試論半剛性城市路橋路面結構設計

郝永亮

（河南五建建設集團有限公司，河南 鄭州 450000）

試論半剛性城市路橋路面結構設計

郝永亮

（河南五建建設集團有限公司，河南 鄭州 450000）

本文主要對半剛性城市路橋路面的概況、材料強度標準試驗及結構設計參數的確定等方面進行了分析與探究，以期為提升路橋工程的整體質量提高可靠的保障。

半剛性路面 城市路橋 結構設計 概況 試驗 材料強度標準 參數

隨著社會主義市場經濟發展速度的不斷提升，人們越來越關注路橋建設質量與安全問題，這種情況下，半剛性基層路面結構得到了廣泛地應與推廣，這種路面的應用不僅可以對當前交通量進行最大限度地滿足，也十分符合耐久性與經濟性的路面結構需求。作為一種強基薄面結構，半剛性路面的特點主要體現在良好的水穩性、耐久性、抗凍性與高強度等。現階段，在城市路橋建設中半剛性路面結構得到了廣泛地應用與推廣。

1　半剛性路面的概況

半剛性路面是指選用無機結合料如水泥、石灰等，處理的土或碎（礫）石及含有水硬性結合料的工業廢渣修筑的基層，這種路面前期具有柔性路面的力學性能，使用后期將大大提升其強度與剛度，相比水泥混凝土，其強度與剛度則較小。因其剛性屬于柔性路面和剛性路面之間，因此，將這種基層和在它上面鋪筑的瀝青面層叫做半剛性路面。

2　半剛性路面基層材料強度標準試驗的分析

半剛性路面的主要承重層為基層材料，這也是路面結構最大厚度的層次。在路面結構設計中其設計參數主要為基層次啊聊后期的彈性模量與劈裂抗拉強度，則分別選用基層試件早期無側限抗壓強度與鉆芯試件的無側限抗壓強度作為半剛性基層材料配合比設計與施工質量的強度指標。

2.1材料

隨著社會經濟的不斷發展，路橋工程已經成為我國基礎建設中的一項重要建設項目，路面設計作為路橋工程施工中的重要內容，其設計水平的高低直接關系著工程的整體質量。在半剛性路面設計中應重視材料的選用，如下所示:

土料:選用某路段的幾種粒料及遵循80:20的比例將砂礫與碎石進行砂礫碎石的配置，其組成形式如下表1所示。

水泥:試驗選用相應的礦渣硅酸鹽水泥等作為試驗材料。

2.2試驗方式

擊實試驗:擊實試驗應根據T0804—94無機結合料穩定土進行試驗。

無側限抗壓強度試驗:遵循T0804—94無機結合料穩定土的無側限抗壓強度，選用Φ100mm×100mm進行直徑A粒料與B粒料混合料的試模，選用Φ70mm×70mm進行C粒料混合料試模。

CBR試驗:遵循《公路土工試驗規程》T0134—93承載比（CBR）試驗進行，將穩定粒料制成擊實到一定壓實度后，進行密封作業，主要選用塑料袋，隨后將濕布蓋在上面，進行3天保溫養護作業，并進行4天浸水施工，隨后對其膨脹值進行測量，并進行貫入試驗。

2.3結果分析

表1　粒料的顆粒分析

從試驗可以得出，水泥穩定砂礫具有較低的強度，如水泥摻量在8%左右時，才能對高等級公路基層材料的需求進行滿足。在對水泥標號與碎石摻入方式進行提升中，水泥摻量達到6%后，才能符合3.6Mpa的強度需求。如選用風化山渣，應確保水泥摻量為5%，才能符合施工建設強度需求。

3　半剛性城市路橋路面結構設計參數的確定

作為整個公路工程建設的重要組成部分，路面設計是否合理將直接影響到公路工程施工的整體質量。路面結構設計中其核心參數為路面材料的回彈模量、劈裂強度等，這些參數的選用將對路面設計的成敗造成直接的影響，為此必須嚴格遵循相關設計要求，進行各個參數的選用。

3.1標準軸載與軸載核算

半剛性基層底面拉應力應選用軸載比的換算公式進行驗算。如以設計彎沉為指標及驗算瀝青層層底拉應力時，當軸載在25KN以上時，各級軸載（Pi）的作用次數（ni），應遵循以下公式進行換算:

公式中:軸數系數為C1；輪組系數為C2；標準軸承為P；當量作用次數為N。

3.2設計彎沉值

通過調查與分析大量有代表性路段，可以得出多種路面結構都可以應用設計彎沉Ld計算公式:

公式中:基層類型系數為Ab；面層類型系數為As；公路等級系數為Ac。這個公式可以對“原規范”中容許彎沉值不能直接作為竣工驗收彎沉指標的問題進行有效處理，并對路表設計彎沉與竣工驗收3.3路面材料設計參數

彎沉進行了統一，并路橋工程竣工驗收提供了可靠的保障。

選用抗壓回彈模量對彎沉、抗拉強度驗算指標進行計算，選用圓柱體劈裂試驗對抗拉強度進行測定，在半剛性路橋路面材料設計中，不能選用梁試件進行抗拉強度的測定，這樣可以有效防止混用2種模量取值，更能便于施工檢驗。

3.4路面厚度計算

為方便新、老規范中各結構層厚度的計算，本文通過表1進行了分析，可以得出，在容許彎沉值設計路面厚度計算中，老規范相比新規范要大出許多，但在老規范3層補強（4層體系）和新規范4層體系內具有相同性。由此可見，通過老規范經驗補強過程中，如果選用雙層補強，選用的初年路表彎沉值應比選用的末年容許彎沉值要小出許多，使用路面時則加大了安全性。如選取3層補強，選用的初年路表彎沉值則符合選用末年容許彎沉值，此時路面極易產生損害，將大大降低其使用年限（表2）。

3.5面層剪應力與抗剪強度

選用半剛性基層，可以有效提升面層的剪應力，但將嚴重影響面層的抗剪強度。如選用較大空隙的級配瀝青混合料，并將水泥漿滲透到空隙內形成的半剛性面層材料時，可以有效降低低溫中的脹縮系數，并避免溫度縮裂等情況的出現，同時在高溫中可以有效提升其凝聚力，進而起到高溫剪切抵抗的作用，并能對面層材料的作用進行充分發揮，由此可見，半剛性路面的應用有利于減少面層厚度、剪應力降低及提升抗車轍能力等。

4　結語

綜上所述，路橋工程因受到大氣因素與行車荷載的直接作用，在各種因素的長期影響下，往往會出現各種病害問題。路面設計作為路橋施工的主要內容，只有確保其設計的合理性，充分掌握其技術要點，才能有效提升其整體質量。

［1］崔永日.淺析半剛性城市道路路面結構設計［J］.才智，2011（36）.

［2］蘇凱，孫立軍，石鴻.半剛性瀝青路面結構組合優化設計研究［J］.石家莊鐵道學院學報.2007（01）.

表2　新老瀝青路面設計規范結構層匯總表