市政瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)方法探究

馬永才

摘 要：市政瀝青混凝土路面工程直接接觸著外部環(huán)境，且每天承受著大量的行車荷載，這就對(duì)市政道路路面的質(zhì)量提出了較高的要求。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須采取有效措施，規(guī)范運(yùn)用設(shè)計(jì)技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)程，加強(qiáng)質(zhì)量的控制，以確保市政道路的耐久性與穩(wěn)定性，滿足行車要求。

關(guān)鍵詞：市政瀝青;混凝土路;設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0124-02

0 序言

在我國(guó)市政道路的建設(shè)中，瀝青混凝土路面是一項(xiàng)常見的建設(shè)內(nèi)容，其設(shè)計(jì)的技術(shù)方法關(guān)系到道路的建設(shè)質(zhì)量，也影響著實(shí)際的使用效果，對(duì)于確保行車的安全有著關(guān)鍵性的作用。為了充分保證市政道路工程的質(zhì)量，需要認(rèn)真研究市政道路路面的設(shè)計(jì)問題，選擇合理的設(shè)計(jì)方法，以提高道路建設(shè)技術(shù)水平，推動(dòng)我國(guó)市政道路的健康發(fā)展，保障群眾的出行安全。

1 市政瀝青混凝土路面及其發(fā)展歷程

1.1 市政路面工程

市政道路主要建造于城市范圍內(nèi)，不僅連接著城市的各個(gè)區(qū)域、各個(gè)部分，使得城市形成了一個(gè)相互連接的整體，而且也起到了城市骨架的作用，確保了城市各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的環(huán)境空間。通過路面、欄桿以及綠化等道路設(shè)施的建設(shè)，使得群眾的生活不會(huì)被企業(yè)生產(chǎn)等干擾，維護(hù)了人們正常的生活秩序。在市政道路中，路基、路面以及道路附屬設(shè)施共同組成了市政道路。其中，路面工程接觸著外部環(huán)境，且每天承受著大量的行車荷載，這就對(duì)市政道路路面的質(zhì)量提出了較高的要求[1]。因此，在市政道路路面的建造中，必須采取有效措施，規(guī)范運(yùn)用設(shè)計(jì)技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)程，加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制，以確保市政道路能夠順利承受上部荷載，保持其耐久性與穩(wěn)定性，滿足行車要求。

1.2 市政路面工程技術(shù)的發(fā)展歷程

我國(guó)市政道路的發(fā)展是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而共同進(jìn)步的，其中市政路面技術(shù)是在我國(guó)公路建設(shè)技術(shù)的學(xué)習(xí)和提高基礎(chǔ)上不斷地發(fā)展的。早在建國(guó)的初期，由于經(jīng)濟(jì)條件的限制和戰(zhàn)爭(zhēng)的破壞，我國(guó)市政道路的路面大都是采用砂石路面和黏土路面，“天晴一陣灰、下雨滿地泥”，這就是當(dāng)時(shí)我國(guó)市政道路路面使用的真實(shí)狀況。在上世紀(jì)60年代，隨著我國(guó)發(fā)現(xiàn)并開采了一批大油田，一些市政道路的路面采用了渣油路面，但是其質(zhì)量性能不高，易損害，使用效果較差;在改革開放以后，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐步提升和技術(shù)的進(jìn)步，市政瀝青碎石路面和混凝土路面被大量采用，極大地改善了行車條件，促進(jìn)了我國(guó)高等級(jí)公路和市政道路的快速發(fā)展。如今，市政道路路面的新技術(shù)被不斷開發(fā)和使用，瀝青材料由重交通瀝青發(fā)展到了改性瀝青，使得市政路面質(zhì)量越來越有了保障。

2 市政瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)方法研究—以中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路為例

2.1 市政道路項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路屬于青島市的市政道路，位于中德生態(tài)園的北部，道路總長(zhǎng)度為2633米，道路設(shè)計(jì)等級(jí)為城市次干道，規(guī)劃紅線的寬度為24米;中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路與7號(hào)線、28號(hào)線、24和11號(hào)線相交，原地面最大高差為22m，道路的現(xiàn)狀是農(nóng)田、民房和果園，其中部分路段通過水塘，道路內(nèi)部為居民社區(qū)，外部為空地。

2.2 市政道路路面設(shè)計(jì)流程

按照一般的市政道路設(shè)計(jì)方法，研究中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路設(shè)計(jì)流程，主要有如下幾點(diǎn)：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用→比對(duì)初擬路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方案→交通量的預(yù)測(cè)→擬定路面彎沉值與計(jì)算層底拉應(yīng)力→選用路面結(jié)構(gòu)方案。下面逐一介紹各設(shè)計(jì)流程中應(yīng)用的技術(shù)方法。

