城市道路瀝青路面結(jié)構(gòu)研究

摘 要：本文主要研究了城市道路瀝青路面的結(jié)構(gòu)，內(nèi)容包括瀝青路面的概述、優(yōu)點(diǎn)，以及其進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)時的原則，并且重點(diǎn)闡述了結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：城市道路；瀝青路面結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)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(jié)料的路面結(jié)構(gòu)，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(yōu)良的性質(zhì)，比如行車舒適、振動小、表面平整、無接縫、燥聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、耐磨、適合進(jìn)行分期修建等，因此瀝青路面的應(yīng)用也越來越廣泛。在進(jìn)行城市道路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)該滿足以下五個最基本的要求：①穩(wěn)定性要求：穩(wěn)定性主要是指溫度穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，在高溫情況下不致于產(chǎn)生永久變形，在低溫情況能抵抗開裂，水穩(wěn)定性指的是瀝青路面在荷載和水的綜合作用下不會發(fā)生破壞的現(xiàn)象。②強(qiáng)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(chǎn)生過大的變形，強(qiáng)度的要求是指路面在荷載的作用下不會因?yàn)閺?qiáng)度不夠而產(chǎn)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(chǎn)生過大的震動，進(jìn)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(fù)作用下而發(fā)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(chǎn)生車輛打滑和滑溜，從而保證行車的安全。

2 瀝青路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)的要求

如果在進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要求經(jīng)濟(jì)合理，必須做到以下的幾點(diǎn)要求：①前提是結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)：在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行一些前期的調(diào)差工作，一般包括氣候、地質(zhì)環(huán)境和水文狀況，并且需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牟牧瞎?yīng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出滿足各項(xiàng)基本要求的路面結(jié)構(gòu)方案。②關(guān)鍵是材料組成設(shè)計(jì)：因地制宜的進(jìn)行材料情況的調(diào)查，在保證材料的供應(yīng)的前提下，盡量做到因地制宜和就地取材。③基本是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在進(jìn)行完組合設(shè)計(jì)以后，在開始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且需要準(zhǔn)確的預(yù)測交通量。然后通過試驗(yàn)來確定路面設(shè)計(jì)的參數(shù)。④保障是排水設(shè)計(jì)：再設(shè)計(jì)的時候必須考慮如何增強(qiáng)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(shè)計(jì)

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(qū)域，在受力的形式上以剪應(yīng)力為主，表面層需要具有一定的溫度穩(wěn)定性和構(gòu)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?yàn)楝F(xiàn)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(xiàn)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?yàn)檫x用粗型（AC-C）混合料提高抗轍能力，同時其本身具有比較優(yōu)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(tài)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(shí)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(shí)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(yīng)使瀝青面層壓實(shí)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(yīng)的壓實(shí)層厚度也比較的薄，這樣就對壓實(shí)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)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(wěn)定粒料或水泥穩(wěn)定粒料，主要是因?yàn)槠淇箾_刷能力強(qiáng)收縮性小和表層不會軟化；而石灰穩(wěn)定土的水穩(wěn)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(wěn)定碎石。水泥穩(wěn)定碎石具有比較好的強(qiáng)度和剛度，抗沖刷能力強(qiáng)。

瀝青結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度是向下遞減的，所以結(jié)構(gòu)各層的材料應(yīng)該自上而下按照強(qiáng)度和剛度遞減的規(guī)律來安排，這樣可以使得材料得到充分的發(fā)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(jié)構(gòu)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(shè)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(qiáng)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(shè)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(shè)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(shè)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(zhì)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，同時又可以滿足排水的需要。

6 路基

作為路面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的路基承受著路面結(jié)構(gòu)所有的荷載。路基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要保證足夠的均勻性、密實(shí)性、穩(wěn)定性和足夠的承載力，因?yàn)橹挥羞@樣才能避免路基因?yàn)檫^量的沉降變形而產(chǎn)生路面破壞的現(xiàn)象，保證路面結(jié)構(gòu)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(jìn)行處理，加固后使得沉降量滿足路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

6.2 對地下水位較高的路基，應(yīng)該想盡一切辦法來提高路基設(shè)計(jì)的標(biāo)高，這樣可以讓路床土保持中濕的狀態(tài)。如果設(shè)計(jì)的標(biāo)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(dāng)?shù)慕档偷叵滤坏拇胧?/p>

6.3 合理的安排填筑的順序，選用優(yōu)質(zhì)填料，用來避免或減輕因?yàn)榕蛎浐褪湛s帶來的不均勻的變形。

6.4 對于含有機(jī)質(zhì)的細(xì)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(shù)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(jié)語

在城市道路的設(shè)計(jì)研究中，瀝青路面憑借其優(yōu)點(diǎn)得到了比較廣泛的應(yīng)用，同時路面結(jié)構(gòu)以及其材料的研究也一直是道路設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。在新技術(shù)和新材料層出不窮的今天，我們必須不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，并且廣泛的加以應(yīng)用，及時的吸取成功的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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