、力學性能，還是抗裂性能，水泥穩(wěn)定類均較二灰穩(wěn)定類好，長期使用情況表明，水泥穩(wěn)定類路段的反射裂縫數(shù)量和比例均小于二灰穩(wěn)定類。因此，本工程結(jié)合地方特性、綜合經(jīng)濟指標，推薦水泥穩(wěn)定砂礫作為本工程基層材料。

2.3 道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

1）新建道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）主線行車道設(shè)計

上面層：4cm，SMA-13，SMA改性瀝青混凝土

中面層：5cm，AC-20，中粒式瀝青混凝土

下面層：7cm，AC-25，粗粒式瀝青混凝土

改性瀝青應(yīng)力吸收膜設(shè)計：

基層：30cm，5%水泥穩(wěn)定砂礫（分兩層）

墊層：30cm，天然砂礫

總厚度：76cm

（2）地面輔道行車道設(shè)計

上面層：4cm，AC-13，細粒式瀝青混凝土

下面層：7cm，AC-25，粒式瀝青混凝土

改性瀝青應(yīng)力吸收膜設(shè)計：

基層：30cm，5%水泥穩(wěn)定砂礫（分兩層）

墊層：30cm，天然砂礫

總厚度：71cm

（3）非機動車道設(shè)計

面層：4.5cm，AC-13，細粒式瀝青混凝土

基層：20cm，5%水泥穩(wěn)定砂礫

墊層：20cm，天然砂礫

總厚度：44.5cm

（4）人行道設(shè)計

上面層：6cm，預(yù)制混凝土透水磚

下面層：3cm，M10水泥砂漿

基層：15cm，5%水泥穩(wěn)定砂礫

墊層：15cm，天然砂礫

總厚度：39cm

2）改建道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

SC路需拓寬改建，大部分路面結(jié)構(gòu)均翻挖，因此采用老路路面結(jié)構(gòu)挖除，新建路面結(jié)構(gòu)的方案。

（1）車行道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

上面層：4cm，AC-13，細粒式瀝青混凝土

下面層：7cm，AC-25，粗粒式瀝青混凝土

（2）改性瀝青應(yīng)力吸收膜設(shè)計

基層：30cm，5%水泥穩(wěn)定砂礫（分兩層）

底基層：30cm，天然砂礫

3 結(jié)語

道路工程設(shè)計中，在對道路的路面等級、面層類型、基層類型選定后，就應(yīng)考慮各結(jié)構(gòu)層如何安排的問題。路面結(jié)構(gòu)層的組合設(shè)計是按行車和環(huán)境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，進行合理的安排和設(shè)計。通過道路結(jié)構(gòu)層的組合設(shè)計，使整個路面結(jié)構(gòu)既能承受行車荷載和自然因素的作用，又能最大限度地發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的效能。

［1］JTG E40-2007公路土工試驗規(guī)程[S].

［2］TG D20-2006公路路線設(shè)計規(guī)范[S].

［3］JTG D63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].