高速公路路面設(shè)計(jì)的探討

聶 華

(綏陽縣交通運(yùn)輸局)

本項(xiàng)目為設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度21.5 m 的四車道高速公路。設(shè)計(jì)根據(jù)《工可報(bào)告》及其《補(bǔ)充報(bào)告》平均交通量進(jìn)行計(jì)算。

1 路面設(shè)計(jì)原則

路面設(shè)計(jì)根據(jù)交通量及其組成情況和公路等級(jí)、使用功能、當(dāng)?shù)夭牧?、氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，結(jié)合本地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則，結(jié)合路基進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

考慮到施工方便，排水順暢，以及交通長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，硬路肩路面結(jié)構(gòu)采用同行車道一致的結(jié)構(gòu)。路面采用瀝青混凝土，路基路面一次建成;各路面結(jié)構(gòu)段之間設(shè)置過渡段。

2 路面設(shè)計(jì)界面

路面設(shè)計(jì)包括。

路基段路床頂面以上的路面結(jié)構(gòu)。

互通式立交區(qū)主線、匝道及收費(fèi)廣場(chǎng)路面以及分離式立交、通道、老路改移、支線等路面數(shù)量計(jì)入本冊(cè)。

對(duì)構(gòu)造物之間路基長(zhǎng)度小于50 m 的路段采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。

收費(fèi)廣場(chǎng)采用鋼筋水泥混凝土路面;通道路面采用水泥混凝土路面。

各路面結(jié)構(gòu)類型之間設(shè)置過渡段。

橋梁路段橋面(含橋頭搭板)水泥混凝土頂面的瀝青鋪裝層;隧道路段水泥混凝土基層、平整層的瀝青鋪裝層。

收費(fèi)廣場(chǎng)、硬路肩外側(cè)的停車區(qū)、服務(wù)區(qū)等附屬設(shè)施的路面工程數(shù)量納入相應(yīng)各項(xiàng)工程內(nèi)。

3 設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01－2003;

(2)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D50－2006;

(3)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40－2004;

(4)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D40－2002;

(5)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ 018－97;

(6)公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》JTJ003－86;

(7)公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ/T006－98;

(8)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40－2004;

(9)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTJ052－2000;

(10)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034－2000;(11)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F30－2003;

(12)《貴州省駕歐至荔波高速公路工程可行性研究報(bào)告》。

4 路面設(shè)計(jì)參數(shù)

該項(xiàng)目位于V3(貴州山地過濕區(qū))。軸載采用BZZ－100 中等交通等級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限15年。交通量的計(jì)算依據(jù)《工可》及相關(guān)資料所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行。以2015年為設(shè)計(jì)基年?；ネㄔ训缆访娼Y(jié)構(gòu)按瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)，累計(jì)當(dāng)量軸載按最大交通量匝道計(jì)算。路面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)層參數(shù)詳見表1。

表1 路面設(shè)計(jì)參數(shù)表

表2 路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)表

5 路面材料

5.1 材料選擇

路面主要材料按因地制宜、經(jīng)久耐用、節(jié)約投資的原則選擇，主要材料如下。

(1)瀝青采用70 號(hào)A 級(jí)道路石油瀝青(中、下面層用)和SBS 改性瀝青(表面層用)。

(2)根據(jù)黔高總司紀(jì)要［2011］205 號(hào)要求，本項(xiàng)目“路面上面層骨料采用沿線優(yōu)質(zhì)灰?guī)r”。

(3)中、下面層用粗集料，設(shè)計(jì)主要從沿線料場(chǎng)開采或采購。

(4)基層用集料，主要從沿線料場(chǎng)開采或采購。

(5)瀝青面層用細(xì)集料，采用優(yōu)質(zhì)灰?guī)r加工，不得使用加工橋涵混凝土碎石的邊腳料－石屑。

(6)水泥混凝土路面用粗集料采用強(qiáng)度不小于60 MPa的硬質(zhì)灰?guī)r，細(xì)集料應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)灰?guī)r加工成的機(jī)制砂。

