軟土地區瀝青路面結構設計分析

侍增妍

摘 要：軟土作為一種特殊性土類，其具有較大的壓縮性，且含水量高，整體強度低。也正是因為軟土特殊的物理力學性質，使得該地區瀝青路面結構設計更加復雜，帶來一定的難度。軟土地區的路基主要是在完工后沉降，導致路面出現不均勻沉降變形、結構附加拉應力的情況，造成路面破損，影響到后續公路的使用，因此，需要深入研究軟土地區瀝青路面結構設計，本文結合228國道灌云段實際情況，針對軟土地區瀝青路面結構設計展開分析，以供參考。

關鍵詞：軟土地區;瀝青路面;結構設計

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國高等級公路建設要求以及水平的不斷提升，瀝青混凝土路面得到了廣泛應用，其表面平整、無接縫，且耐磨、施工工期短，后續養護維修也非常簡便，使得行車更加舒適，根據有關資料顯示，目前已經超過90%的高等級公路在建設過程中都使用瀝青路面。但深入分析瀝青路面結構情況，不難發現，由于主要使用的是半剛性材料，雖然強度高、荷載擴散能力強，但其變形適應能力較差，當軟土地基施工后沉降，再加上交通荷載的作用，非常容易出現裂縫，由此引發諸多病害，因此，有必要深入研究軟土地區瀝青路面結構設計，解決此類病害安全隱患。

1 工程概況

1.1 項目概況

本文以228國道（原臨海高等級公路）灌云段工程為例，該工程起自埒子口特大橋橋南，樁號為K2510+345，止于新沂河大橋北，終點樁號為K2522+460.512，全段長12.115公里，如圖1所示位置。全線采用雙向四車道一級公路標準建設，設計速度100 km/h。一般路基全寬26 m，橋涵設計荷載等級為公路-Ⅰ級，瀝青砼路面。路面采用分期實施：先施工一期路面，待沉降穩定后再施工二期路面。

1.2 客觀條件

首先，分析本次工程所處地區的地形地貌，不難發現，經過區域地貌類型主要為海積平原，海積平原區地勢低洼，地面標高一般在1.80 m～3.70 m。場地多為鹽場用地，均布有魚塘，河塘水深0.5 m～1 m。項目區域特殊性巖土主要為軟土，具高含水量、大孔隙比、高壓縮性，易蠕變的特點，埋藏較淺，厚度大，易形成沉降或不均勻沉降，嚴重影響路基穩定的不良地質層。其次，根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》（GB18306-2015），場地地震動峰值加速度0.05g，項目區域基本地震烈度為6°。最后，在該地區氣候、氣象方面，由于是暖溫帶南部，常年平均氣溫14℃。歷年平均降水量920多毫米，常年無霜期為220天。主導風向為東南風。由于受海洋的調節，氣候類型為濕潤的季風氣候，略有海洋性氣候特征。氣候特征：四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨。光照充足，雨量適中。

2 軟土地區瀝青路面結構設計分析

2.1 交通量的分析

2017年對228國道灌云段進行現場24 h交通量調查，根據現場對交通組成的調查，發現重載交通占主要部分，絕大部分貨車的載重質量均在15 t以上，統計數據見表1。

由表中數據可見，交通量大且以重載交通為主。從雙向運行車輛配貨狀況看，貨車80%以上均為滿載。由于G228連云港段是沿海地區的重要南北交通通道，承擔了大量的港區貨物集疏運、港區與城區快捷聯系的交通量。同時未來貨物運輸向著大型化、規模化方向發展，重型貨車的比例將不斷提高。

