瀝青路面主要設(shè)計(jì)方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)-圖文

２０ｃｒ７年第４期（總第１５８期）黑龍江交通科技ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＮＯ．４。２００ｒ７（ＳｕｍＮｏ．１５８）瀝青路面主要設(shè)計(jì)方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)何勇均（深圳市市政工程設(shè)計(jì)院）摘要：文中介紹了瀝青路面的主要設(shè)計(jì)方法和瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：瀝青路面；主要；設(shè)計(jì)方法；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：Ｕ４１６．０２文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ｃ文章編號(hào)：１００８—３３８３（２００７）０４—０００９—０２ｌ我國路面設(shè)計(jì)我國現(xiàn)行規(guī)范的公路瀝青路面設(shè)計(jì)方法一直是以靜態(tài)荷載為依據(jù)，設(shè)計(jì)指標(biāo)及所用材料的設(shè)計(jì)參數(shù)多是靜載條件下得到的。（１）理論基礎(chǔ)①采用雙圓垂直荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為結(jié)構(gòu)整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)，來計(jì)算路面厚度。②對高速、一級(jí)和二級(jí)公路，以瀝青面層，半剛性基層，底基層進(jìn)行層底拉應(yīng)力驗(yàn)算。（２）設(shè)計(jì)指標(biāo)①為控制路基路面結(jié)構(gòu)的總變形，防止沉陷，車轍等整體強(qiáng)度不足的損壞，采用彎沉指標(biāo)—路基路面結(jié)構(gòu)表面在雙圓均布荷載作用下輪隙中心處的實(shí)測路表彎沉值ｌｓ小于等于該路面容許回彈彎沉１ｄ。生三互！生蘭?。欤埃埃啊朐O(shè)計(jì)彎沉值ｌＤ＝６００＾ｋ—Ｕ。２．Ａｃ．Ａｓ．Ａ６（０．０１咖）②為防止瀝青混凝土和整體性材料基層疲勞開裂，采用彎拉指標(biāo)一瀝青混凝土面層或半剛性基層底面的彎拉應(yīng)力礦。小于等于材料的容許彎拉應(yīng)力伊，。③設(shè)計(jì)參數(shù)荷載采用１００ｋＮ雙輪組單軸軸載為標(biāo)準(zhǔn)軸載，Ｂｚｚ—１００以設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度對結(jié)構(gòu)層進(jìn)行層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，各層材料模量采有抗壓回彈模量，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度采用劈裂試驗(yàn)測得的劈裂強(qiáng)度。④路基表面的豎向應(yīng)變８。。２ｓＨＥＬＬ瀝青路面設(shè)計(jì)方法（１）理論基礎(chǔ)把路面當(dāng)作一種多層線形彈性體系，其中各層材料用彈性模量Ｅ和泊松比肛表征。在基本設(shè)計(jì)方法中，路面結(jié)構(gòu)假定為層間接觸連續(xù)的三層體系，下層為路基，中間層為粒料或水泥穩(wěn)定類基層和墊層。上層為瀝青層，包括表面層、結(jié)合層和下面層。（２）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)兩項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)為①瀝青層底面的水平拉應(yīng)變島，其容許值隨荷載作用次數(shù)』、，，瀝青混合料勁度以及混合料類型而變，計(jì)算公式如下ｓ．＝ｃⅣ一屯筇式中，ｃ為系數(shù)ｃ＝以Ｅ。）為面層彈性模量。②路基表面的垂直壓應(yīng)變占，，～其容許值按下形式計(jì)算確定。ｓ＝Ｏ．０２ｌ』＼，’ｏ－２５上式具有８５％的置信水平。若置信水平提高到９５％，則式中Ｏ．０２１改為Ｏ．０１８。兩項(xiàng)次要標(biāo)準(zhǔn)為：（１）水泥穩(wěn)定類基層底面的拉應(yīng)力盯吐。盯ｄ＝叮。（１一Ｏ．