嘉興市城市道路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)研究

李明娟+王銳

【摘 要】我國(guó)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(guó)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(jì)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(jì)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(guó)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(jì)需花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。由于城市道路設(shè)計(jì)人員水平及對(duì)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(jì)及計(jì)算軟件的差異等，造成路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)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(jí)的典型城市道路的交通量和交通等級(jí)。本文結(jié)合道路現(xiàn)狀情況推薦不同等級(jí)城市道路在不同等級(jí)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(jì)提供參考。

2）土基等級(jí)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(jì)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(jí)，保證土基施工質(zhì)量對(duì)控制路面彎沉具有重要意義。

《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]規(guī)定：快速路和主干路路基頂面設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)采取某種處治措施提高路基回填模量?？焖俾泛椭鞲陕返穆坊鶓?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(duì)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(jì)

1.1 瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

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(duì)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(jí)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(jí)道路（不含小區(qū)道路）表面層均選用密級(jí)配粗型AC-C混合料，對(duì)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(jí)配粗型AC-C混合料，對(duì)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(jì)，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(jí)和交通量等情況設(shè)置不同厚度的級(jí)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(jí)配碎石墊層，其他等級(jí)城市道路設(shè)置15cm級(jí)配碎石墊層，輔道、非機(jī)動(dòng)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(chǎng)試驗(yàn)確定，對(duì)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(jì)指標(biāo)與厚度計(jì)算

1.2.1 瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)道路等級(jí)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(jì)指標(biāo)[3]。支路僅采用路表彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。

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

路表設(shè)計(jì)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(jí)、交通量、面層和基層類型及相關(guān)材料參數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定，在此不贅述。

1.2.2 瀝青路面厚度計(jì)算

新建瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)道路等級(jí)確定，本文中計(jì)算均按施工圖設(shè)計(jì)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(jì)經(jīng)驗(yàn)確定。

除客觀的設(shè)計(jì)資料外，路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的選取及土基回彈模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)的影響較大。路面材料設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)時(shí)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(jì)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(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)與厚度計(jì)算均采用東南大學(xué)開發(fā)的城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)（HPDS-2012）進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算過程不再贅述。

3 結(jié)論

城市道路路面結(jié)構(gòu)計(jì)算是城市道路設(shè)計(jì)的重要組成部分，直接決定著路面的使用壽命和造價(jià)。嘉興市城市道路典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要求結(jié)構(gòu)組合合理，在滿足瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下確定合適的厚度，方便施工的同時(shí)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(shí)，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(jì).試論城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].市政技術(shù)，2008，3（26）：176～181.

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

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

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

[責(zé)任編輯：張濤]