(7)瀝青路面用礦粉采用不含雜石的灰?guī)r研磨，礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出。

5.2 混合料組成設(shè)計(jì)及技術(shù)要求

(1)表面層瀝青混凝土

表面層采用細(xì)粒式改性瀝青混凝土(AC－13)，其集料采用玄武巖加工，礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)。瀝青混合料配合比必須進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)后確定，以確保合適的改性瀝青用量及礦料級(jí)配，瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)或相關(guān)規(guī)范要求。

表3 AC－13 級(jí)配組成值

(2)中、下面層瀝青混凝土

中面層采用AC－20C，粗集料采用石灰?guī)r。礦料級(jí)配范圍應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)表5.3.2－2 中的規(guī)定。下面層采用AC－25C，粗集料采用石灰?guī)r。礦料級(jí)配范圍應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)表5.3.2－1、5.3.2－2 中的規(guī)定。

表4 熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)

表5 瀝青混合料級(jí)配組成值

(3)透層、粘層、稀漿封層

①透層采用慢裂陽離子噴灑用乳化瀝青，粘層采用快裂陽離子噴灑用乳化瀝青。透層采用PC－2 型，粘層采用PC－3 型，須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)表4.3.1，4.3.2 的質(zhì)量要求和表9.1.4，9.2.3 中規(guī)格和用量要求。

②稀漿封層采用慢裂或中裂拌和乳化瀝青BC－1 型，須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)表4.3.1，4.3.2 的質(zhì)量要求和表6.5.5，6.5.6 中礦料級(jí)配及混合料技術(shù)要求。

(4)水泥穩(wěn)定碎石

水泥穩(wěn)定碎石集料級(jí)配應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50－2006)表6.1.6－2 中骨架密實(shí)型級(jí)配范圍的規(guī)定，其壓碎值不大于30%。7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3 ～4 MPa。

表6 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍

(5)級(jí)配碎石

級(jí)配碎石集料級(jí)配應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034－2000)表6.2.7 中2 號(hào)級(jí)配的規(guī)定，其壓碎值不大于30%。

(6)水泥混凝土

收費(fèi)廣場(chǎng)、隧道及通道采用水泥混凝土路面。材料技術(shù)要求符合《公路水泥混凝土路面路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40－2002)，水泥混凝土的28 天齡期設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度:主線、互通匝道收費(fèi)廣場(chǎng)、隧道路面設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度fcm≥5.0 MPa;通道路面設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度fcm≥4.0 MPa。

(7)橋隧鋪裝層防水

為確保橋面、小于1 km 隧道全段、大于1 km 隧道(下坡隧道入口300 m，上坡隧道出口300 m)防水質(zhì)量和加強(qiáng)瀝青混凝土與橋面的連接，對(duì)所有橋面、長(zhǎng)隧道入口均要求進(jìn)行防水工程施工。施工前要求采用全自動(dòng)封閉式打砂機(jī)對(duì)界面進(jìn)行噴砂打磨，保證界面清潔、平整和干燥，噴涂要求均勻，無氣泡、表面不流淌，無堆積現(xiàn)象。防水材料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下。

表8 防水材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6 路面結(jié)構(gòu)方案及表面層集料選擇

6.1 路面類型比選

路面面層主要有瀝青混凝土和水泥混凝土兩大類型，瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面在技術(shù)上各有其優(yōu)缺點(diǎn)，強(qiáng)度上均能滿足高速公路的需要。

本項(xiàng)目處于山嶺重丘區(qū)，頻繁的高填深挖使得路基不均勻沉降難免出現(xiàn)，水泥混凝土路面是剛性路面，對(duì)變形的適應(yīng)能力遠(yuǎn)不及瀝青混凝土路面，對(duì)路基不均勻沉降也很敏感，極易產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)、裂縫和斷板等病害，而且破壞后修復(fù)困難。而瀝青混凝土路面平整度好、噪音小、行車舒適性好、不反光、施工養(yǎng)護(hù)維修方便、對(duì)路基變形的適應(yīng)性強(qiáng)，具有耐磨、孔隙率小、抗疲勞、高溫抗車轍、低溫抗開裂的優(yōu)點(diǎn)，適用于本項(xiàng)目山區(qū)公路的特點(diǎn)。