０ｒ７５ｇＮ）礦，一次荷載作用下材料的極限彎拉強(qiáng)度。（２）道路表面的永久變形——容許車轍深度，對高速道路為１０姍，一般道路３０姍。（３）設(shè)計(jì)參數(shù)。荷載采用８０ｌ【Ｎ單軸荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載，雙輪胎接觸面以兩個(gè)半徑為１０５ｍｍ，圓心間距為３礦的圓表示，接觸壓力為Ｏ．６ＭＰａ。環(huán)境溫度變化對瀝青勁度性質(zhì)的影響很大，應(yīng)用程序把月平均氣溫轉(zhuǎn)化為加權(quán)年平均氣溫，依據(jù)瀝青層厚和加權(quán)年平均氣溫可求得路面瀝青層溫度，路基土采用動(dòng)態(tài)回彈模量，可在現(xiàn)場對處于平衡濕度狀態(tài)的路基土進(jìn)行動(dòng)態(tài)彎沉測定后確定，粒料基層和墊層的動(dòng)態(tài)模量，視材料組成情況并參考ｃＢＲ值轉(zhuǎn)換。３Ｊ¨ＳＨ０的設(shè)計(jì)方法ＡＡＳＨＯ設(shè)計(jì)法的基本內(nèi)容是以路面耐用性的概念為依據(jù)而定的交通量與路面厚度的關(guān)系。（１）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)考慮ＡＡＳＨＯ設(shè)計(jì)法采用現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)（ＰＳＩ）作為衡量路面使用性能進(jìn)行客觀量測和主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法確定。使用性能期內(nèi)路面服務(wù)能力指數(shù)的變化量△ＰＳＩ＝ＰＳＩｏ—ＰＳｈ即作為路面設(shè)計(jì)的使用性能標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)方法中，還考慮以下幾個(gè)方面。①環(huán)境對△ＰＳＩ的影響——主要考慮凍脹和膨脹性粘土使服務(wù)能力變化量降低的影響。②路面結(jié)構(gòu)的排水條件——主要反映在路面結(jié)構(gòu)數(shù)ｓＮ中。ｓⅣ＝口ｌＤｌ＋０２Ｄ２塢＋口３Ｄ３塢式中：Ⅱ。、口：、口，為與各結(jié)構(gòu)層材料類型和性質(zhì)有關(guān)的層位系數(shù)；ｍ：，ｍ，為相應(yīng)為基層和墊層的排水系數(shù)。（２）設(shè)計(jì)參數(shù)①使用性能期和分析期：使用性能期指路面結(jié)構(gòu)修建初期的服務(wù)水平衰彎到需進(jìn)行改建的終端服務(wù)水平所經(jīng)歷的時(shí)段。設(shè)計(jì)人員在管理部門依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和政策制定的最低和最高期限內(nèi)選擇。選擇時(shí)考慮的因素有：道路的功能等級(jí)、公眾所能接受的路面進(jìn)行大修的年限、初期修建所能提供的資金、壽命周期費(fèi)用等。②進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案分析時(shí)所采用的時(shí)段稱為分析期。對于交通量大的城市高速公路可考慮較長的分析期限。在此期限內(nèi)，可考慮分期修建或安排一次改建，在進(jìn)行壽命周期分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行長期設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)。各種道路的分析周期可參照下列范圍。?９?萬方數(shù)據(jù)總第１５８期黑龍江交通科技第４期ａ大交通量城市道路一３０～５０年；ｂ大交通公路～１５～２５年；ｃ低交通量粒料表面一１０一２０年。③交通采用設(shè)計(jì)期限內(nèi)日平均１８千磅（８０ｋＮ）單軸荷載的作用次數(shù)。（３）結(jié)構(gòu)數(shù)與結(jié)構(gòu)層厚度選取。結(jié)構(gòu)數(shù)為層厚、層位系數(shù)和排水系數(shù)的函數(shù)，綜合反映路面結(jié)構(gòu)的性能。層位系數(shù)可以通過試驗(yàn)路確定，或者按與材料性質(zhì)（如彈性模量或回彈模量）有關(guān)的試驗(yàn)曲線或關(guān)系式確定。排水系數(shù)按路面結(jié)構(gòu)在一年內(nèi)可能處于飽水狀態(tài)的時(shí)間（以百分率計(jì)）以及排水的質(zhì)量，查表確定。