重載交通下路面結構組合設計探討

徐利梅

(榆林市公路勘察設計院，陜西榆林　719000)

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重載交通下路面結構組合設計探討

徐利梅

(榆林市公路勘察設計院，陜西榆林719000)

摘要:分析了重載交通下瀝青路面的損害情況，并結合工程實例，從結構層厚度、層間粘結、路面材料以及路線縱坡等方面，合理進行了重載交通區路面結構組合設計，保證了道路的使用壽命和運營安全。

關鍵詞:重載交通，瀝青路面，路面結構，交通量

0　引言

近些年，重載交通成為了國際國內道路界一個備受關注的名詞，它是指車輛軸載偏重，胎壓偏高或者是軸載作用次數較多，交通繁忙。隨著社會經濟的進步，公路運輸不斷呈現出大交通量和(特)重載交通的特點，車輛超載已成為一個普遍存在的問題，它對道路路面的正常使用具有極大的影響，是路面使用初期產生各種破壞的主要原因。因此，在路面設計中必須考慮重載交通的影響。

重載交通造成了路面累計當量軸次急劇增加，使瀝青路面出現嚴重的早期破壞現象，影響了路面使用性能、縮短了路面使用壽命。本文針對目前我國重載交通的現狀，分析重載交通下瀝青路面的損害情況，結合現行規范中路面結構組合設計原則，在工程實例中進行了合理的路面結構組合設計。

1　重載交通下路面的主要損害類型

目前，我國超載超限運輸車輛普遍存在，特別是煤礦等重工業區仍有增長趨勢。據相關調查資料顯示，重載道路上通常存在著較為嚴重的車轍、裂縫等損壞現象。重載交通使得道路的損壞程度加大、破損期提前。

1．1車轍

車轍是重載交通作用下瀝青路面最典型的破壞形式之一。它的出現不僅會縮短路面使用壽命，還會影響行車舒適性、危及行車安全。分析認為，產生車轍的主要原因是瀝青混合料的高溫穩定性不良，在輪帶處出現相對其兩側的較大變形。通過對重載交通下路面產生車轍的原因分析，深入研究抗車轍的瀝青混合料，防止或減少車轍的產生。

1．2疲勞開裂

重載交通下，路面承受的累計當量軸次增加，路面材料所能承受的疲勞應力降低，路面結構層就容易產生裂縫。重復的重荷載作用使得裂縫應力集中，以復雜的形式自上而下擴展，最終導致路面疲勞開裂。瀝青性能，礦料級配，瀝青混合料的性質以及道路的結構形式對疲勞耐久性都有一定的影響。

1．3其他損害

重載交通使得路面的病害提前出現，特別是雨季。水分不斷進入瀝青與集料界面，使瀝青粘附性降低直至喪失，瀝青膜從集料表面剝離，導致了路面松散、剝落、坑槽等病害，水的反復作用使得路面水損害現象愈加嚴重，最終導致道路的整體破壞。合理的路面結構、材料、配比以及防排水措施可以有效降低路面水損害的產生，延長道路的使用壽命。

2　工程實例

經分析，(超)重載下道路產生的損壞情況要遠超常規軸載，所以重載道路路面設計一般是不能低于普通路面的。本文在以往研究成果的基礎上，對陜西省大石一級公路重載交通特性進行研究，并針對各路段實際情況，提出了切實可行的路面結構。

1)項目背景。大柳塔至廟溝門至石馬川一級公路(大石一級公路)起于神木縣敏蓋兔溝口處，與陳楊一級公路相接，路線向東至石馬川與神府高速石馬川互通相接，路線全長86．346 km。全線按四車道一級公路標準建設，設計速度60 km/h，路基寬度24．5 m(分離式路基12．25 m)。

2)設計交通量見表1～表4。

表1　交通量預測(標準小客車)　輛/d

表2　交通量年平均增長率　%

表3　設計基年(2012年)車型及交通量組合

表4　設計代表車型參數

3)設計累計軸載及設計彎沉見表5。

表5　累計軸次及設計彎沉值

本項目位于神府煤田產煤區，該區域交通量以大貨車、拖掛車等重型運煤車輛為主。

由于煤炭運輸具有明顯的方向性，上下行車輛實載率差異極大，下行方向(敏蓋兔—石馬川)多為滿載車輛，上行(石馬川—敏蓋兔)絕大多數為空車，因而，路面計算時分方向計算路面厚度，下行方向(敏蓋兔—石馬川)考慮超載。

