黃家圩道路路面結構類型與結構材料分析

蒯慕寧

(南京市下關區市政工程建設管理處，江蘇南京 210008)

1 概述

我國現在常用的路面結構類型主要有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩種類型，路面瀝青面層材料主要有AC型瀝青混合料、OGFC型瀝青混合料、SMA型瀝青混合料等，常用路面基層有水泥穩定碎石、二灰碎石等半剛性基層，底基層常用石灰穩定土底基層、低劑量水泥穩定碎石底基層、水泥石灰穩定土底基層等。充分了解各種路面結構類型與結構材料特點和適用范圍，在實際工程項目中合理選擇路面結構類型和路面材料，才能確保工程質量安全、經濟合理、堅固耐久。

2 工程概況

黃家圩路北上道路工程位于南京市下關區東部，北起幕府東路，南至和燕路，全長約2 300 m，幕府東路至北固山路段規劃道路路幅寬度40 m，北固山路至和燕路段規劃道路路幅寬度35 m，本道路是主城區內規劃的南北向城市次干路，設計時速50 km/h。

3 路面結構類型

根據交通量預測結果，充分考慮項目所在區域的城市規劃布局、綜合運輸體系和遠期發展等，結合項目沿線的氣候、水文、地質條件及筑路材料等，參考本地區經驗，對路面方案進行綜合分析，擬定了瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面兩大方案。

3.1 瀝青混凝土路面

瀝青混凝土路面具有對路堤變形適應性強、便于維修養護;路面平整、行車舒適、噪聲較小;具有足夠的強度和耐久性;隨著材料和工藝的不斷改進，對大交通量的適應能力也越來越強。

3.2 水泥混凝土路面

水泥混凝土路面在地質條件較好時使用壽命長，路面強度高，耐久性好，特別適用重型車輛密集的高速公路。但其對路基變形適應性差，不能較好地適應不良地質路段路基的不均勻沉降，易導致路面破壞，破壞后難以修復;施工工藝復雜，特別是接縫處理工藝還不成熟，嵌縫材料也不夠理想，這些都是導致路面早期破壞的重要原因。另外，從我國已建的水泥混凝土路面的使用情況來看，錯臺、唧泥、斷板等問題已暴露出來，路面早期破壞嚴重，給養護工作帶來極大困難。

瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，在路用性能方面各有其優缺點，綜合比較詳見表1。

作為城市道路路面結構，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面各有其優缺點。考慮本項目未來交通量大，尤其是地塊開發初期，重載車輛較多，且考慮到后期養護維修方便，推薦采用瀝青混凝土路面。

表1 瀝青路面與水泥混凝土路面的比較表

4 路面結構材料

4.1 面層

為便于確定表面層混合料組成，現將目前普遍用于抗滑表層的三類混合料從路用性能、施工難度和初期造價進行比較，見表2。

表2 抗滑磨耗層方案比較表

1)AC型。原公路瀝青路面設計規范中規定有抗滑表層AK類瀝青混合料類型。JTG D50-2006公路瀝青路面設計規范中提出了AC型瀝青混合料，它是AK-13A瀝青混合料的改進型。將AK型瀝青混合料空隙率由4%～10%降低為3%～5%，將馬歇爾試驗擊實次數從50次提高到75次，現場空隙率要求小于7%，將原空隙率較大的抗滑面層AK型向密實型調整，連續級配AC型向S型調整。改進AC型屬于“S”型級配，瀝青混合料施工中較少離析，礦料間隙率VMA較大，混合料呈嵌擠結構，提高了路面抗車轍能力。

2)OGFC型。OGFC型排水表面層(即開級配透水防滑磨耗層)，通常由大量單一尺寸粗粒料配合少許細粒料組成的跳躍級配。由于OGFC具有多孔結構并在混合料內形成連通的空隙，這種瀝青混合料能有效增加路面抗滑性，減少雨天夜間行車車燈照射路面水膜所反射的眩光，減少水霧及水花四濺的現象，提高雨天道路能見度和路標清晰度。同時，OGFC采用高粘度瀝青并添加纖維穩定劑，具有了較好的穩定性和耐久性。但多孔隙的特性導致耐久性差。級配偏細，其內含孔隙容易被灰塵或砂石填塞而降低其透水性，被砂石淤積的孔隙所承接的水氣加速瀝青的老化，甚至導致OGFC與下層混合料分離的破壞情形。開放級配瀝青混合料缺乏細料，容易發生瀝青流失的現象，造成瀝青含量的降低，使得瀝青混合料中的粒料顆粒極易因交通荷重或摩擦而產生剝脫、分離的狀況。

