嘉興市城市道路瀝青路面典型結構研究

李明娟+王銳

【摘 要】我國地域遼闊，各地氣候、水文、地質及筑路材料差異較大，而規范中推薦的全國瀝青路面典型結構難以符合各地區的實際情況。本文結合嘉興市的交通狀況以及氣候水文特點，合理確定土基回彈模量及路面各結構層的材料力學性能，根據路基路面結構設計的基本原則，推薦適用于嘉興地區城市道路的典型路面結構，為嘉興市城市道路設計提供參考。

【關鍵詞】瀝青路面；城市道路；典型路面結構

0 前言

中國地域遼闊，地理條件紛繁各異，道路的地理環境條件各不相同，合理的路面結構設計需花費大量的時間和精力。由于城市道路設計人員水平及對規范及相關理論理解的差異、建設單位投資的缺乏、設計及計算軟件的差異等，造成路面結構設計盲目性和隨意性較大[1]。隨著城市道路建設的大力推進，為節約時間和成本，各地都提出適應于當地的典型路面結構。

1）交通狀況

目前嘉興市城市道路多采用瀝青路面，路面結構復雜多樣，道路左右幅交通量及交通類型不一致，渠化交通加重了道路左右幅病害的差異，過境重載超載交通加速了病害演變。

根據嘉興某交通研究部門的交通量數據進行分析、換算，按照交通量換算原則確定不同等級的典型城市道路的交通量和交通等級。本文結合道路現狀情況推薦不同等級城市道路在不同等級交通（特重、重、中、輕）下的典型路面結構，為嘉興市城市道路設計提供參考。

2）土基等級確定及劃分

土基是影響瀝青路面結構承載能力、結構層厚度和使用性能的重要因素。土基的強弱直接影響路表彎沉值和瀝青路面使用壽命。通過力學計算及相關模型顯示，瀝青路面的回彈彎沉值主要由土基決定。合理劃分土基等級，保證土基施工質量對控制路面彎沉具有重要意義。

《城市道路工程設計規范》[2]規定：快速路和主干路路基頂面設計回填模量不應小于30MPa，次干路和支路不應小于20MPa，當不滿足上述要求時，應采取某種處治措施提高路基回填模量。快速路和主干路的路基應處于干燥或中濕狀態，而次干路和支路的路基宜處于干燥或中濕狀態；對潮濕或過濕路基，必須采取措施改善其濕度狀況或適當提高路基回填模量。

1 瀝青路面結構設計

1.1 瀝青面層結構組合設計

1.1.1 面層

表面層為道路與外界環境接觸的媒介，應綜合考慮其結構強度、表面功能及全壽命過程的成本，對其高溫穩定性和水穩性具有較高的要求，應選用優質混合料進行鋪設。根據嘉興地區特點，除快速路選用開級配瀝青混合料OGFC作為瀝青表面磨耗層或排水路面的表面層外，其余等級道路（不含小區道路）表面層均選用密級配粗型AC-C混合料，對于重交通和特重交通，結合料應使用改性瀝青。中下面層一般應選用密級配粗型AC-C混合料，對于重交通和特重交通，結合料應使用改性瀝青。

各類瀝青面層的厚度應與混合料公稱最大粒徑相匹配，AC混合料路面厚度不宜小于混合料公稱最大粒徑的3倍。瀝青混合料的最小壓實厚度與適宜厚度宜滿足表1要求。

1.1.2 基層

①瀝青路面結構組合設計，半剛性基層與瀝青面層的回填模量比宜在1.5～3之間；②上下基層的回彈模量比宜≤3.0；③下基層與土基回彈模量比宜在2.5～12.5之間；④柔性基層與瀝青面層回彈模量比宜≥0.3。

1.1.3 墊層

嘉興地區地下水位較高，部分路段排水不良，路基常常處于潮濕、過濕狀態，因此應設置墊層。上海市城市道路均設置15cm砂礫石墊層，杭州市城市道路根據道路等級和交通量等情況設置不同厚度的級配碎石（或宕渣）墊層。綜合周邊城市道路典型路面結構，推薦嘉興地區城市快速路及重交通主干路設置20cm級配碎石墊層，其他等級城市道路設置15cm級配碎石墊層，輔道、非機動車道及小區道路等均不設置墊層。