４瀝青路面設(shè)計(jì)的依據(jù)。因地制宜地選擇路層層次（１）根據(jù)交通特點(diǎn)和各結(jié)構(gòu)層的功能選擇路面的結(jié)構(gòu)層次。路面通常是多層結(jié)構(gòu)，處于面層的材料直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素的影響，要求由高強(qiáng)、耐磨、防滑、熱穩(wěn)性好和不透水的材料組成，交通量越大，軸載越重，面層材料的強(qiáng)度越高。基層與面層一起將車輪荷載作用傳遞到土基，起承重作用，因此要有足夠的強(qiáng)度，一定的剛度和水穩(wěn)性，同時(shí)它應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的性能，減少半剛性基層的反射裂縫，常在基層頂面設(shè)置瀝青聯(lián)結(jié)層。墊層是設(shè)置在基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污等作用。在水文地質(zhì)不良地段，還應(yīng)保證路基的穩(wěn)定性。（２）根據(jù)路基濕度及冰凍情況考慮結(jié)構(gòu)組合。路基是路面的基礎(chǔ)，路基的干濕情況直接影響路面的工作，對中濕及潮濕路段的瀝青路面的基層應(yīng)選擇水穩(wěn)性好的材料，不應(yīng)選擇粘土作粘結(jié)料的基層，為防止路面凍害路面總存度要滿足最小防凍層厚度要求，按強(qiáng)度計(jì)算的路面部厚度小于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)用墊支厚度補(bǔ)足。（３）根據(jù)各結(jié)構(gòu)層本身的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合。各結(jié)構(gòu)層材料有各自的特性，在組合時(shí)應(yīng)注意相鄰層次的相互影響，相互制約，層間結(jié)合應(yīng)盡量緊密，以保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力傳播的連續(xù)性，避免產(chǎn)生層間滑移，有利于結(jié)構(gòu)層應(yīng)力和應(yīng)變減少。（４）層數(shù)和層厚要適當(dāng)。路面結(jié)構(gòu)層次不宜過多。各層的厚度應(yīng)考慮材料護(hù)散應(yīng)力的效果和壓實(shí)機(jī)具的能力以及材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定要求，一般先確定面層的類型和厚度，以下各層按厚度計(jì)算進(jìn)行調(diào)整。各層厚度應(yīng)滿足規(guī)定的最小厚度要求。遵循就地取材、因材設(shè)計(jì)的原則，依據(jù)上述原則便可擬定出既可滿足交通要求又經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)組合方案，對分期修建的路面，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層次，使前期工程能在后期充分利用。５路面結(jié)構(gòu)組合分析（１）面層：常用的瀝青面層有瀝青混凝土、瀝青碎石、瀝青貫入式和瀝青表處等類型。對交通量大的公路應(yīng)設(shè)計(jì)瀝青混凝土面層。瀝青混凝土面層宜采用雙層式結(jié)構(gòu)，下層采有粗粒式或中粒式混凝土，上層有用中粒式或細(xì)粒式瀝青混凝土。當(dāng)采用單層瀝青混凝土或修建高等級(jí)公路時(shí)，應(yīng)在其下用單層瀝青碎石聯(lián)結(jié)層。為增強(qiáng)面層的抗疲勞抗老化性能和防止低溫開裂，本地區(qū)混合料中的瀝青含量習(xí)慣比《規(guī)范》中規(guī)定值適當(dāng)增加。較厚的瀝青面層對提高路面的抗拉及抗凍裂性能無縫是有利的，但由于瀝青面層材料價(jià)格較高，所以在一般道路上可考慮面層采用最小厚度。通過加強(qiáng)基、墊層來滿足強(qiáng)度要求，以降低造價(jià)。（２）基層：瀝青路面屬柔性路面，其力學(xué)強(qiáng)度與穩(wěn)定性主要依賴于土基與基層。對基層的要求是除具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性外，在寒冷地區(qū)還應(yīng)具有一定的抗凍性和較好的抗低溫開裂的性能。