道路改造工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

道路改造工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

王振（浙江科欣工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司浙江杭州310015）周旭（北京市市政專業(yè)設(shè)計(jì)院股份公司浙江分公司浙江杭州310015）

王振：13656649395杭州市拱墅區(qū)祥園路37號北軟中天園218室周旭：13989826987杭州市拱墅區(qū)祥園路37號北軟中天園220室

摘要：在分析了道路改造工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的重要性和必要性后，

根據(jù)瀝青混凝土路面使用性能設(shè)計(jì)要求，結(jié)合自我實(shí)際設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，對道路改造瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真分析研究。最后，研究了不同加鋪層厚度層底拉應(yīng)力關(guān)系曲線圖，確保道路改造設(shè)計(jì)方案具有較高性能和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：道路改造；瀝青路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

瀝青混凝土路面由于其具有行車舒適性高、噪音小、施工周期短以及養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在新建和改造道路中得到廣泛推廣應(yīng)用。但由于受投資資金、建設(shè)技術(shù)水平、設(shè)計(jì)方案、綜合養(yǎng)護(hù)水平等因素的影響，從已建的瀝青路面的使用效果來看，瀝青混凝土路面普遍存在達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命，有些使用頻率較高的道路甚至在其投入使用后不到兩三年就需要進(jìn)行大面積增改翻修，從而大大降低了道路投資和后期運(yùn)營維護(hù)的社會經(jīng)濟(jì)效益。影響瀝青混凝土路面使用壽命的因素是多方面的，但也有不少工程是由設(shè)計(jì)過程中沒有充分結(jié)合工程實(shí)際情況，所采用的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)等不合理引起，從而造成道路在實(shí)際使用過程中其性能得不到充分發(fā)揮，引起性能上的缺陷。因此，對瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行歸納總結(jié)，并結(jié)合相應(yīng)工作經(jīng)驗(yàn)，提出一些改進(jìn)性建議和措施對瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，就顯得非常有工程實(shí)踐意義[1]。

1瀝青混凝土路面使用性能設(shè)計(jì)要求

在瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要使瀝青路面在實(shí)際使用過程中具有良好的使用性能以滿足道路安全舒適的行車要求，并能夠減少使用中的路面損壞量，瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足道路路面的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性、平整性等性能技術(shù)指標(biāo)要求。

1.1強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)要求

瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中，其結(jié)構(gòu)層的材料和路基填料必須具有足

夠的強(qiáng)度和剛度，確保路面在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的行車荷載條件下不會產(chǎn)生大的變形或位移，從而有效防止或減少瀝青路面過早出現(xiàn)開裂、坑槽、滑移、沉陷等破壞問題，有效提高路面綜合使用性能水平。

1.2穩(wěn)定性和耐久性設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層的材料和路基填料必須具有足夠的穩(wěn)定性，確保瀝青路面在設(shè)計(jì)使用年限范圍內(nèi)能夠承受溫度和水分變化、凍脹傷害、以及凍融循環(huán)作用等自然條件對路面性能的影響。

1.3路面平整性設(shè)計(jì)要求

為了提高瀝青路面的行車安全舒適性，必須確保路面具有非常良好的平整度。路面平整度不僅影響到道路的行車速度和舒適度，同時(shí)還會影響到瀝青路面結(jié)構(gòu)綜合使用性能和耐久度，其主要與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、各結(jié)構(gòu)層的使用材料、路基填料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能等有關(guān)，同時(shí)還與道路的施工質(zhì)量和綜合養(yǎng)護(hù)情況有關(guān)。瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，除了要保證路面有良好平整性外，還應(yīng)具有一定的粗糙度，以確保車輛在各種氣候條件下能夠高速安全穩(wěn)定行駛。

2改造道路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)分析

道路在技術(shù)升級改造和大修過程中，合理選擇和安排設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的層次，是確保整個(gè)瀝青路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)承受設(shè)計(jì)行車荷載和各種自然因素綜合作用下具有良好使用性能的重要基礎(chǔ)保證，同時(shí)也是瀝青路面性能發(fā)揮最大化和路面結(jié)構(gòu)建設(shè)施工合理經(jīng)濟(jì)化的重要技術(shù)支撐。瀝青路面面層由于在使用過程中會直接承受行車和各種自然因素的反復(fù)循環(huán)作用，必須要求其具有非常良好的高強(qiáng)度(抗拉和抗剪切)、耐磨耗、耐久性、抗滑性、熱穩(wěn)性、以及不透水性,因此，實(shí)際道路改造設(shè)計(jì)過程中，通常選用粘結(jié)力較強(qiáng)的結(jié)合料和強(qiáng)度較高的集料作為路面的面層材料。從大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和道路建設(shè)實(shí)踐可知，改造道路瀝青面層通�？梢苑譃閱螌印㈦p層、甚至三層等結(jié)構(gòu)，其中雙層結(jié)構(gòu)又可以分為表面層和下面層；三層結(jié)構(gòu)又可以分為表面層、中面層、以及下面層。瀝青路面表面層應(yīng)具有非常良好的平整密實(shí)度、抗滑耐磨性、以及抗裂耐久性；中面層和下面層應(yīng)具有非常良好的高溫抗車轍性、抗剪切性、密實(shí)度、以及不透水性，同時(shí)下面層還應(yīng)具有非常良好的耐疲勞開裂性能。瀝青路面表面層的類型結(jié)構(gòu)及性能水平應(yīng)與道路的等級、使用性能要求、以及交通等級等技術(shù)指標(biāo)相匹配[2]。瀝青路

