黃家圩道路路面結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)材料分析

蒯慕寧

(南京市下關(guān)區(qū)市政工程建設(shè)管理處，江蘇南京 210008)

1 概述

我國現(xiàn)在常用的路面結(jié)構(gòu)類型主要有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩種類型，路面瀝青面層材料主要有AC型瀝青混合料、OGFC型瀝青混合料、SMA型瀝青混合料等，常用路面基層有水泥穩(wěn)定碎石、二灰碎石等半剛性基層，底基層常用石灰穩(wěn)定土底基層、低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層、水泥石灰穩(wěn)定土底基層等。充分了解各種路面結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)材料特點和適用范圍，在實際工程項目中合理選擇路面結(jié)構(gòu)類型和路面材料，才能確保工程質(zhì)量安全、經(jīng)濟合理、堅固耐久。

2 工程概況

黃家圩路北上道路工程位于南京市下關(guān)區(qū)東部，北起幕府東路，南至和燕路，全長約2 300 m，幕府東路至北固山路段規(guī)劃道路路幅寬度40 m，北固山路至和燕路段規(guī)劃道路路幅寬度35 m，本道路是主城區(qū)內(nèi)規(guī)劃的南北向城市次干路，設(shè)計時速50 km/h。

3 路面結(jié)構(gòu)類型

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果，充分考慮項目所在區(qū)域的城市規(guī)劃布局、綜合運輸體系和遠期發(fā)展等，結(jié)合項目沿線的氣候、水文、地質(zhì)條件及筑路材料等，參考本地區(qū)經(jīng)驗，對路面方案進行綜合分析，擬定了瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面兩大方案。

3.1 瀝青混凝土路面

瀝青混凝土路面具有對路堤變形適應(yīng)性強、便于維修養(yǎng)護;路面平整、行車舒適、噪聲較小;具有足夠的強度和耐久性;隨著材料和工藝的不斷改進，對大交通量的適應(yīng)能力也越來越強。

3.2 水泥混凝土路面

水泥混凝土路面在地質(zhì)條件較好時使用壽命長，路面強度高，耐久性好，特別適用重型車輛密集的高速公路。但其對路基變形適應(yīng)性差，不能較好地適應(yīng)不良地質(zhì)路段路基的不均勻沉降，易導(dǎo)致路面破壞，破壞后難以修復(fù);施工工藝復(fù)雜，特別是接縫處理工藝還不成熟，嵌縫材料也不夠理想，這些都是導(dǎo)致路面早期破壞的重要原因。另外，從我國已建的水泥混凝土路面的使用情況來看，錯臺、唧泥、斷板等問題已暴露出來，路面早期破壞嚴重，給養(yǎng)護工作帶來極大困難。

瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，在路用性能方面各有其優(yōu)缺點，綜合比較詳見表1。

作為城市道路路面結(jié)構(gòu)，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面各有其優(yōu)缺點。考慮本項目未來交通量大，尤其是地塊開發(fā)初期，重載車輛較多，且考慮到后期養(yǎng)護維修方便，推薦采用瀝青混凝土路面。

表1 瀝青路面與水泥混凝土路面的比較表

4 路面結(jié)構(gòu)材料

4.1 面層

為便于確定表面層混合料組成，現(xiàn)將目前普遍用于抗滑表層的三類混合料從路用性能、施工難度和初期造價進行比較，見表2。

表2 抗滑磨耗層方案比較表

1)AC型。原公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范中規(guī)定有抗滑表層AK類瀝青混合料類型。JTG D50-2006公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范中提出了AC型瀝青混合料，它是AK-13A瀝青混合料的改進型。將AK型瀝青混合料空隙率由4%～10%降低為3%～5%，將馬歇爾試驗擊實次數(shù)從50次提高到75次，現(xiàn)場空隙率要求小于7%，將原空隙率較大的抗滑面層AK型向密實型調(diào)整，連續(xù)級配AC型向S型調(diào)整。改進AC型屬于“S”型級配，瀝青混合料施工中較少離析，礦料間隙率VMA較大，混合料呈嵌擠結(jié)構(gòu)，提高了路面抗車轍能力。

2)OGFC型。OGFC型排水表面層(即開級配透水防滑磨耗層)，通常由大量單一尺寸粗粒料配合少許細粒料組成的跳躍級配。由于OGFC具有多孔結(jié)構(gòu)并在混合料內(nèi)形成連通的空隙，這種瀝青混合料能有效增加路面抗滑性，減少雨天夜間行車車燈照射路面水膜所反射的眩光，減少水霧及水花四濺的現(xiàn)象，提高雨天道路能見度和路標清晰度。同時，OGFC采用高粘度瀝青并添加纖維穩(wěn)定劑，具有了較好的穩(wěn)定性和耐久性。但多孔隙的特性導(dǎo)致耐久性差。級配偏細，其內(nèi)含孔隙容易被灰塵或砂石填塞而降低其透水性，被砂石淤積的孔隙所承接的水氣加速瀝青的老化，甚至導(dǎo)致OGFC與下層混合料分離的破壞情形。開放級配瀝青混合料缺乏細料，容易發(fā)生瀝青流失的現(xiàn)象，造成瀝青含量的降低，使得瀝青混合料中的粒料顆粒極易因交通荷重或摩擦而產(chǎn)生剝脫、分離的狀況。

