城市道路改建工程路面結構設計研究

王紀玉

在城市快速發展和交通量快速攀升的背景下，道路的使用環境一直處于動態變化的過程，隨著舊路使用年限的增加，路面結構病害陸續顯現，同時疊加過往建設標準偏低、養護不到位等因素，使得在城市道路改建工程中，路面結構的處理就成為了極為重要的一環，尤其是占據城市交通、服務核心功能的城市快速路、主次干路等級道路的改建工程。故此，本文針對城市道路改建工程進行交通情況分析以及筑路材料的強度變化分析，簡述城市道路改建工作中路面結構的設計策略，旨在為相關行業從業人員提供經驗借鑒和幫助，助力城市道路改建工程的順利進行。

隨著城市化發展進程的不斷深化，當前階段諸多城市中的道路路面結構已經達到了設計規定的使用年限，路況不佳的情況較為普遍、路面結構病害衍生較多，這一現象嚴重影響著交通參與者的出行安全與城市市容市貌。在對城市舊道路進行改建設計的過程中，如何按照實際需求對路面結構進行設計，尤其是城市中交通繁忙的主干道和次干道，需要引起設計人員的足夠重視。在以往很多城市舊路改建項目中，如果僅僅是在原有道路結構基礎之上進行簡單補強或表面處治，在改建完成后短期效果可以維持正常，但是經歷春季凍融、夏季高溫降雨等外部環境影響后，往往又會在短時間內出現路面結構破損，并不能取得較好的經濟效益。故此，在對城市舊道路進行改建升級時，要遵循從城市交通發展的實際情況著手，重點分析城市舊路投入使用前后環境的變化，以此來提出改建城市舊道路路面結構的可行性設計。

一、城市道路中較為常見的道路病害分析

城市舊路進行改建路面結構時，要掌握城市道路中最常出現的病害現象，并基于此不斷對路面結構進行優化設計。城市道路中常見的病害現象主要分為以下幾個方面：

首先是路面的破損病害，主要表現為路面結構松散、沉陷、坑槽等情況。主要原因是由于路面基層以及路基被破壞，結構失去承載能力，進而導致路面面層病害。倘若城市道路中出現此類病害現象，會極大地影響車輛行車的穩定與安全，路況較差時甚至可能會引發交通安全事故；其次，就是裂縫病害，主要表現為路面結構縱橫向裂縫、龜裂等情況。主要原因包括路面結構的疲勞破壞、路基的不均勻沉降、溫度應力破壞以及基層的反射裂縫所致。路面結構一旦形成裂縫，路面收集的水會通過裂縫侵入基層或路基，在車輛荷載作用下，自由水產生的壓力會反復沖刷基層，并形成灰白色漿，進而使得基層粒料松散開裂，并反射到路面面層，造成惡性循環。亦存在進一步向下發展，使得道路的路基出現失穩現象，對道路的使用性能造成極大的影響；最后則是車轍、波浪擁包現象，在城市道路的使用過程中，路面受到車輛荷載的剪切破壞、自身的密實度不足或基層強度不足等因素影響，出現隆起變形的情況，同樣對道路使用者的安全形成隱患。

二、城市道路的路面設計概況分析

1.城市道路瀝青路面結構設計的規范性要求

在城市道路的設計過程中，為了能夠最大程度上滿足工程建設的需求，道路設計應有明確的技術標準，并嚴格按照相關工程建設規范來執行。為了能夠保證城市道路路面結構的穩定性，提升溫度以及水穩定，避免高溫環境下產生的路面變形和低溫情況下的開裂等情況，從而真正意義上改善城市瀝青路面的承載性能，首先，要保障城市瀝青路面的強度和質量，在一定負荷狀態下，避免城市瀝青路面耐久性出現比較明顯的變化，防止城市道路出現損傷和裂縫，采取對城市瀝青路面耐久性改善措施的合理規劃設計，以進行改建前道路性能的改善；其次，要保障改建城市瀝青路面后期的養護工作，以避免承受周邊環境產生的高頻率、大范圍振動，保障日常行車的安全；另外也要對瀝青路面的耐久性和防滑性的提升，在保證城市瀝青路面和車輛之間的摩擦力，有效避免車輪打滑發生的安全事故。