隨著重型交通的日益發(fā)展和碎石粒料來源的日益減少，瀝青路面下傳統(tǒng)的粒料基層已日益不能適應(yīng)重載交通要求，以無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類的半剛性甚支代替粒料基層，已被國內(nèi)外接受。泥結(jié)碎石、填隙碎石、干壓碎石和手?jǐn)[片石屬嵌鎖結(jié)構(gòu)，孔隙大，在行車作用下，要重新就位，易產(chǎn)生變形，因此不宜做瀝青面層的基層結(jié)構(gòu)，以免使路面早期破壞。近幾年來工業(yè)廢渣的利用，使瀝青路面下的基層結(jié)構(gòu)有了新的選擇。采用粉煤灰混合料為基層材料，不但可以變廢為寶，具有一定的社會(huì)效益，而且可獲得強(qiáng)度高、板體性能好的效果，是較理想的基層結(jié)構(gòu)。底基層則應(yīng)根據(jù)因地制宜、就地取材，經(jīng)濟(jì)合理的原則設(shè)置，選擇穩(wěn)定整體型及嵌鎖型結(jié)構(gòu)。（３）墊層：正確設(shè)置墊層對保證路面強(qiáng)度穩(wěn)定性起到良好的效果。路基處于下列情況的路段應(yīng)設(shè)置墊層：①地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段；②排水不良的土質(zhì)路墊路段；⑨季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段；④基層可能受污染的路段，墊層材料一般選用水穩(wěn)性好的砂礫，高等級(jí)公路最好選用級(jí)配砂礫，也可采用工業(yè)廢渣作墊層材料。路基：路基是路面的基礎(chǔ)，穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的路基是保證路面具有良好使用效能關(guān)鍵。路基必須密實(shí)，均勻穩(wěn)定，必須滿足最小填土高度的要求，盡可能采取填方路基，并保證路基排水暢通。對不良地段在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行處理，以保證土基回填模量不?。玻埃停校岬囊?。６有關(guān)路面設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議（１）注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)重視設(shè)計(jì)前的地質(zhì)調(diào)查工作，堅(jiān)持因地制宜，就地取材的原則，并根據(jù)交通量大小和組成、路段類型，水文地質(zhì)等情況，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。（２）路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與路面的使用壽命和建設(shè)投資密切相關(guān)，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)節(jié)約投資注意技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)一。（３）路面設(shè)計(jì)應(yīng)與路基設(shè)計(jì)相結(jié)合。在冰凍地區(qū)的中、潮濕路基上的路面結(jié)合設(shè)計(jì)，除應(yīng)保證路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度外，還必須設(shè)置防止凍脹的防凍層或設(shè)置隔離地上水泊隔離層，以保證路面不遭受凍害的破壞，延長使用壽命。收稿日期：２００７一０１—１２（上接第８頁）邊坡。及時(shí)填補(bǔ)邊坡的沖溝，及時(shí)清除可能滑塌的土石方，保持邊坡的平順；加固邊坡，做好邊坡的綠化防護(hù)；清除表面風(fēng)化的軟質(zhì)巖層，用抹面、噴漿法防護(hù)；采用土工合成材料結(jié)合綠化、抹面或噴漿進(jìn)行防護(hù)。２．５碎落（１）碎落的原因路塹邊坡坡度較陡，巖石破碎和風(fēng)化嚴(yán)重，在振動(dòng)及水?１０?的浸蝕和沖刷下，塊狀碎屑沿坡面向下滾動(dòng)。（２）碎落的防治方法做好邊坡排水，不使地面或地下水浸蝕路基邊坡；修正邊坡，及時(shí)填補(bǔ)邊坡的沖溝，及時(shí)清除可能滑塌的土石方，保持邊坡的平順；加固邊坡，做好邊坡的綠化防護(hù)；清除表面風(fēng)化的軟質(zhì)