經以上交通量計算分析，下行線敏蓋兔至席麻溝段設計年限內一個車道上的設計彎沉值相近，因此選取大昌汗至席麻溝段作為該段設計交通量，一個車道上的累計軸次為:以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時為3 554萬次，進行半剛性基層層底拉應力驗算時為5 410萬次，設計彎沉值ld=18．5 mm。

下行線席麻溝至石馬川段設計年限內一個車道上的設計彎沉值相近，因此選取新廟至野蘆溝段作為該段設計交通量，一個車道上的累計軸次為:以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時為5 129萬次，進行半剛性基層層底拉應力驗算時為7 807萬次，設計彎沉值ld=17．2 mm。

上行線選取新廟至野蘆溝段作為該段設計交通量，一個車道上的累計軸次為:以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時為3 099萬次，進行半剛性基層層底拉應力驗算時為2 775萬次，設計彎沉值ld=19．1 mm。

4)路面設計參數及路面結構確定。根據沿線地形地質、筑路材料以及交通量分析計算，確定各路面結構層厚度及材料設計參數，見表6。

依據現行規范及重載交通區要求進行路面結構組合設計，同時結合當地已建高速公路經驗，路面結構確定如下:

a．主線路面結構。上面層:5 cm AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土;中面層:7 cm AC-20中粒式SBS改性瀝青混凝土;下面層: 9 cm粗粒式瀝青穩定碎石(ATB-30);封層:SBS改性熱瀝青同步碎石(不計厚度);透層:煤油稀釋瀝青或液體石油瀝青;基層:34 cm水泥穩定碎石(上行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);36 cm水泥穩定碎石(適用于起點至K27+360段下行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);40 cm水泥穩定碎石(適用于K27+360至終點段下行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);底基層:20 cm石灰粉煤灰穩定碎石。當主線路線縱坡大于2%時，在中面層添加抗車轍劑，抗車轍劑摻量為混合料總量的3‰。瀝青層間設置粘層，瀝青與基層間灑布透層油并設下封層。

表6　路面材料設計參數　MPa

b．主線構造物間距不大于200 m的短路基。上面層:5 cm AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土;中面層:7 cm AC-20中粒式SBS改性瀝青混凝土;封層:SBS改性熱瀝青同步碎石(不計厚度);基層:25 cm水泥混凝土;底基層:20 cm貧混凝土;當路線縱坡大于2%時，基層水泥混凝土改為等厚度的露石水泥混凝土鋪筑以增強層間粘結。本次路面設計同時考慮了結構層厚度、層間粘結問題、路面材料以及路線縱坡等實際問題，并結合國內外經驗，合理進行了路面結構組合設計。

3　結語

重載交通是道路設計中一個普遍需要考慮的問題，為了延長道路的使用壽命和保障運營安全，必須從路面設計著手。本文結合工程實例，根據不同路段進行路面設計，針對重載交通從路面結構組合、材料選擇等方面提出了適宜的路面結構。理論與實踐均表明，本文提出的路面結構形式合理可行，能適應目前該道路重載、超載的交通狀況，具有較高實用價值。

參考文獻:

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中圖分類號:U416．2

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0144-02

收稿日期:2016-04-08

作者簡介:徐利梅(1983-)，女，碩士，工程師

Discussion on pavement structure combination under heavy traffic

Xu Limei
(Yulin Highway Survey and Design Institute，Yulin 719000，China)

Abstract:This paper analyzed the damage situation of asphalt pavement under heavy traffic，and combining with the engineering example，from the structure layer thickness，inter layer bonding，pavement materials and route longitudinal slope and other aspects，reasonably made heavy traffic area pavement structure combination design，ensured the road service life and operation safety．

Key words:heavy traffic，asphalt pavement，pavement structure，traffic volume