2.2 路面現狀調查及分析

228國道灌云段于2013年底完成路基填筑，于2014年一期路面建成通車，至2016年末，路面出現了不同程度的病害。2017年開始調查研究路面使用情況。根據現場調查，瀝青路面破損類型主要為修補和龜裂。根據路面結構強度檢測（彎沉檢測），說明路面結構承載能力不均勻現象顯著。不同軟基處治方案路面破損狀況比較，對軟基主要采用了兩個大類方法，一是粉噴樁，二是拋石擠淤，拋石擠淤方案主要用于灌云段K2512+500～K2516+800，其余路段均采用的粉噴樁處治。橫向比較樁基路段與拋石擠淤路段，采用拋石擠淤方案的路段其路面PCI值要低于樁基處治的路段;采用拋石擠淤方案路段的龜裂面積率和修補面積率要明顯大于樁基處治路段。由此，從路面破損狀況來看，相對于拋石擠淤方案，采用樁基方案處治軟土地基對于提高路面性能是有利的。不同軟基處治方案路面結構承載能力狀況比較，拋石擠淤方案及樁基處治方案對路面結構的彎沉檢測結果影響不大，兩種處治方案的路段見并未表現出顯著的彎沉差異。分析其原因，彎沉檢測的力值較小，在路面結構的范圍內已分散消失，不足以反映軟基處治方案的效果。

2.3 典型病害段落路面結構與材料性能狀況分析

通過取芯了解面層及基層材料的特性與成型情況，分析病害產生的原因。龜裂位置芯樣基層較好，其龜裂病害主要源于薄的面層結構，以及面層與基層間粘結的失效。

通過面層混合料性能試驗分析及基層無側限抗壓強度試驗數據，如上表2，面層混合料的壓實狀況良好，最大理論密度壓實度不小于95%，路面抗滲性能良好，基本都不滲水，與壓實度的結果吻合。項目組在龜裂較密集段落的病害位置附近及硬路肩上進行了取芯，并對基層芯樣進行了室內無側限抗壓強度試驗，如上表3，龜裂位置附近的基層強度明顯偏低。

綜上描述，龜裂病害產生原因分析：①路基軟弱，路面結構整體承載能力低是路面出現龜裂的主要成因之一;②基層強度低是龜裂病害的主要成因之一;③重載交通是主要外部因素，在路面結構內部存在薄弱環節的情況下，重載車輛將直接破壞路面基層和面層的架橋作用，引發路面破損。

修補位置芯樣僅面層較完整，基層存在不同程度的損壞，且面層與基層之間的粘結也較差。修補主要是為了處治路面出現的龜裂病害，所以其成因與龜裂的成因一致，此處不再贅述。

2.4 沉降觀測數據分析

根據江蘇建材地質工程勘察院對灌云段沉降觀測結果，沉降規律符合灌云段軟土的地質條件，路基的沉降增量處于平穩的可控范圍之內。結合沉降觀測數據、現狀路面病害調查分析，在軟土地質條件下修建瀝青路面，重點需要考慮路基路面整體承載能力。根據《公路瀝青路面設計規范》（TGD50-2017），不同交通荷載下土基回彈模量指標不一樣。對于228國道灌云段交通量大、貨車比例高的交通情況下，采用分期實施不是很合適。在2018年完成二期路面，至今路面使用情況良好。

從228國道灌云段瀝青路面結構設計、施工到通車使用，對軟土地區瀝青路面結構設計的基本思路是：①先處理土基，保證其不出現不均勻沉降，設計結構層模量、計算附加應力，使之滿足要求;②各結構層的類型、厚度設計要符合交通量需求;③在路面組合設計中，面層類型等級作為第一步，考慮到面層是直接承受行車荷載以及環境等因素作用，所以要選擇高強度、良好穩定性、耐磨的材料;④針對半剛性基層瀝青路面，需要采取相應的措施，減緩、防止反射裂縫的產生。

3 結束語

綜上所述，瀝青路面結構設計屬于一個循序漸進的，處于不斷創新的過程。基于當前施工技術水平不斷提升，材料水平日益提高背景下。軟土地區公路工程作為一項復雜技術問題，需要對軟基加強重視，希望通過本文的分析可以幫助到軟土地區瀝青路面工程建設，使其進一步完善。相信，通過科研和相關專業人員的進一步實踐與研究，這項設計工作的水平與質量將逐步提升，進而為工程實踐奠定堅實基礎。

參考文獻：

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