3)SMA型。SMA型具有優良的路用性能，這主要是因為SMA混合料在組成上與OGFC混合料有很大不同，它由大量粗集料(粒徑大于2.36 mm)、較多的瀝青結合料和礦質填料(礦粉)以及少量細集料(機制砂)和纖維穩定劑組成，致使SMA有較大的內摩擦角和粘聚力。大量的粗集料構成堅固的骨架結構，即石—石嵌擠結構(粗集料間相互接觸)，使其具有良好的高溫抗車轍變形的能力，而由瀝青、填料、穩定劑和細集料組成的瀝青瑪脂(膠泥)填充粗集料骨架的空隙，混合料密實，抗水損害能力強，且由于瀝青結合料用量的大大提高，從而保證了瀝青路面的耐久性及抗開裂的性能。

4)面層材料選擇。由于項目區降雨極為豐富，夏季炎熱期長且溫度高，實際運營期間貨車超載及重載現象普遍。為全面提高和改善瀝青路面的路用性能和服務水平，減少瀝青路面的早期破壞，全線表面層采用AC-13C，瀝青采用改性瀝青。

考慮本項目重車多的特點，同時為了防止瀝青路面早期水損害，下面層選用骨架密實型級配(AC-20C)，以提高其抗車轍能力、高溫穩定性和水穩性。

4.2 基層

基層是路面結構中的重要承載層，主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂向力，并擴散到下面的土基中，起到擴散路面荷載、減少路面的變形，防止和減緩路面病害的出現作用。基層大多采用水泥穩定碎石或二灰穩定碎石。根據技術經濟合理性、保護路面結構層的原則，擬定水泥穩定碎石、二灰穩定碎石兩個方案。

1)水泥穩定碎石基層。

水泥穩定碎石基層早期強度高、水穩定性較好，強度及模量隨著齡期的增加而逐漸增長，且回彈模量平均值高于二灰碎石，在國內許多省份大規模應用，技術工藝已經成熟。

水泥穩定碎石基層對水泥用量、含水量控制和養護要求較高，水泥穩定碎石基層造價比二灰碎石略高。

2)二灰碎石基層。

江蘇省對二灰碎石的配合比設計、抗裂性有比較深入的研究，施工工藝也比較成熟。二灰碎石造價低、材料普遍。

二灰碎石基層會產生溫縮、干縮裂縫，使路面產生反射裂縫，影響路面使用壽命。特別是二灰碎石水穩定性差，雨水滲入基層后，在交通荷載作用下，會產生唧漿現象，導致基層強度降低，路面加速破壞。另外由于二灰碎石成型時間較長，對于施工組織不利，施工季節較晚時，必須采取覆蓋措施過冬，產生污染并增加工程投資。

3)基層選擇。

考慮到本項目區域的先期建成的道路，在葫蘆套地區開發初期將被用做后期道路建設及后續開發建設的施工通道，本項目建成后將有大量載重運輸車輛行駛，對路面結構的強度尤其是早期結構強度要求高，因此路面基層推薦采用水泥穩定碎石半剛性基層。

4.3 底基層

底基層是分布荷載的重要層次，它使交通荷載在路基中的應力降低至可以承受的程度，起到路基和基層的分隔層作用。按受力特性和結構層經濟合理的原則，多數主干道采用結合料穩定的粒料及穩定細粒土，擬定低劑量水泥穩定碎石、水泥石灰穩定土與石灰穩定土三個方案。

1)低劑量水泥穩定碎石底基層。

低劑量水泥穩定碎石為近年來被廣泛應用的一種底基層結構，水泥摻灰量一般為3%～3.5%，其強度高、水穩性好，與基層材料相同，便于機械化施工。

2)水泥石灰穩定土底基層。

水泥石灰穩定土具有良好的整體性，足夠的力學強度，較好的抗水性和耐凍性，初期輕度高等優點，而且強度隨齡期增長而增長，但易會出現溫縮、干縮現象。

3)石灰穩定土底基層。

石灰穩定土具有造價低，較高的抗壓強度，同時具有一定的抗彎拉強度，而且隨著齡期的增長強度逐漸增加，但其7 d無側限抗壓強度難以達到規范要求的0.8 MPa。

4)底基層選擇。

綜合比較三種底基層材料，石灰穩定土在技術、經濟方面有一定優勢，推薦采用石灰穩定土底基層。

5 結語

作為城市道路路面結構，水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面各有其優缺點。路面結構類型選定時應結合項目未來交通量、工程地質、項目所處區域位置降水量特點、道路后期養護、行車舒適性以及項目的允許資金情況，合理選擇路面結構類型及路面材料，確保道路的經濟、合理、安全。

［1］CJJ 37-2012，城市道路工程設計規范［S］.

［2］CJJ 169-2012，城鎮道路路面設計規范［S］.

［3］JTG D50-2006，公路瀝青路面設計規范［S］.

［4］JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［5］JTG D30-2004，公路路基設計規范［S］.