面基層主要承受由面層向下傳遞的車輛豎向荷載作用力，并將其擴(kuò)散到瀝青路面墊層或土基中，因此，路面基層必須具有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以確保高速行車安全和行車舒適性要求�；鶎討�(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)卦�材料、交通運(yùn)輸量、運(yùn)輸負(fù)荷類型、氣候地質(zhì)條件、筑路原材料、以及路基水文等條件進(jìn)行綜合考慮，選擇技術(shù)安全合理、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的瀝青路面結(jié)構(gòu)層。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)性、技術(shù)性均比較強(qiáng)的綜合性工作，除了要有豐富的設(shè)計(jì)知識體系外，還要有非常強(qiáng)的實(shí)際道路改造設(shè)計(jì)、施工建設(shè)等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確保路面具有非常良好的綜合使用性能水平。

2.1嚴(yán)謹(jǐn)進(jìn)行瀝青面層結(jié)構(gòu)組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)

從大量道路改造過程實(shí)際設(shè)計(jì)方案、應(yīng)用效果可知，結(jié)合道路實(shí)際交通量而言，如城市支路如果技術(shù)能夠滿足，從經(jīng)濟(jì)性方面來看，可以采用單層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；對于城市次干路及以上等級的道路通常應(yīng)采取雙層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對于交通量特別大、性能等級要求較高的主干路和快速路則應(yīng)采取三層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。對于城市主干路而言，在交通量、性能技術(shù)要求非常相近的情況下，有的設(shè)計(jì)人員采用兩層式結(jié)構(gòu)，有的則采用三層式結(jié)構(gòu)，兩者間的厚度相差在3cm以上，使得工程施工建設(shè)完成后要么偏薄，路面容易發(fā)生早期損壞等不利現(xiàn)象；要么偏厚，從而大大降低工程總體投資經(jīng)濟(jì)效益水平。因此，在路面結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)過程中，要充分結(jié)合工程實(shí)際及鄰近地區(qū)相應(yīng)工程的成功經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)進(jìn)行瀝青面層結(jié)構(gòu)組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，杜絕隨意性設(shè)計(jì)等造成工程投資的大量浪費(fèi)和為后期運(yùn)營埋下巨大安全隱患。

2.2要重視最小壓實(shí)厚度

在路面瀝青層厚度的擬定過程中，要重視最小壓實(shí)厚度對路面性能的影響，從而確保設(shè)計(jì)方案中各層瀝青混合料在實(shí)際施工中，能夠形成均勻而壓實(shí)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層次。從道路改造相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求可知，瀝青路面各層設(shè)計(jì)厚度不宜小于3倍混合料的公稱最大粒徑要求。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，很多沒有達(dá)到上述技術(shù)指標(biāo)要求，如當(dāng)瀝青層設(shè)計(jì)為12cm時(shí)，上面層通常設(shè)計(jì)成5cm中粒式AC-16，而下面層則設(shè)計(jì)成7cm粗粒式AC-25，這樣的設(shè)計(jì)方案就不能滿足“3倍”技術(shù)指標(biāo)要求。因此，在實(shí)際結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求設(shè)計(jì)各層厚度。

2.3設(shè)計(jì)科學(xué)合理的路面基層結(jié)構(gòu)

在路面基層厚度設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足瀝青路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度要求，還應(yīng)考慮施工過程中分層壓實(shí)的效果。如設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)25cm厚的一層基層，這樣厚的一層基層在實(shí)際施工過程中難度較大，難以壓實(shí)。若分為12cm+13cm兩層結(jié)構(gòu)則單層會太薄，導(dǎo)致基層在施工過程中產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)開裂等不利情況，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的路面基層結(jié)構(gòu)[3]。

3瀝青層底拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于路面瀝青層底拉應(yīng)力驗(yàn)算計(jì)算相當(dāng)繁瑣，很多工程在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中沒有進(jìn)行嚴(yán)格的加鋪層層底拉應(yīng)變的驗(yàn)算。在結(jié)合很多實(shí)際設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合相應(yīng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，分析總結(jié)得到不同加鋪層厚度層底拉應(yīng)力關(guān)系如圖1所示：

