城市道路瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

陳光

摘要：道路瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量對于城市道路建設(shè)質(zhì)量影響很大，為了滿足城市道路施工質(zhì)量的的需要，我們應(yīng)基于道路瀝青路面結(jié)構(gòu)原理和優(yōu)缺點，通過對瀝青面層類型與厚度的選擇，對結(jié)構(gòu)層組合的有效優(yōu)化分析，以為現(xiàn)實道路瀝青路面施工提供一系列參考，從而提高實際道路施工的質(zhì)量效率。

關(guān)鍵詞：城市道路；瀝青路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU535 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

瀝青路面是一種用瀝青材料取代水泥而作為膠結(jié)料的路面結(jié)構(gòu)，瀝青材料主要用來修筑墊層、底基層、面層與各類基層。和以往的普通的混凝土路面相比來說，瀝青路面具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，比如行車舒適、振動小、表面平整、無接縫、燥聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、耐磨、適合進(jìn)行分期修建等，因此瀝青路面的應(yīng)用也越來越廣泛。

一．城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

在城市道路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般要遵循以下三個原則：

1.城市道路應(yīng)該具備較高的承載能力。

由于在道路路面上行駛的重型車輛多，車速快，這無疑給公路的承載力提出了更高的要求。在進(jìn)行路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分了解各個結(jié)構(gòu)層的材料特點、負(fù)荷應(yīng)力的變化規(guī)律以及各個層次材料的剛度和強(qiáng)度。

2.保證城市道路良好的穩(wěn)定性和耐久性

由于不同的地域，城市道路所面臨的自然環(huán)境也各不相同，因此要結(jié)合不同的氣候環(huán)境條件，合理的選擇材料和路面結(jié)構(gòu)，防止病害的發(fā)生。在一些氣候比較寒冷的地區(qū)，為了防止以無機(jī)結(jié)合料鋪成的基層遇冷干縮形成裂縫，應(yīng)該進(jìn)行瀝青面層材料與厚度的設(shè)計。在一些雨水較多，氣候潮濕的地方，則應(yīng)該重點防止車轍和水損害的發(fā)生。

3.在合理設(shè)計的基礎(chǔ)上注重更加經(jīng)濟(jì)的方案

我國的城市道路建設(shè)耗資巨大，為了盡量節(jié)約成本，應(yīng)該在重視技術(shù)可靠合理的基礎(chǔ)上，研究更加經(jīng)濟(jì)的設(shè)計方案，提高經(jīng)濟(jì)效益。

二．瀝青面層及厚度設(shè)計

1.瀝青材料

（1）面層的瀝青混合料

表面層是一個三向受壓的區(qū)域，在受力的形式上以剪應(yīng)力為主，表面層需要具有一定的溫度穩(wěn)定性和構(gòu)造的深度，以求滿足抗滑和抗車轍的性能要求，因此面層多采用中粒式瀝青混凝土；而采用空隙率較小的級配瀝青混凝土，則可以防水，抗裂，增加耐久性等方面都作用明顯。密級配混合料有AC混合料以及SMA混合料，因為現(xiàn)在的SMA混合料的造價較高，路面表面層普遍選用AC混合料，現(xiàn)在一般城市的快速路以及主干路的路面表面層一般都是選用中粒式ACl6(C)混合料。城市的次干路和以下等級的道路，表面層一般選用AC-13(C)混合料。這是因為選用粗型(AC-C)混合料提高抗轍能力，同時其本身具有比較優(yōu)良的抗車轍、防水以及抗開裂性能。

（2）中、下面層瀝青混合料

中面層的受力形式一般豎向受壓，變形以豎向壓縮變形為主；下面層受力狀態(tài)為雙向受拉，破壞形式上來說是以疲勞破壞為主。一般來說中面層厚度為50mm～80mm，宜選用粗型密實型瀝青混凝土AG20(C)，其主要是以最大粒徑為10mm的粗集料為主要的集料。下面層的厚度一般為60mm～90mm，適合選用以粗集料為主的粗型密實型瀝青混凝土AC25(C)，用來提高抗水損害的能力。

2.瀝青層厚度

在確定各種瀝青層的厚度時，需要應(yīng)使瀝青面層壓實層厚度與集料的最大公稱粒徑與相匹配。一旦瀝青面層的集料偏粗，同時其對應(yīng)的壓實層厚度也比較的薄，這樣就對壓實不利，容易使得集料被壓碎，因此一般來說瀝青層一層的厚度不應(yīng)該小于集料公稱最大徑的2.5倍～3倍。

三．基層和底基層

在半剛性的基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中，主要承受荷載的承重層是底基層和基層，因此基層必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性；同時還要防止由于半剛性基層而引起的瀝青路面的反射裂縫，因此在目前廣泛使用的幾類半剛性基層材料中，常被選作基層的是二灰穩(wěn)定粒料或水泥穩(wěn)定粒料，主要是因為其抗沖刷能力強(qiáng)收縮性小和表層不會軟化；而石灰穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性很差，用作基層是非常不合適的，作底基層還可以。同時考慮透水層的封水效果，基層的首選材料是水泥穩(wěn)定碎石。水泥穩(wěn)定碎石具有比較好的強(qiáng)度和剛度，抗沖刷能力強(qiáng)。

