城市道路瀝青路面結構研究

摘 要：本文主要研究了城市道路瀝青路面的結構，內容包括瀝青路面的概述、優點，以及其進行結構組合設計時的原則，并且重點闡述了結構層組合、瀝青面層類型的選擇及厚度確定。基層、底基層材料選擇及厚度確定等，對城市道路瀝青路面的結構組合設計具有一定的參考價值。

關鍵詞：城市道路；瀝青路面結構；設計研究

1 引言

瀝青路面是一種用瀝青材料取代水泥而作為膠結料的路面結構，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良的性質，比如行車舒適、振動小、表面平整、無接縫、燥聲低、施工期短、養護維修簡便、耐磨、適合進行分期修建等，因此瀝青路面的應用也越來越廣泛。在進行城市道路瀝青路面結構設計時，應該滿足以下五個最基本的要求：①穩定性要求：穩定性主要是指溫度穩定性和水穩定性，在高溫情況下不致于產生永久變形，在低溫情況能抵抗開裂，水穩定性指的是瀝青路面在荷載和水的綜合作用下不會發生破壞的現象。②強度和剛度要求：剛度的要求是指路面在荷載的作用下不會產生過大的變形，強度的要求是指路面在荷載的作用下不會因為強度不夠而產生破壞或開裂。③平整性要求；路面需要保證一定的平整度，避免在車速較高的情況下產生過大的震動，進而影響到行車的舒適度和安全性。④耐久性要求：防止在較低的荷載的反復作用下而發生疲勞破壞，影響路面的施工。⑤抗滑性要求：保證車輪與路面有一定的摩擦力，避免產生車輛打滑和滑溜，從而保證行車的安全。

2 瀝青路面結構層組合設計的要求

如果在進行瀝青路面結構設計是要求經濟合理，必須做到以下的幾點要求：①前提是結構組合設計：在進行路面結構設計之前，必須進行一些前期的調差工作，一般包括氣候、地質環境和水文狀況，并且需要結合當地的材料供應的特點，設計出滿足各項基本要求的路面結構方案。②關鍵是材料組成設計：因地制宜的進行材料情況的調查，在保證材料的供應的前提下，盡量做到因地制宜和就地取材。③基本是結構設計：在進行完組合設計以后，在開始結構設計，并且需要準確的預測交通量。然后通過試驗來確定路面設計的參數。④保障是排水設計：再設計的時候必須考慮如何增強排水的效果，從而保證路面使用的壽命。

3 瀝青面層及厚度設計

3.1瀝青材料

3.1.1 面層的瀝青混合料。表面層是一個三向受壓的區域，在受力的形式上以剪應力為主，表面層需要具有一定的溫度穩定性和構造的深度，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良的抗車轍、防水以及抗開裂性能。

3.1.2 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。

3.2 瀝青層厚度

在確定各種瀝青層的厚度時，需要應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該小于集料公稱最大徑的2.5倍～3倍。

4 基層和底基層

在半剛性的基層瀝青路面結構中，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度、剛度以及穩定性；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定粒料或水泥穩定粒料，主要是因為其抗沖刷能力強收縮性小和表層不會軟化；而石灰穩定土的水穩定性很差，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定碎石。水泥穩定碎石具有比較好的強度和剛度，抗沖刷能力強。

瀝青結構層的內部所產生的應力和應變隨深度是向下遞減的，所以結構各層的材料應該自上而下按照強度和剛度遞減的規律來安排，這樣可以使得材料得到充分的發揮。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15 cm，適宜厚度為16cm～20cm。

在選取底基層、半剛性基層的厚度時，在考慮結構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。

5 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，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構設計需要，同時又可以滿足排水的需要。

6 路基

作為路面結構基礎的路基承受著路面結構所有的荷載。路基結構的設計必須要保證足夠的均勻性、密實性、穩定性和足夠的承載力，因為只有這樣才能避免路基因為過量的沉降變形而產生路面破壞的現象，保證路面結構使用的耐久性。

6.1 對于比較軟弱的路基可以采取加固的方法進行處理，加固后使得沉降量滿足路面結構設計的要求。

6.2 對地下水位較高的路基，應該想盡一切辦法來提高路基設計的標高，這樣可以讓路床土保持中濕的狀態。如果設計的標高受到了限制，可以選用粗粒土來作路床填料；或者可以采取適當的降低地下水位的措施。

6.3 合理的安排填筑的順序，選用優質填料，用來避免或減輕因為膨脹和收縮帶來的不均勻的變形。

6.4 對于含有機質的細粒土以及液限大于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。

7 結語

在城市道路的設計研究中，瀝青路面憑借其優點得到了比較廣泛的應用，同時路面結構以及其材料的研究也一直是道路設計研究的重點。在新技術和新材料層出不窮的今天，我們必須不斷改進設計，并且廣泛的加以應用，及時的吸取成功的工程實踐經驗。

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