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用。中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路設(shè)計(jì)的依據(jù)除了地形圖、勘察報(bào)告、設(shè)計(jì)方案（主管單位已批準(zhǔn)）、設(shè)計(jì)方案審查意見書、設(shè)計(jì)合同等之外，還包括了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范[2]。根據(jù)國(guó)家和市政行業(yè)建設(shè)的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)分析，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路設(shè)計(jì)依據(jù)應(yīng)選用最新的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，如：《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012）、《城市道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ169-2012）、《公路路面瀝青設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2017）、《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T190-2012）等。

（1）比對(duì)初擬路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案經(jīng)過審批，確定了中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路設(shè)計(jì)的橫斷面，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)認(rèn)真研究，比對(duì)路面結(jié)構(gòu)組合方式，這包括了三方面的內(nèi)容，即路面等級(jí)與面層類型、路面基層類型以及路面結(jié)構(gòu)層次初擬。首先是開展路面等級(jí)與面層類型的選擇，在選擇中要保證適應(yīng)于公路等級(jí)和交通量，合理確定設(shè)計(jì)年限之內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的累計(jì)當(dāng)量軸次。經(jīng)過查表，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路設(shè)計(jì)年限為十五年，路面等級(jí)為高級(jí)路面，面層可選用瀝青混凝土，累計(jì)當(dāng)量軸次不大于200×104次偏低，至少應(yīng)為中交通;根據(jù)以往該等級(jí)道路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐分析，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路路面面層應(yīng)選用雙層結(jié)構(gòu)，即下層為粗粒式瀝青混凝土，上層為開級(jí)配細(xì)粒式瀝青混凝土。為了防止?jié)B水，可增加瀝青封層和防水粘結(jié)層;在選擇路面基層時(shí)，需在保證材料的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和剛度的前提下，根據(jù)地方的材料來考慮合理選用。經(jīng)過調(diào)研，本地碎石較多且質(zhì)量能夠得到保證，因此，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路路面基層選用了兩層的水泥穩(wěn)定層。初擬路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，經(jīng)過比對(duì)試驗(yàn)和造價(jià)分析，選用密級(jí)配瀝青混合料，細(xì)粒式高黏度改性瀝青為HVA外加改性劑與基質(zhì)瀝青合成，其中基質(zhì)瀝青選用SBS改性瀝青，以保證使用效果。通過試驗(yàn)分析，確定SBS改性瀝青和HVA改性劑的使用設(shè)計(jì)比例為92：8。

（2）交通量的預(yù)測(cè)。經(jīng)過測(cè)算，預(yù)測(cè)各年的交通量如表1所示。分析表1可以發(fā)現(xiàn)，到預(yù)測(cè)的末年，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路依舊可以滿足交通量的需求。

（3）擬定路面彎沉值與計(jì)算層底拉應(yīng)力。計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉ld可運(yùn)用以下公式：

（公式3-1）

公式3-1中，Ne為設(shè)計(jì)年限之內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的累計(jì)當(dāng)量軸次，Ac、As、Ab分別為公路等級(jí)系數(shù)、面層類型系數(shù)和基礎(chǔ)類型系數(shù)，本項(xiàng)目為城市次干路二級(jí)公路，城市次干路等級(jí)系數(shù)取1.1;瀝青混凝土面層的面層類型系數(shù)選1.0;設(shè)計(jì)荷載：以軸載100KN雙輪組單軸為標(biāo)準(zhǔn)荷載。在計(jì)算出設(shè)計(jì)彎沉值后再依此開展路面厚度的計(jì)算，開展試驗(yàn)確定抗拉強(qiáng)度，并計(jì)算層底拉應(yīng)力σm，確保σm小于允許拉應(yīng)力[3];考慮到青島市冬季特點(diǎn)，還需要驗(yàn)算防凍厚度。經(jīng)過計(jì)算，中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路半剛性基層的層底拉應(yīng)力最大σm=-0.102，小于容許抗拉強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

（4）選用路面結(jié)構(gòu)方案。中德生態(tài)園環(huán)5號(hào)路瀝青混凝土路面工程設(shè)計(jì)的最后一道步驟是選用路面結(jié)構(gòu)方案，確定各層結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目研究后設(shè)計(jì)確定的路面結(jié)構(gòu)方案如圖2所示。其中粗粒式瀝青混凝土選用70號(hào)瀝青的A級(jí)道路石油瀝青，設(shè)計(jì)瀝青參考量為5%。設(shè)計(jì)HVA改性瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)包括了針入度、軟化點(diǎn)、延度、溶解度、彈性恢復(fù)等，其中本項(xiàng)目SBS改性瀝青的針入度（25℃，100g，5s）最小為40，需通過T0604試驗(yàn)方法檢測(cè)，以確保符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

市政瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)流程主要有：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的選用→比對(duì)初擬路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方案→交通量的預(yù)測(cè)→擬定路面彎沉值與計(jì)算層底拉應(yīng)力→選用路面結(jié)構(gòu)方案。在設(shè)計(jì)市政瀝青混凝土路面時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范的流程，精心研究設(shè)計(jì)技術(shù)方法，加強(qiáng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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