李明娟+王銳

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

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；城市道路；典型路面結(jié)構(gòu)

0 前言

中國地域遼闊，地理?xiàng)l件紛繁各異，道路的地理環(huán)境條件各不相同，合理的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計需花費(fèi)大量的時間和精力。由于城市道路設(shè)計人員水平及對規(guī)范及相關(guān)理論理解的差異、建設(shè)單位投資的缺乏、設(shè)計及計算軟件的差異等，造成路面結(jié)構(gòu)設(shè)計盲目性和隨意性較大[1]。隨著城市道路建設(shè)的大力推進(jìn)，為節(jié)約時間和成本，各地都提出適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐牡湫吐访娼Y(jié)構(gòu)。

1）交通狀況

目前嘉興市城市道路多采用瀝青路面，路面結(jié)構(gòu)復(fù)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(jù)嘉興某交通研究部門的交通量數(shù)據(jù)進(jìn)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(jié)合道路現(xiàn)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(jié)構(gòu)，為嘉興市城市道路設(shè)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(jié)構(gòu)承載能力、結(jié)構(gòu)層厚度和使用性能的重要因素。土基的強(qiáng)弱直接影響路表彎沉值和瀝青路面使用壽命。通過力學(xué)計算及相關(guān)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(zhì)量對控制路面彎沉具有重要意義。

《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》[2]規(guī)定：快速路和主干路路基頂面設(shè)計回填模量不應(yīng)小于30MPa，次干路和支路不應(yīng)小于20MPa，當(dāng)不滿足上述要求時，應(yīng)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(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)，而次干路和支路的路基宜處于干燥或中濕狀態(tài)；對潮濕或過濕路基，必須采取措施改善其濕度狀況或適當(dāng)提高路基回填模量。

1 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計

1.1.1 面層

表面層為道路與外界環(huán)境接觸的媒介，應(yīng)綜合考慮其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、表面功能及全壽命過程的成本，對其高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性具有較高的要求，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)混合料進(jìn)行鋪設(shè)。根據(jù)嘉興地區(qū)特點(diǎn)，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(qū)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(jié)合料應(yīng)使用改性瀝青。中下面層一般應(yīng)選用密級配粗型AC-C混合料，對于重交通和特重交通，結(jié)合料應(yīng)使用改性瀝青。

各類瀝青面層的厚度應(yīng)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(shí)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(jié)構(gòu)組合設(shè)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(qū)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(tài)，因此應(yīng)設(shè)置墊層。上海市城市道路均設(shè)置15cm砂礫石墊層，杭州市城市道路根據(jù)道路等級和交通量等情況設(shè)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(jié)構(gòu)，推薦嘉興地區(qū)城市快速路及重交通主干路設(shè)置20cm級配碎石墊層，其他等級城市道路設(shè)置15cm級配碎石墊層，輔道、非機(jī)動車道及小區(qū)道路等均不設(shè)置墊層。

1.1.4 結(jié)構(gòu)層層間連接

①各瀝青層層間應(yīng)設(shè)置乳化瀝青黏層，灑布數(shù)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(shù)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(shù)量通過現(xiàn)場試驗(yàn)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(shè)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(yīng)灑布改性乳化瀝青黏層。

1.2 瀝青路面設(shè)計指標(biāo)與厚度計算

1.2.1 瀝青路面設(shè)計指標(biāo)

瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)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(yīng)變、半剛性材料基層層底拉應(yīng)力和瀝青層剪應(yīng)力作為瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)[3]。支路僅采用路表彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)。

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

路表設(shè)計彎沉值、瀝青路面材料容許拉應(yīng)變、半剛性材料容許抗拉強(qiáng)度及瀝青面層材料的容許抗剪強(qiáng)度等應(yīng)根據(jù)道路等級、交通量、面層和基層類型及相關(guān)材料參數(shù)進(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)采用雙圓垂直均布荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計算，路面各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)道路等級確定，本文中計算均按施工圖設(shè)計階段進(jìn)行取值，借鑒嘉興地區(qū)已有的試驗(yàn)資料及以往工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)確定。

除客觀的設(shè)計資料外，路面材料設(shè)計參數(shù)的選取及土基回彈模量對路面結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)的影響較大。路面材料設(shè)計參數(shù)應(yīng)選擇具有代表性的樣本通過試驗(yàn)進(jìn)行確定，因條件限制，本文路面材料參數(shù)均借鑒以往城市道路筑路材料的試驗(yàn)成果進(jìn)行計算。

2 典型路面結(jié)構(gòu)研究與分析

2.1 典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

為保證典型路面結(jié)構(gòu)在嘉興市城市道路設(shè)計中具有廣泛的適用性，與嘉興市城市道路建設(shè)環(huán)境相協(xié)調(diào)，嘉興市典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則[4]：①路面結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)類型、厚度與當(dāng)?shù)亟煌肯噙m應(yīng)，并能滿足城市道路功能要求；②路面結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層的剛度和強(qiáng)度與路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)力應(yīng)變分布特性相適應(yīng)，相鄰結(jié)構(gòu)層剛度差異不宜過大；③兼顧各結(jié)構(gòu)層自身的結(jié)構(gòu)特性，；④基層設(shè)計時應(yīng)考慮路基的水溫狀況的不利影響；⑤合理選定路面結(jié)構(gòu)層的層數(shù)及層厚。

2.2 嘉興市典型路面結(jié)構(gòu)推薦

根據(jù)嘉興市城市道路設(shè)計經(jīng)驗(yàn)及已建道路路面結(jié)構(gòu)使用狀況，借鑒上海和杭州兩地典型路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，推薦嘉興市城市道路典型路面結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)形式如表2和表3所示[5]。本文對瀝青路面設(shè)計指標(biāo)與厚度計算均采用東南大學(xué)開發(fā)的城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計程序系統(tǒng)（HPDS-2012）進(jìn)行計算，具體計算過程不再贅述。

3 結(jié)論

城市道路路面結(jié)構(gòu)計算是城市道路設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計中要求結(jié)構(gòu)組合合理，在滿足瀝青路面設(shè)計指標(biāo)的前提下確定合適的厚度，方便施工的同時兼顧經(jīng)濟(jì)效益。在借鑒上海、杭州典型路面結(jié)構(gòu)成功經(jīng)驗(yàn)的同時，從自身的交通特點(diǎn)出發(fā)，選擇路面結(jié)構(gòu)在路用功能、結(jié)構(gòu)組合及厚度的最佳結(jié)構(gòu)形式。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曹立峰，杜百計.試論城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].市政技術(shù)，2008，3（26）：176～181.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).CJJ 37-2012，城市道路工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).CJJ 169-2012，城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[4]郭彥勇.論典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計技術(shù)措施（2011年版）.北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院，2011.

[責(zé)任編輯：張濤]