城市道路復合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

王 元 生

(北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082)

1 復合路面結(jié)構(gòu)特點

一般來說，道路的路面結(jié)構(gòu)可分為瀝青路面、水泥混凝土路面和砌塊路面三大類[1]，其中瀝青路面和水泥混凝土路面適用于各等級道路，砌塊路面主要適用于低等級道路、廣場及步行街等。

從使用的角度來看，不同的路面結(jié)構(gòu)具有不同的特征。瀝青路面具有行駛舒適、噪聲小、修補養(yǎng)護方便等優(yōu)點，但在平交路口及公交港灣處容易出現(xiàn)車轍，并且適應重載交通的能力有限。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)則具有剛度大、強度高、使用壽命長等特點，但同時也存在行駛舒適性差、修補困難等明顯缺點。

水泥混凝土剛性基層+瀝青混凝土柔性面層的復合路面結(jié)構(gòu)則結(jié)合了以上兩種路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，既具有滿足重載交通的要求，又可滿足行車的舒適性、養(yǎng)護維修方便、路面主體結(jié)構(gòu)使用壽命長，全壽命周期費用少等特點。

2 選擇復合路面的緣由

2.1 北京商務中心區(qū)核心區(qū)情況介紹

北京商務中心區(qū)核心區(qū)位于商務區(qū)最為核心的國貿(mào)區(qū)域，占地面積約30 hm2，規(guī)劃總建筑面積約410萬m2，其中地上建筑面積約270萬m2。

核心區(qū)地面規(guī)劃“井”字形市政道路、樓座及公共綠地。其中，在公共綠地和市政道路下進行綜合開發(fā)，設(shè)置公共空間與地塊地下層進行有機銜接。公共空間為地下5層，主要功能包括：商業(yè)、停車庫、地下輸配環(huán)、市政管廊及設(shè)備用房等，見圖1。

2.2 使用復合路面的主要緣由

1)預留給道路路面結(jié)構(gòu)的厚度小。

由于道路及公共綠地下為公共空間，并且公共空間為地下5層，埋深較大。因此，為降低施工期安全風險和節(jié)約工程投資，在滿足使用功能的條件下，一般盡量減小埋深。于是，留了道路路面結(jié)構(gòu)的厚度較小，本道路僅為40 cm左右。

2)施工期間作為施工便道使用，重載交通嚴重。

核心區(qū)內(nèi)部的道路不僅是規(guī)劃的市政道路，而且是核心區(qū)內(nèi)部地塊施工期間的臨時施工便道。由于核心區(qū)內(nèi)部建筑均為超高層，使用鋼結(jié)構(gòu)較為多。鋼結(jié)構(gòu)及建筑材料的運輸大多屬于重載交通。

3)路面結(jié)構(gòu)使用壽命期盡量長，維修保養(yǎng)時對公共空間的結(jié)構(gòu)影響小。

由于核心區(qū)道路路面結(jié)構(gòu)下直接是公共空間的結(jié)構(gòu)頂板，因此要求路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計年限盡量長。并且，在路面結(jié)構(gòu)大修時，需要對其下的公共空間結(jié)構(gòu)影響程度降低到最小。

基于以上因素，本次道路的路面結(jié)構(gòu)采用復合路面結(jié)構(gòu)，基層采用水泥混凝土面板，其上鋪設(shè)2層瀝青混凝土面層及應力吸收層。

3 復合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題

結(jié)合我單位在復合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工程實例及本道路設(shè)計中的具體體會，筆者認為在復合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重點關(guān)注以下幾點。

3.1 應力吸收層的選擇

對于復合路面結(jié)構(gòu)的面層，由于水泥混凝土基層接縫的存在，瀝青混凝土面層處于復雜的三維應力狀態(tài)，在溫差與荷載的反復作用下，接縫處會反復張開和縮小及豎向位移，瀝青層的應力超過其抗拉強度時就會引起開裂。水通過裂縫下滲，在瀝青路面下方水泥混凝土板上方積累，通過凍融、腐蝕混凝土板體，造成混凝土強度降低，出現(xiàn)板角斷裂、層狀剝落、坑洞等病害，進一步加速表面層的損壞，這是反射裂縫病害發(fā)展的主要原因。因此，處理好接縫處的反射裂縫是復合路面結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