針對城市瀝青路面的結構設計工作，要保證建設成本的最優化，能夠以較少的資金成本實現最高的建設效益，以此來滿足城市道路改建工作綜合效益的提升。為了能夠保障城市瀝青路面結構的最優化，在改建工作中要遵循一定的原則和規范，實現城市瀝青道路施工系統的整體化發展，需要積極對瀝青路面結構進行有效設計，達成結構組合上的最優化。在瀝青道路改建之前，要對施工現場周邊的環境、地質條件以及水文等方面進行綜合性考量，結合實際情況針對性選擇施工材料，設計出能夠提升整體效益的瀝青路面結構方案，確保材料組成環節的高效性和及時性。通常情況下，路面的上面層在城市次干路、輔路及以下等級道路可以采用普通瀝青混合料，其主要優勢是低廉的生產成本以及成熟的設計、施工經驗；當道路等級為城市主干路或城市快速路時，可以通過瀝青改性使路面具有較高的抗流動性即高溫下抗車轍的能力、良好的路面柔性和彈性即低溫下抵抗開裂的能力、較高的耐磨耗能力和延長使用壽命。路面的中下面層作為結構耐久性系統中最關鍵的部分，是瀝青道路結構長期受力后產生疲勞破壞的根源部位之一，其重要性不言而喻。在實際應用中，使用中粗密實型瀝青混凝來作為中下層的主要施工材料，可以有效改善抗水侵蝕特性，提升路面結構的使用壽命。

2.改建城市道路路面結構設計分析

隨著城市的不斷發展與更新，原有建成的道路早已無法適應日趨發達的城市交通通行需要，針對現狀道路進行改造和拓寬的任務早已迫在眉睫，而且目前對舊道路進行改建和擴建的工程已經占據城市道路建設中很大一部分。路面結構的設計對于改建道路的質量和使用周期都有著十分重要的影響，影響城市道路改建路面結構的因素較為復雜多樣，如原路面結構的型式、路面的病害程度、路面周邊環境等都會對其造成一定的影響，因此，在城市舊道路的改建中要按照道路的實際情況因地制宜的設計分析，最大程度上保障道路改建、擴建的順利進行。

（1）城市舊道路柔性地面改建設計分析

倘若城市舊路的路面結構為柔性結構時，也就是我們常見的瀝青路面，當路面結構病害程度不嚴重，而且舊道路不存在標高限制，可以先對原有道路的裂縫病害進行灌縫處理，車轍、破損等病害進行清除，撒布乳化瀝青粘層材料后，直接在原有道路上進行瀝青混凝土加鋪即可。當路面結構病害程度較為嚴重時，就必須對路面結構進行挖補處理，根據不同病害類型分別確定銑刨舊路結構厚度，并使用新拌材料進行填補，之后全線道路采用統一加鋪的方式進行鋪筑；上述兩種病害情況如遇到標高受限制時，則需要先全范圍銑刨一層舊路結構后，進行病害處理，再進行上面層恢復，從而維持原路面標高不變。在城市舊道路的改建過程中運用此類改建方式占據較高的比重，且在實際應用情況中效果較為良好。

（2）城市舊道路混凝土路面改建設計分析

城市道路的路面結構為混凝土路面時，一般要按照新老路面結合的方式來進行改建設計，其主要應用方式分為粘接、直接以及分類三種改建方式。

粘接方法的主要應用就是要對舊道路的路面進行鑿毛、清理和灑抹水泥漿等工序，改造的道路必須要將新舊道路接縫的位置對齊，并且要與原道路采用相同的連接結構方法，這樣做的費用相對較高，但新舊路面結合的效果上看較為明顯。