瀝青結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度是向下遞減的，所以結(jié)構(gòu)各層的材料應(yīng)該自上而下按照強(qiáng)度和剛度遞減的規(guī)律來安排，這樣可以使得材料得到充分的發(fā)揮。一般來說城市道路常用級配碎和砂石。從施工工藝方面考慮來確定半剛性基層、底基層的最小厚度，幾種常用的底基層和基層的最小施工厚度為15cm，適宜厚度為16cm～20cm。

在選取底基層、半剛性基層的厚度時，在考慮結(jié)構(gòu)受力滿足要求的前提下，還需要考慮施工的可行性。在一般情況下，一層鋪筑的厚度取15cm～20cm，分兩層鋪筑時厚度需要大于30cm～40cm。底基層、基層的厚度可綜合考慮，在滿足受力要求的同時又方便施工。

四．墊層或路基改善層

如果路基比較的潮濕或者是處在地下水位比較高的地段，一般需要設(shè)置排水墊層，常采取的材料有填砂、砂礫、碎石等滲水性材料，通過這樣的方式來加強(qiáng)路基排水。如果是在高液限黏土路段，這個時候的路基回彈模量一般都小于30MPa，通過設(shè)置路基改善層可以保證其承載力，具體一般是采取摻入石灰等固化材料或采取在路床頂層換填級配碎石，以及同時設(shè)置土工合成材料等綜合處治方法。在石方路塹，為了避免路基受裂隙水、泉眼等地下水的影響，宜在全斷面鋪設(shè)級配碎、礫石等滲水性材料作為排水墊層，。對于排水不良的土質(zhì)，一般采用級配碎石、砂礫等透水性比較良好的材料這樣不僅可以滿足路面結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，同時又可以滿足排水的需要。

五．瀝青路面結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計要求

為了保證路面結(jié)構(gòu)對相關(guān)荷載力的承受，我們要進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)路基環(huán)節(jié)的優(yōu)化，確保路基結(jié)構(gòu)設(shè)計的均勻性、科學(xué)性、穩(wěn)定性，以有利于日常路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。因為只有這樣才能避免路基因為過量的沉降變形而產(chǎn)生路面破壞的現(xiàn)象，保證路面結(jié)構(gòu)使用的耐久性。對于比較軟弱的路基可以采取加固的方法進(jìn)行處理，加固后使得沉降量滿足路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。

為了確保地下水位較高路基環(huán)節(jié)的進(jìn)行，我們要采取一系列措施，進(jìn)行路基標(biāo)高的有效設(shè)計，有利于保證路床土環(huán)節(jié)的有效運(yùn)行。我們可以進(jìn)行地下水水位降低與粗粒土材料的填充，以有利于突破設(shè)計標(biāo)高的局限性。合理的安排填筑的順序，選用優(yōu)質(zhì)填料，用來避免或減輕因為膨脹和收縮帶來的不均勻的變形。對于含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土以及液限大于50的高液限黏土一般不允許用來作為快速路和主干路的路床填料；塑性指數(shù)大于16及液限大于50的高液限粉土不能用作快速路和主干路的路床填料。

六. 瀝青路面的防水設(shè)計

1.防水設(shè)計

在進(jìn)行瀝青路面的結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計時，對于第一層，應(yīng)該將其看作是不透水層，如果不做此考慮，應(yīng)該另設(shè)防水層用于防水。

2.排水設(shè)計

理論上，進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)層的水會沿著基層的表面流向更低處，底層的面層材料一般是空隙率較大的瀝青碎石，這些空隙為水提供了通道，有利于水的外排。但是，即使能夠保證基層路面的強(qiáng)度以及界面的干凈，也無法完全防止在長期負(fù)荷壓力下滲入到面層的水分沿界向外排現(xiàn)象的發(fā)生。因此，要注意：

（1）將一層瀝青薄膜設(shè)置于基層表面上，能夠有效封閉基層，防止水的沖刷，同時也為水分提供了一個光滑的通道；

（2）如果高速路設(shè)置有中央分割帶，應(yīng)該安排相應(yīng)的縱向排水溝，不僅能夠排出路表的水，也有利于下滲水的排出；

（3）對于軟土地基，長時間的使用后，在路基沉降的作用下，路面的橫坡度會不斷減小，對此，應(yīng)該設(shè)計預(yù)拱度更高的路面橫坡值，便于水沿較大橫坡的基層向外排出。

結(jié)束語

在城市道路的設(shè)計研究中，瀝青路面憑借其優(yōu)點得到了比較廣泛的應(yīng)用，同時路面結(jié)構(gòu)以及其材料的研究也一直是道路設(shè)計研究的重點。在新技術(shù)和新材料層出不窮的今天，我們必須不斷改進(jìn)設(shè)計，并且廣泛的加以應(yīng)用，及時的吸取成功的工程實踐經(jīng)驗。

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