城市道路復合路面結構設計探討

王 元 生

(北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082)

1 復合路面結構特點

一般來說，道路的路面結構可分為瀝青路面、水泥混凝土路面和砌塊路面三大類[1]，其中瀝青路面和水泥混凝土路面適用于各等級道路，砌塊路面主要適用于低等級道路、廣場及步行街等。

從使用的角度來看，不同的路面結構具有不同的特征。瀝青路面具有行駛舒適、噪聲小、修補養護方便等優點，但在平交路口及公交港灣處容易出現車轍，并且適應重載交通的能力有限。水泥混凝土路面結構則具有剛度大、強度高、使用壽命長等特點，但同時也存在行駛舒適性差、修補困難等明顯缺點。

水泥混凝土剛性基層+瀝青混凝土柔性面層的復合路面結構則結合了以上兩種路面結構的優點，既具有滿足重載交通的要求，又可滿足行車的舒適性、養護維修方便、路面主體結構使用壽命長，全壽命周期費用少等特點。

2 選擇復合路面的緣由

2.1 北京商務中心區核心區情況介紹

北京商務中心區核心區位于商務區最為核心的國貿區域，占地面積約30 hm2，規劃總建筑面積約410萬m2，其中地上建筑面積約270萬m2。

核心區地面規劃“井”字形市政道路、樓座及公共綠地。其中，在公共綠地和市政道路下進行綜合開發，設置公共空間與地塊地下層進行有機銜接。公共空間為地下5層，主要功能包括：商業、停車庫、地下輸配環、市政管廊及設備用房等，見圖1。

2.2 使用復合路面的主要緣由

1)預留給道路路面結構的厚度小。

由于道路及公共綠地下為公共空間，并且公共空間為地下5層，埋深較大。因此，為降低施工期安全風險和節約工程投資，在滿足使用功能的條件下，一般盡量減小埋深。于是，留了道路路面結構的厚度較小，本道路僅為40 cm左右。

2)施工期間作為施工便道使用，重載交通嚴重。

核心區內部的道路不僅是規劃的市政道路，而且是核心區內部地塊施工期間的臨時施工便道。由于核心區內部建筑均為超高層，使用鋼結構較為多。鋼結構及建筑材料的運輸大多屬于重載交通。

3)路面結構使用壽命期盡量長，維修保養時對公共空間的結構影響小。

由于核心區道路路面結構下直接是公共空間的結構頂板，因此要求路面結構的設計年限盡量長。并且，在路面結構大修時，需要對其下的公共空間結構影響程度降低到最小。

基于以上因素，本次道路的路面結構采用復合路面結構，基層采用水泥混凝土面板，其上鋪設2層瀝青混凝土面層及應力吸收層。

3 復合路面結構設計中需要注意的問題

結合我單位在復合路面結構設計中的工程實例及本道路設計中的具體體會，筆者認為在復合路面結構設計中需要重點關注以下幾點。

3.1 應力吸收層的選擇

對于復合路面結構的面層，由于水泥混凝土基層接縫的存在，瀝青混凝土面層處于復雜的三維應力狀態，在溫差與荷載的反復作用下，接縫處會反復張開和縮小及豎向位移，瀝青層的應力超過其抗拉強度時就會引起開裂。水通過裂縫下滲，在瀝青路面下方水泥混凝土板上方積累，通過凍融、腐蝕混凝土板體，造成混凝土強度降低，出現板角斷裂、層狀剝落、坑洞等病害，進一步加速表面層的損壞，這是反射裂縫病害發展的主要原因。因此，處理好接縫處的反射裂縫是復合路面結構的關鍵。

在路面結構的水泥混凝土基層與瀝青混凝土面層之間設置防裂夾層是目前防止和延緩反射裂縫的主要手段。早期主要通過設置土工格柵的方式來達到應力吸收的功效。例如，2002年左右江蘇省在寧通公路、204國道鹽城段、寧合公路南京段[2]的改造中，以及北京市在2000年和2001年長安街大修及二環路改造工程中，均采用在原水泥混凝土路面結構上設置一層土工格柵的方式達到應力吸收的作用。

我單位在2016年長安街大修工程設計中，路面結構現場取芯結果表明，瀝青層重度和中度裂縫處格柵均已經破壞，層間粘結性較差，發生剝離現象。因此，近年來對水泥混凝土的改造中多用橡膠瀝青應力吸收層的處理方式，并取得了較好的工程效果。

3.2 水泥混凝土基層的接縫設置

復合路面的水泥混凝土基層設計與水泥混凝土路面設計基本一致，接縫的設置是釋放應力、應變的主要措施，也是設計的重點。

混凝土路面中的接縫按照位置、功能及施工工序可進行不同分類，其中，根據接縫與道路的位置關系，可分為縱縫和橫縫兩類；按照接縫的功能可分為縮縫、脹縫兩類。此外，由于施工臨時中斷及每日施工結束還需設置施工縫。根據接縫施工時序及是否通厚，可分為“真縫”和“假縫”等。

為防止復合路面結構出現早期破壞，合理設置脹縫及與脹縫臨近的縮縫是關鍵。脹縫的主要功能為釋放溫度應變對混凝土造成的擠壓破壞。脹縫量大小主要取決于溫度差(施工時的溫度與使用期最高溫度之差)、集料的膨脹性(線膨脹系數)以及面層出現膨脹位移的活動區長度[3]。脹縫主要由可滑動的傳力桿、傳力桿支架及填縫板等組成。傳力桿的固定端和可滑移端需間隔對稱布置在脹縫兩側的混凝土面板中，如圖2所示。

對于兩道脹縫間的一段路面，由于溫度應變的因素，其位移量一般從路段中部向兩側脹縫方向呈現逐漸增加，因此，對于臨近脹縫兩側的縮縫應采用帶傳力桿的假縫形式顯得尤為重要。大量的工程案例明確驗證了該點的重要性，圖3為某復合路面結構，由于臨近脹縫處的縮縫未設置傳力桿而造成明顯的反射裂縫。

3.3 本道路的路面結構型式

基于以上的分析并結合路面結構計算，本道路路面結構最終采用：4 cm厚的細粒式瀝青混凝土AC-13C(表面層)+乳化瀝青粘層油(PC-3)+6 cm厚的中粒式瀝青混凝土AC-20C(下面層)+3 cm厚的防水粘結應力吸收層+17 cm～40 cm厚的水泥混凝土基層，如圖4所示。

4 結語

復合路面結構常見于對現況水泥混凝土路面結構進行加鋪改造，在新建道路路面結構中使用較少。本文從應力吸收層選擇和接縫設計等方面進行分析，對新建復合路面結構設計中需要注意的相關問題進行了探討。

[1] CJJ 169—2012,城鎮道路面結結構設計規范[S].

[2] 盧擁軍.瀝青混凝土加鋪層改造舊水泥混凝土路面若干問題的探討[J].公路,2002(12)：33-34.

[3] JTG D40—2011,公路水泥混凝土路面設計規劃[S].