城市道路高地下水位條件路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

摘 要：隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，道路建設(shè)經(jīng)常也會遇到高地下水位條件的問題，結(jié)合周口地區(qū)實際工程實例，對下穿現(xiàn)狀路段落高地下水位路段，對路面結(jié)構(gòu)破壞進行分析和研究，提出相應(yīng)的處治措施，調(diào)整基層、底基層和路床處理材料，并提出貧混凝土作為基層的施工技術(shù)要求，保證了高地下水位條件下路面結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

關(guān)鍵詞：城市道路;高地下水位;路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 項目概況

項目位于周口市城區(qū)東南部，沙潁河南岸，西起大慶路，東至周口大道，城市次干路，道路紅線寬30.0m，設(shè)計速度30km/h，道路標準橫斷面具體布置為： 3 m（人行道）+3.25 m（非機動車道）+7.0 m（機動車道）+0.5 m（雙黃線）+7.0 m（機動車道）+3.25 m（非機動車道）+3m（人行道）=27.0 m。

正常段車行道路面結(jié)構(gòu)64cm厚：4 cm 改性細粒式瀝青混凝土AC-13C+6 cm 中粒式瀝青混凝土AC-16C+ 18 cm 4.5%水泥穩(wěn)定碎石+18 cm 4.5%水泥穩(wěn)定碎石+18 cm 8%水泥穩(wěn)定土，土基回彈模量E0值不低于30 MPa。

起點段下穿大慶路橋，本項目采取路基通過，由于下穿段最高地下水位位于路面設(shè)計高以下30cm，此段路面結(jié)構(gòu)層受地下水位影響較大，考慮道路建設(shè)的安全性和經(jīng)濟性，對位于高地下水位段路面結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。

2 地質(zhì)條件

項目場地地形較為平坦，本場地地貌單元為黃淮沖積平原，根據(jù)區(qū)域資料，本場地位于華北斷塊中的豫皖斷塊內(nèi)。豫皖斷塊北以欒川–確山–固始斷裂與秦嶺斷褶系為鄰。本斷塊屬于“華北型”，結(jié)晶基底及沉積蓋層同于華北其他斷塊。斷塊內(nèi)構(gòu)造走向北部多為東西向，新近系和第四系厚度在500～1500m。第四紀活動斷裂多集中北部，南部多為前第四紀活動斷裂。區(qū)內(nèi)豫皖斷塊是個弱震帶，地震少，強度低，地震發(fā)生部位是北西向或北西西向第四紀活動斷裂與近東西向或北北東向第四紀活動斷裂的交匯部位。

依據(jù)鉆探野外描述及土工試驗成果，勘探深度范圍內(nèi)，本場地地層屬第四系全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)，根據(jù)其物理力學性質(zhì)及工程地質(zhì)特性現(xiàn)自上而下分層描述如下：

第（1）層：粉土（Q4al）

褐黃色，稍濕，稍密-中密，干強度低，韌性低，無光澤，含有黑色鐵錳質(zhì)斑點，含植物根系。

第（2）層：粉質(zhì)黏土（Q4al）

褐黃色，軟塑-可塑，切面稍有光滑，干強度中等，韌性中等。局部夾有粉土：褐黃色，稍濕-濕，稍密，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低，含有鐵質(zhì)銹斑。

第（3）層：粉質(zhì)黏土（Q3al）

灰褐色，可塑，切面稍有光滑，干強度中等，韌性中等。含有灰色斑點。

第（4）層：粉砂（Q4al）

褐黃色，濕-飽和，中密，主要成分為石英長石。該層夾有粉土，局部互層，含有鐵質(zhì)銹斑。

第⑸層：細砂（Q4al）

褐灰色，飽和，密實，主要礦物成份以長石、石英、少量云母碎片為主，顆粒級配一般。

第⑹層：粉質(zhì)黏土（Q3al）

褐黃色，青灰色，可塑，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，含鐵錳質(zhì)氧化物斑點和灰綠色條紋，見少量螺殼碎片和鈣質(zhì)結(jié)核。局部夾有粉土薄層。

第⑺層，粉土（Q3al）

褐黃色，濕，中密，揺震反應(yīng)中等，干強度中等，韌性低，含青灰色斑塊，有砂感，含少量小顆粒鈣核，局部夾粉砂薄層。

第⑻層：粉質(zhì)黏土（Q3al）

褐黃色，硬塑，有光澤，韌性高，干強度高，含較多小粒徑鈣質(zhì)結(jié)核，具黑色鐵錳質(zhì)斑點。

地下水位類型為潛水，水位變幅2.0-3.0m，近3-5年最高水位0.5m。

下穿段路基部分主要為粉土層，較適宜道路工程建設(shè)。

3高地下水位下路面結(jié)構(gòu)破壞及優(yōu)化設(shè)計

考慮下穿段路基最高水位位于路面結(jié)構(gòu)層，水進入路面結(jié)構(gòu)時，會對半剛性基層和瀝青面層產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。