圖1不同加鋪層厚度層底拉應(yīng)力關(guān)系曲線圖

從圖1可知，將需要改造的道路勘測一個(gè)整體，通過相應(yīng)的計(jì)算公式可以得到不同厚度的當(dāng)量回彈模量（注：路面瀝青層的模量按15℃計(jì)算，統(tǒng)一取值為1600MPa，則可以獲得加鋪瀝青面層不同厚度的底拉應(yīng)力。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，按照圖1即可以查得在不同地基模量和不同層厚情況下，瀝青路面層底的拉應(yīng)力大小，從而確保瀝青路面具有較高性能水平。

4結(jié)束語

舊道路進(jìn)行技術(shù)升級改造和大修設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及其改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求等各個(gè)方面。在瀝青路面結(jié)構(gòu)組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要充分

結(jié)合當(dāng)?shù)卦�材料、交通運(yùn)輸量、運(yùn)輸負(fù)荷類型、氣候地質(zhì)條件、筑路原材料、以及路基水文等條件進(jìn)行綜合考慮，選擇技術(shù)安全合理、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)方案，確保道路改造設(shè)計(jì)方案具有較高性能和經(jīng)濟(jì)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ014-97[S].人民交通出版社,1997.

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[3]亮,穆雪野.公路改擴(kuò)建中瀝青舊路面的性能評價(jià)指標(biāo)研究[J].工程技術(shù),201*(17):83.

擴(kuò)展閱讀：瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)問題分析

瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)問題分析

摘要：隨著我國公路建設(shè)的迅速發(fā)展及技術(shù)的進(jìn)步,對公路工程質(zhì)量的要求也逐步提高，本文從路面設(shè)計(jì)交通荷載、軸載換算方法、路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)等進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：瀝青路面設(shè)計(jì)

由于瀝青砼路面較水泥砼路面具有平整、無接縫、行車舒適、耐磨、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便等眾多優(yōu)點(diǎn),因此在講究品質(zhì)的現(xiàn)階段,瀝青砼路面日益成為公路和城市市政道路路面結(jié)構(gòu)的選擇,在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)必須確定路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)主要包括路面結(jié)構(gòu)層的幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)，如泊松比、模量等，以確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。一、交通荷載1．輪壓和標(biāo)準(zhǔn)軸載

利用氣壓表對車輛現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)貨車壓力普遍超過0．7mpa，對于軸載超過10t的輪胎，胎壓一般在0.8～1.1mpa范圍內(nèi)，而且隨著軸重增加，胎壓也增大。交通部公路科研所《重載交通瀝青路面軸載換算研究總報(bào)告》表明，根據(jù)實(shí)際接地面積計(jì)算出來的輪胎接地壓力與輪胎內(nèi)壓并不相等。當(dāng)輪胎內(nèi)壓較低時(shí)，接地壓力比輪胎內(nèi)壓高；當(dāng)輪胎內(nèi)壓較高時(shí)，接地壓力低于輪胎內(nèi)壓。隨著輪胎荷載的提高，在輪胎內(nèi)壓大于0.7mpa時(shí)，試驗(yàn)的各級荷載作用下的輪胎內(nèi)壓均比接地壓力大。輪胎內(nèi)壓與接地壓力的差值和輪胎的

剛度有關(guān)，而輪胎剛度與輪胎的材料和其構(gòu)造有關(guān)，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為安全起見，一般以輪胎內(nèi)壓代替接地壓力。

由于作用在路面的設(shè)計(jì)荷載千變?nèi)f化，一般選用一種軸載作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)車載，其他各種車載按照一定的原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。而標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對路面的響應(yīng)較大、同時(shí)又能反映本國公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的總體軸載水平。為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和便于交通管理，各個(gè)國家對標(biāo)準(zhǔn)軸載均有明確的規(guī)定。我國根據(jù)公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的實(shí)際，公路與城市道路有關(guān)路面設(shè)計(jì)規(guī)范中均以100kn作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重。

接地壓力和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重是荷載設(shè)計(jì)的兩個(gè)最基本的參數(shù)。當(dāng)量圓形的半徑r確定:

r=(p/(π×p))1/2=(100×103/(3.14×0.7×106))1/2=21.30cm輪胎壓力大小對路面厚度的影響很大。計(jì)算表明，在結(jié)構(gòu)相同的剛性路面中，輪胎壓力增大70kpa，需增加板厚約0.5cm。主輪軸型式對路面厚度影響較大。計(jì)算表明，若車輛總質(zhì)量不變，主輪軸為單輪時(shí)的路面厚度為100％，則主輪軸為雙輪時(shí)路面厚度為80％，主輪軸為雙軸雙輪時(shí)路面厚度為60％。統(tǒng)計(jì)分析得出：兩輪中心距為1.5d。2.車道系數(shù)

輪跡橫向分布系數(shù)應(yīng)用到路面設(shè)計(jì)以前，還應(yīng)分析一下荷載作用下，輪跡以外一定范圍內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)中所引起的不同程度的疲勞損壞。計(jì)算表明，對于國內(nèi)典型瀝青路面結(jié)構(gòu)，在輪跡外50cm距離

友情提示：本文中關(guān)于《道路改造工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，道路改造工程中瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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