綜合比較，由于本路段位于山區(qū)，氣候?qū)返挠绊戄^大，瀝青混凝土路面對(duì)路基變形的適應(yīng)性強(qiáng)，本項(xiàng)目路面面層采用瀝青混凝土路面。

6.2 下面層(ATB－25 和AC－25C)比較

AC－25C 為密級(jí)配瀝青混凝土，空隙率3.5% ～4.0%之間，能有效防止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，同時(shí)有較好的耐久性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性;ATB－25 為瀝青穩(wěn)定碎石空隙率4.5%左右，密水性較AC－25C 差，同時(shí)模量較AC－25C 低，因此對(duì)于相同的交通量，ATB－25 較AC－25C 應(yīng)設(shè)計(jì)更大的厚度;ATB－25 耐久性一般，但相比AC－25C 能更好的防止水泥碎石穩(wěn)定基層產(chǎn)生的反射裂縫。

從經(jīng)濟(jì)方面比較，ATB－25 與AC－25C 都屬于熱拌瀝青混合料，都采用同類型的灰?guī)r集料，生產(chǎn)拌合工藝相差無多，其最大的差別在于ATB－25 比AC－25C 的瀝青用量約低0.5 個(gè)百分點(diǎn)，然而在滿足相同交通荷載的情況下，ATB－25 要比AC－25C 厚2 cm 左右，因此綜合考慮其造價(jià)相差并不大。

目前貴州省高速公路多采用AC－25C 作為下面層，以ATB－25 作為下面層的情況僅在少量試驗(yàn)路上出現(xiàn)過，其使用效果以及在貴州地區(qū)的適應(yīng)性有待進(jìn)一步觀測(cè)研究，因此該高速公路下面層選擇傳統(tǒng)的AC－25C 密級(jí)配瀝青混凝土。

6.3 基層選擇

水泥穩(wěn)定碎石基層是高速公路中常用的一種半剛性結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度和抗壓回彈模量都較高、水穩(wěn)定性好，施工工藝成熟，結(jié)合項(xiàng)目沿線料較多，便于就地取材，易于機(jī)械化施工。在貴州地區(qū)石料來源又比較豐富，水泥供應(yīng)也比較充足，因此優(yōu)先采用。

6.4 推薦方案的確定

經(jīng)綜合比選，推薦方案路面結(jié)構(gòu)采用表面層4 cmAC－13+中面層6 cmAC－20C+下面層8 cmAC－25C+基層35 cm 水泥穩(wěn)定碎石+底基層15 cm 級(jí)配碎石，總厚度68 cm。

6.5 路面表面層材料選擇

貴州省荔波至駕歐高速公路初步設(shè)計(jì)外業(yè)驗(yàn)收會(huì)議紀(jì)要(黔高總司紀(jì)要［2011］205 號(hào))中明確:“路面上面層骨料采用沿線優(yōu)質(zhì)灰?guī)r”。據(jù)此要求，沿線共選擇灰?guī)r料場(chǎng)6 處進(jìn)行原材料試驗(yàn)，目前毛體積密度、吸水率、壓碎值、飽和抗壓強(qiáng)度、粘附性等指標(biāo)試驗(yàn)均以完成，磨光值指標(biāo)試驗(yàn)尚在進(jìn)行中，后期將綜合各項(xiàng)原材料性能指標(biāo)，對(duì)沿線灰?guī)r料場(chǎng)進(jìn)行比選和推薦。

［1］公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01－2003)［S］.

［2］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50－2006)［S］.

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

［4］公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40－2002)［S］.