3)SMA型。SMA型具有優(yōu)良的路用性能，這主要是因為SMA混合料在組成上與OGFC混合料有很大不同，它由大量粗集料(粒徑大于2.36 mm)、較多的瀝青結(jié)合料和礦質(zhì)填料(礦粉)以及少量細集料(機制砂)和纖維穩(wěn)定劑組成，致使SMA有較大的內(nèi)摩擦角和粘聚力。大量的粗集料構(gòu)成堅固的骨架結(jié)構(gòu)，即石—石嵌擠結(jié)構(gòu)(粗集料間相互接觸)，使其具有良好的高溫抗車轍變形的能力，而由瀝青、填料、穩(wěn)定劑和細集料組成的瀝青瑪脂(膠泥)填充粗集料骨架的空隙，混合料密實，抗水損害能力強，且由于瀝青結(jié)合料用量的大大提高，從而保證了瀝青路面的耐久性及抗開裂的性能。

4)面層材料選擇。由于項目區(qū)降雨極為豐富，夏季炎熱期長且溫度高，實際運營期間貨車超載及重載現(xiàn)象普遍。為全面提高和改善瀝青路面的路用性能和服務(wù)水平，減少瀝青路面的早期破壞，全線表面層采用AC-13C，瀝青采用改性瀝青。

考慮本項目重車多的特點，同時為了防止瀝青路面早期水損害，下面層選用骨架密實型級配(AC-20C)，以提高其抗車轍能力、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性。

4.2 基層

基層是路面結(jié)構(gòu)中的重要承載層，主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂向力，并擴散到下面的土基中，起到擴散路面荷載、減少路面的變形，防止和減緩路面病害的出現(xiàn)作用?；鶎哟蠖嗖捎盟喾€(wěn)定碎石或二灰穩(wěn)定碎石。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟合理性、保護路面結(jié)構(gòu)層的原則，擬定水泥穩(wěn)定碎石、二灰穩(wěn)定碎石兩個方案。

1)水泥穩(wěn)定碎石基層。

水泥穩(wěn)定碎石基層早期強度高、水穩(wěn)定性較好，強度及模量隨著齡期的增加而逐漸增長，且回彈模量平均值高于二灰碎石，在國內(nèi)許多省份大規(guī)模應(yīng)用，技術(shù)工藝已經(jīng)成熟。

水泥穩(wěn)定碎石基層對水泥用量、含水量控制和養(yǎng)護要求較高，水泥穩(wěn)定碎石基層造價比二灰碎石略高。

2)二灰碎石基層。

江蘇省對二灰碎石的配合比設(shè)計、抗裂性有比較深入的研究，施工工藝也比較成熟。二灰碎石造價低、材料普遍。

二灰碎石基層會產(chǎn)生溫縮、干縮裂縫，使路面產(chǎn)生反射裂縫，影響路面使用壽命。特別是二灰碎石水穩(wěn)定性差，雨水滲入基層后，在交通荷載作用下，會產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象，導(dǎo)致基層強度降低，路面加速破壞。另外由于二灰碎石成型時間較長，對于施工組織不利，施工季節(jié)較晚時，必須采取覆蓋措施過冬，產(chǎn)生污染并增加工程投資。

3)基層選擇。

考慮到本項目區(qū)域的先期建成的道路，在葫蘆套地區(qū)開發(fā)初期將被用做后期道路建設(shè)及后續(xù)開發(fā)建設(shè)的施工通道，本項目建成后將有大量載重運輸車輛行駛，對路面結(jié)構(gòu)的強度尤其是早期結(jié)構(gòu)強度要求高，因此路面基層推薦采用水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層。

4.3 底基層

底基層是分布荷載的重要層次，它使交通荷載在路基中的應(yīng)力降低至可以承受的程度，起到路基和基層的分隔層作用。按受力特性和結(jié)構(gòu)層經(jīng)濟合理的原則，多數(shù)主干道采用結(jié)合料穩(wěn)定的粒料及穩(wěn)定細粒土，擬定低劑量水泥穩(wěn)定碎石、水泥石灰穩(wěn)定土與石灰穩(wěn)定土三個方案。

1)低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

低劑量水泥穩(wěn)定碎石為近年來被廣泛應(yīng)用的一種底基層結(jié)構(gòu)，水泥摻灰量一般為3%～3.5%，其強度高、水穩(wěn)性好，與基層材料相同，便于機械化施工。

2)水泥石灰穩(wěn)定土底基層。

水泥石灰穩(wěn)定土具有良好的整體性，足夠的力學(xué)強度，較好的抗水性和耐凍性，初期輕度高等優(yōu)點，而且強度隨齡期增長而增長，但易會出現(xiàn)溫縮、干縮現(xiàn)象。

3)石灰穩(wěn)定土底基層。

石灰穩(wěn)定土具有造價低，較高的抗壓強度，同時具有一定的抗彎拉強度，而且隨著齡期的增長強度逐漸增加，但其7 d無側(cè)限抗壓強度難以達到規(guī)范要求的0.8 MPa。

4)底基層選擇。

綜合比較三種底基層材料，石灰穩(wěn)定土在技術(shù)、經(jīng)濟方面有一定優(yōu)勢，推薦采用石灰穩(wěn)定土底基層。

5 結(jié)語

作為城市道路路面結(jié)構(gòu)，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面各有其優(yōu)缺點。路面結(jié)構(gòu)類型選定時應(yīng)結(jié)合項目未來交通量、工程地質(zhì)、項目所處區(qū)域位置降水量特點、道路后期養(yǎng)護、行車舒適性以及項目的允許資金情況，合理選擇路面結(jié)構(gòu)類型及路面材料，確保道路的經(jīng)濟、合理、安全。

［1］CJJ 37-2012，城市道路工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］CJJ 169-2012，城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］JTG D50-2006，公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］JTG D30-2004，公路路基設(shè)計規(guī)范［S］.