（1）水透過面層空隙、裂縫或破損處滯留在半剛性基層頂面，在大量快速行車作用下， 自由水產(chǎn)生很大的壓力， 沖刷基層混合料表層的細料形成漿體。由于滲入水的浸泡和沖刷， 致使瀝青面層與基層分離，基層強度降低，進而導(dǎo)致瀝青面層開裂。此時漿體通過裂縫被行車壓唧到路表面，如此反復(fù)作用，瀝青路面將產(chǎn)生沖刷坑洞。

（2）當水滲入瀝青混合料內(nèi)部空隙時，以及半剛性基層收縮變形產(chǎn)生的反射裂縫時， 如果路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水不暢， 水便存留在路面內(nèi)部， 使瀝青粘附性減小， 導(dǎo)致混合料強度和剛度降低。其次， 水能進入瀝青薄膜和集料之間， 阻斷瀝青和集料的相互粘結(jié)， 由于集料表面對水有比對瀝青更強的吸附力， 致使瀝青與集料表面的接觸面逐漸減小， 最終瀝青從集料表面剝落， 瀝青剝離厚， 形成表面泛油泥。

此項目下穿段路面結(jié)構(gòu)基層由水泥穩(wěn)定碎石基層調(diào)整為貧混凝土，其中貧混凝土是由粗、細級配集料與一定水泥和水拌和而成的一種混凝土，水泥用量較普通混凝土低，與水泥穩(wěn)定碎石、二灰碎石等常用半剛性材料相比，具有較高的強度、剛度和整體性，抗沖刷、抗凍性、以及抗疲勞性能良好。

在貧混凝土與瀝青面層之間加鋪一層玻纖格柵，玻纖格柵具有抗拉強度高、延伸率低、無蠕變，與瀝青混合料具有較好的相容性，以及物理化學性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖與限制作用好等特點，能均勻地傳遞荷載，并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向。增強瀝青混合料的整體抗拉強度，有效地改善路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，降低瀝青加鋪層的應(yīng)力，抵抗和延緩由于基層裂縫引起的瀝青加鋪層反射裂縫的發(fā)生，從而延長路面的使用壽命。

此外，由于此段路基地下水位較高，路床和底基層應(yīng)采取透水性材料。因此下穿段車行道路面結(jié)構(gòu)為：4 cm 改性細粒式瀝青混凝土AC-13C+6 cm 中粒式瀝青混凝土AC-16C+ 玻纖格柵+18 cm 貧混凝土+18 cm貧混凝土+18 cm 級配碎石，路床40cm范圍采取碎石處理。

4 貧混凝土施工技術(shù)要求

貧混凝土基層集料公稱最大粒徑不宜大于31.5mm，采取碾壓混凝土施工，具體應(yīng)滿足JTGT F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細則》相關(guān)施工要求。貧混凝土基層材料強度要求應(yīng)符合下表：

碾壓貧混凝土的集料級配可與水泥穩(wěn)定碎石級配一致，水泥用量在不摻粉煤灰時不得少于170kg/m3。

碾壓混凝土基層施工完畢后，在不產(chǎn)生崩邊的情況下應(yīng)盡早進行切縫。切縫時間一般應(yīng)控制在開始養(yǎng)生后24～48h，以避免因碾壓混凝土的收縮而產(chǎn)生大量裂縫。切縫采用硬切縫的方式，切縫深度為1/4～1/3混凝土厚，切縫寬度為3～5mm，橫向切縫間距為10～15m，切縫后應(yīng)立即進行清縫，清縫后應(yīng)立即進行灌縫;采用A級70號熱瀝青進行灌縫，然后滿幅鋪設(shè)玻纖格柵防止反射裂縫。

5 結(jié)語

對位于高地下水位條件下路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過設(shè)置貧混凝土基層，底基層和路床采取透水性材料，保證路面結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)定性和耐久性得到保證，同時對市政道路處于高地下水位時設(shè)計和施工提供了參考。

參考文獻：

[1]蘇國宏，楊明，郝身群.城市高地下水位條件下道路結(jié)構(gòu)探討[J].中國市政工程，2003，6：12-13.

[2]張洪銀，朱俊杰.路面結(jié)構(gòu)水損壞及防治措施[J].公路與管理，2010，5：722-724.

[3]劉顯剛，分析考慮水損害的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].交通世界，2013， 3/4：60-61.

作者簡介：

姓名：張毓

性別：男

學歷：碩士研究生

職稱：工程師

主要研究方向：路基路面及巖土設(shè)計