城市道路瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

陳光

摘要：道路瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量對(duì)于城市道路建設(shè)質(zhì)量影響很大，為了滿足城市道路施工質(zhì)量的的需要，我們應(yīng)基于道路瀝青路面結(jié)構(gòu)原理和優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)瀝青面層類(lèi)型與厚度的選擇，對(duì)結(jié)構(gòu)層組合的有效優(yōu)化分析，以為現(xiàn)實(shí)道路瀝青路面施工提供一系列參考，從而提高實(shí)際道路施工的質(zhì)量效率。

關(guān)鍵詞：城市道路；瀝青路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU535 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

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(lái)修筑墊層、底基層、面層與各類(lèi)基層。和以往的普通的混凝土路面相比來(lái)說(shuō)，瀝青路面具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，比如行車(chē)舒適、振動(dòng)小、表面平整、無(wú)接縫、燥聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)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(lái)越廣泛。

一．城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

在城市道路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般要遵循以下三個(gè)原則：

1.城市道路應(yīng)該具備較高的承載能力。

由于在道路路面上行駛的重型車(chē)輛多，車(chē)速快，這無(wú)疑給公路的承載力提出了更高的要求。在進(jìn)行路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分了解各個(gè)結(jié)構(gòu)層的材料特點(diǎn)、負(fù)荷應(yīng)力的變化規(guī)律以及各個(gè)層次材料的剛度和強(qiáng)度。

2.保證城市道路良好的穩(wěn)定性和耐久性

由于不同的地域，城市道路所面臨的自然環(huán)境也各不相同，因此要結(jié)合不同的氣候環(huán)境條件，合理的選擇材料和路面結(jié)構(gòu)，防止病害的發(fā)生。在一些氣候比較寒冷的地區(qū)，為了防止以無(wú)機(jī)結(jié)合料鋪成的基層遇冷干縮形成裂縫，應(yīng)該進(jìn)行瀝青面層材料與厚度的設(shè)計(jì)。在一些雨水較多，氣候潮濕的地方，則應(yīng)該重點(diǎn)防止車(chē)轍和水損害的發(fā)生。

3.在合理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上注重更加經(jīng)濟(jì)的方案

我國(guó)的城市道路建設(shè)耗資巨大，為了盡量節(jié)約成本，應(yīng)該在重視技術(shù)可靠合理的基礎(chǔ)上，研究更加經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，提高經(jīng)濟(jì)效益。

二．瀝青面層及厚度設(shè)計(jì)

1.瀝青材料

（1）面層的瀝青混合料

表面層是一個(gè)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(chē)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(jí)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(jí)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(jià)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(jí)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(shí)其本身具有比較優(yōu)良的抗車(chē)轍、防水以及抗開(kāi)裂性能。

（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(lái)說(shuō)是以疲勞破壞為主。一般來(lái)說(shuō)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(lái)提高抗水損害的能力。

2.瀝青層厚度

在確定各種瀝青層的厚度時(shí)，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(shí)其對(duì)應(yīng)的壓實(shí)層厚度也比較的薄，這樣就對(duì)壓實(shí)不利，容易使得集料被壓碎，因此一般來(lái)說(shuō)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。

三．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(shí)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(lèi)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(huì)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(shí)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(lái)安排，這樣可以使得材料得到充分的發(fā)揮。一般來(lái)說(shuō)城市道路常用級(jí)配碎和砂石。從施工工藝方面考慮來(lái)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15cm，適宜厚度為16cm～20cm。

在選取底基層、半剛性基層的厚度時(shí)，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(shí)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(shí)又方便施工。

四．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(guò)這樣的方式來(lái)加強(qiáng)路基排水。如果是在高液限黏土路段，這個(gè)時(shí)候的路基回彈模量一般都小于30MPa，通過(guò)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(jí)配碎石，以及同時(shí)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(jí)配碎、礫石等滲水性材料作為排水墊層，。對(duì)于排水不良的土質(zhì)，一般采用級(jí)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(shí)又可以滿足排水的需要。

五．瀝青路面結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計(jì)要求

為了保證路面結(jié)構(gòu)對(duì)相關(guān)荷載力的承受，我們要進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)路基環(huán)節(jié)的優(yōu)化，確保路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的均勻性、科學(xué)性、穩(wěn)定性，以有利于日常路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。因?yàn)橹挥羞@樣才能避免路基因?yàn)檫^(guò)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。對(duì)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。

為了確保地下水位較高路基環(huán)節(jié)的進(jìn)行，我們要采取一系列措施，進(jìn)行路基標(biāo)高的有效設(shè)計(jì)，有利于保證路床土環(huán)節(jié)的有效運(yùn)行。我們可以進(jìn)行地下水水位降低與粗粒土材料的填充，以有利于突破設(shè)計(jì)標(biāo)高的局限性。合理的安排填筑的順序，選用優(yōu)質(zhì)填料，用來(lái)避免或減輕因?yàn)榕蛎浐褪湛s帶來(lái)的不均勻的變形。對(duì)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(lái)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。

六. 瀝青路面的防水設(shè)計(jì)

1.防水設(shè)計(jì)

在進(jìn)行瀝青路面的結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于第一層，應(yīng)該將其看作是不透水層，如果不做此考慮，應(yīng)該另設(shè)防水層用于防水。

2.排水設(shè)計(jì)

理論上，進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)層的水會(huì)沿著基層的表面流向更低處，底層的面層材料一般是空隙率較大的瀝青碎石，這些空隙為水提供了通道，有利于水的外排。但是，即使能夠保證基層路面的強(qiáng)度以及界面的干凈，也無(wú)法完全防止在長(zhǎng)期負(fù)荷壓力下滲入到面層的水分沿界向外排現(xiàn)象的發(fā)生。因此，要注意：

（1）將一層瀝青薄膜設(shè)置于基層表面上，能夠有效封閉基層，防止水的沖刷，同時(shí)也為水分提供了一個(gè)光滑的通道；

（2）如果高速路設(shè)置有中央分割帶，應(yīng)該安排相應(yīng)的縱向排水溝，不僅能夠排出路表的水，也有利于下滲水的排出；

（3）對(duì)于軟土地基，長(zhǎng)時(shí)間的使用后，在路基沉降的作用下，路面的橫坡度會(huì)不斷減小，對(duì)此，應(yīng)該設(shè)計(jì)預(yù)拱度更高的路面橫坡值，便于水沿較大橫坡的基層向外排出。

結(jié)束語(yǔ)

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(shí)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(shí)的吸取成功的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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