1.1.4 結構層層間連接

①各瀝青層層間應設置乳化瀝青黏層，灑布數量宜為（0.3～0.5）kg/m2，建議嘉興市城市道路瀝青黏層灑布數量均采用0.45kg/m2；②各類基層上宜灑布乳化瀝青透層，灑布數量通過現場試驗確定，對粒料基層宜透入基層5mm；③快速路和重交通主干路瀝青面層與基層之間宜設置1cm乳化瀝青稀漿封層；④新舊路面搭接處瀝青層之間、瀝青層與舊水泥砼板之間應灑布改性乳化瀝青黏層。

1.2 瀝青路面設計指標與厚度計算

1.2.1 瀝青路面設計指標

瀝青路面結構設計根據道路等級與類型采用路表彎沉值、柔性基層瀝青層層底拉應變、半剛性材料基層層底拉應力和瀝青層剪應力作為瀝青路面結構設計指標[3]。支路僅采用路表彎沉值作為設計指標。

1）路表設計彎沉值：輪跡中心處路表計算彎沉值應小于等于設計彎沉值，并滿足下式要求：

路表設計彎沉值、瀝青路面材料容許拉應變、半剛性材料容許抗拉強度及瀝青面層材料的容許抗剪強度等應根據道路等級、交通量、面層和基層類型及相關材料參數進行計算確定，在此不贅述。

1.2.2 瀝青路面厚度計算

新建瀝青路面結構設計應采用雙圓垂直均布荷載作用下的彈性層狀連續體系理論進行計算，路面各結構層材料的抗壓回彈模量、劈裂強度和抗剪強度等設計參數應根據道路等級確定，本文中計算均按施工圖設計階段進行取值，借鑒嘉興地區已有的試驗資料及以往工程設計經驗確定。

除客觀的設計資料外，路面材料設計參數的選取及土基回彈模量對路面結構計算結構的影響較大。路面材料設計參數應選擇具有代表性的樣本通過試驗進行確定，因條件限制，本文路面材料參數均借鑒以往城市道路筑路材料的試驗成果進行計算。

2 典型路面結構研究與分析

2.1 典型路面結構設計的基本原則

為保證典型路面結構在嘉興市城市道路設計中具有廣泛的適用性，與嘉興市城市道路建設環境相協調，嘉興市典型路面結構設計應遵循以下原則[4]：①路面結構各結構層的結構類型、厚度與當地交通量相適應，并能滿足城市道路功能要求；②路面結構各結構層的剛度和強度與路面結構層應力應變分布特性相適應，相鄰結構層剛度差異不宜過大；③兼顧各結構層自身的結構特性，；④基層設計時應考慮路基的水溫狀況的不利影響；⑤合理選定路面結構層的層數及層厚。

2.2 嘉興市典型路面結構推薦

根據嘉興市城市道路設計經驗及已建道路路面結構使用狀況，借鑒上海和杭州兩地典型路面結構的基礎上，推薦嘉興市城市道路典型路面結構，具體結構形式如表2和表3所示[5]。本文對瀝青路面設計指標與厚度計算均采用東南大學開發的城鎮道路路面設計程序系統（HPDS-2012）進行計算，具體計算過程不再贅述。

3 結論

城市道路路面結構計算是城市道路設計的重要組成部分，直接決定著路面的使用壽命和造價。嘉興市城市道路典型路面結構設計中要求結構組合合理，在滿足瀝青路面設計指標的前提下確定合適的厚度，方便施工的同時兼顧經濟效益。在借鑒上海、杭州典型路面結構成功經驗的同時，從自身的交通特點出發，選擇路面結構在路用功能、結構組合及厚度的最佳結構形式。

【參考文獻】

[1]曹立峰，杜百計.試論城市道路路面結構設計[J].市政技術，2008，3（26）：176～181.

[2]中華人民共和國行業標準.CJJ 37-2012，城市道路工程設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社.

[3]中華人民共和國行業標準.CJJ 169-2012，城鎮道路路面設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社.

[4]郭彥勇.論典型路面結構設計[J].交通科技，2013年第1期（總第256期）：100～102.

[5]城市道路工程設計技術措施（2011年版）.北京：中國建筑標準設計研究院，2011.

[責任編輯：張濤]