在路面結(jié)構(gòu)的水泥混凝土基層與瀝青混凝土面層之間設(shè)置防裂夾層是目前防止和延緩反射裂縫的主要手段。早期主要通過設(shè)置土工格柵的方式來達到應力吸收的功效。例如，2002年左右江蘇省在寧通公路、204國道鹽城段、寧合公路南京段[2]的改造中，以及北京市在2000年和2001年長安街大修及二環(huán)路改造工程中，均采用在原水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)上設(shè)置一層土工格柵的方式達到應力吸收的作用。

我單位在2016年長安街大修工程設(shè)計中，路面結(jié)構(gòu)現(xiàn)場取芯結(jié)果表明，瀝青層重度和中度裂縫處格柵均已經(jīng)破壞，層間粘結(jié)性較差，發(fā)生剝離現(xiàn)象。因此，近年來對水泥混凝土的改造中多用橡膠瀝青應力吸收層的處理方式，并取得了較好的工程效果。

3.2 水泥混凝土基層的接縫設(shè)置

復合路面的水泥混凝土基層設(shè)計與水泥混凝土路面設(shè)計基本一致，接縫的設(shè)置是釋放應力、應變的主要措施，也是設(shè)計的重點。

混凝土路面中的接縫按照位置、功能及施工工序可進行不同分類，其中，根據(jù)接縫與道路的位置關(guān)系，可分為縱縫和橫縫兩類；按照接縫的功能可分為縮縫、脹縫兩類。此外，由于施工臨時中斷及每日施工結(jié)束還需設(shè)置施工縫。根據(jù)接縫施工時序及是否通厚，可分為“真縫”和“假縫”等。

為防止復合路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期破壞，合理設(shè)置脹縫及與脹縫臨近的縮縫是關(guān)鍵。脹縫的主要功能為釋放溫度應變對混凝土造成的擠壓破壞。脹縫量大小主要取決于溫度差(施工時的溫度與使用期最高溫度之差)、集料的膨脹性(線膨脹系數(shù))以及面層出現(xiàn)膨脹位移的活動區(qū)長度[3]。脹縫主要由可滑動的傳力桿、傳力桿支架及填縫板等組成。傳力桿的固定端和可滑移端需間隔對稱布置在脹縫兩側(cè)的混凝土面板中，如圖2所示。

對于兩道脹縫間的一段路面，由于溫度應變的因素，其位移量一般從路段中部向兩側(cè)脹縫方向呈現(xiàn)逐漸增加，因此，對于臨近脹縫兩側(cè)的縮縫應采用帶傳力桿的假縫形式顯得尤為重要。大量的工程案例明確驗證了該點的重要性，圖3為某復合路面結(jié)構(gòu)，由于臨近脹縫處的縮縫未設(shè)置傳力桿而造成明顯的反射裂縫。

3.3 本道路的路面結(jié)構(gòu)型式

基于以上的分析并結(jié)合路面結(jié)構(gòu)計算，本道路路面結(jié)構(gòu)最終采用：4 cm厚的細粒式瀝青混凝土AC-13C(表面層)+乳化瀝青粘層油(PC-3)+6 cm厚的中粒式瀝青混凝土AC-20C(下面層)+3 cm厚的防水粘結(jié)應力吸收層+17 cm～40 cm厚的水泥混凝土基層，如圖4所示。

4 結(jié)語

復合路面結(jié)構(gòu)常見于對現(xiàn)況水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)進行加鋪改造，在新建道路路面結(jié)構(gòu)中使用較少。本文從應力吸收層選擇和接縫設(shè)計等方面進行分析，對新建復合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的相關(guān)問題進行了探討。

[1] CJJ 169—2012,城鎮(zhèn)道路面結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 盧擁軍.瀝青混凝土加鋪層改造舊水泥混凝土路面若干問題的探討[J].公路,2002(12)：33-34.

[3] JTG D40—2011,公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)劃[S].