直接方式的應用就是在原來的舊道路上直接鋪設出新的水泥道路，也就是人們俗稱的“蓋被子”改建方法。直接鋪設新的道路需要把舊的道路清洗一遍，將新舊道路進行部分粘接，新建道路需要在接縫處與舊道路接縫重疊，使上下兩個道路保持伸縮一致，這種改造方法是當前城市舊道路面設計中常見的改造方法。

分離式的應用指在新建道路與既有道路中間加鋪一個分隔層，在分隔層鋪設混凝土面層的道路改建方法。新建道路接縫處的結構與布置可以不受舊道路鋪面的干擾，可重新進行接縫規劃。這種改造方法是城市的路面改造方法中較為理想的方法，但該種方法通常受到道路兩側標高的限制而使用較少。

3.道路拓寬后對于新舊路面的處理分析

在城市舊路的改建、擴建過程中，往往會因為原有城市道路較窄，在規劃紅線寬度保持不變的情況，對舊道路進行拓寬作業。對于車行道的拓寬基本上以對稱拓寬為主，也就是道路的中線保持不變，分別向道路的兩側進行拓寬。但值得注意的是，舊的車行道線路因為長期通車的緣故，其沉降量較小，而新拓寬的道路為新的路基，其沉降程度和舊道路的沉降程度是不同的，如果不對新拓寬道路進行一定的處理，就會使得新舊道路之間出現縱向裂縫，拓寬部分后期的不均勻沉降會使得縱向裂縫逐漸增大，地表雨水向下滲透，不斷對路面造成持續性破壞。

針對這種情況，就要求相關路面設計人員充分考量到路面沉降對城市道路路面結構帶來的影響，處理方式基本上是在拓寬的路段進行路基、路面的過渡搭接處理，再通過設置應力消減層，最大程度上控制新舊路基的沉降差，避免路面開裂。此外城市道路改擴建中，要盡可能地將原路面作為快車道路面，舊道路的拓寬部分作為人行道或者設置為慢車道。對于拓寬道路的路槽、基層的施工建設上要引起足夠重視，尤其是新舊路面的結合部分，壓路機器碾壓不到的區域，要進行人工碾壓夯實，切實達到設計要求的密度。此外，如果原有路面高程允許的情況下，要盡可能地在舊、新路基之上增鋪一層水泥穩定碎石基層，這樣能夠使得道路的整體性能不斷增強，而后在其上進行路面鋪設作業。

4.對路面結構層組合型設計進行嚴格把控

在城市舊路的改建路面結構設計過程中，要從路面的適用性以及實用性角度著手，參考和結合周邊地形結構以及環境因素，對路面性能進行合理選擇，如進行柔性改建或是剛性設計。針對不同性質的路面而言，在道路路面的結構層設計上其要求也不盡相同，尤其是瀝青混凝土路面，這種柔性路面一旦改建的結構層方式不合理，就容易出現病害現象。故此，要結合交通量以及承載能力等諸多方面進行考量，加強對于路面結構層組合型設計的把控程度，最大限度上保障城市舊道路改建工作的順利進行。

三、城市道路路面病害預防方案分析

在城市道路改建完成后要加強對于城市道路病害防治工作，主要預防方案分為以下幾個方面。首先，在道路設計中要科學對排水設施進行規劃，根據道路實際情況因地制宜地設計排水系統，最大程度上將來自于外部因素的影響降到最小。其次，在進行改建路面的設計工作時要對影響路面結構的影響因素進行充分考量，首要條件要保證改建道路具備足夠的承重能力以及摩阻損失，根據改建路面的交通情況來針對性選擇底層材料，要對改建路面加強日常巡護和保養工作，在改建路面出現裂縫時要及時進行填封。最后，則是改建路面出現局部缺陷時要采用熱拌瀝青材料混合物以或冷拌瀝青混合物的方式來進行填充。熱拌瀝青材料填充缺陷需要具備較高的技術，利用這種修補的路面使用周期較長，而冷拌瀝青混合物來進行道路缺陷填封時不需要具備較高的施工水平，但這種方式填封的路面只能短時間內作為應急維持使用，不能夠達到熱拌瀝青混合物施工的持久程度。

四、結語

綜上所述，城市道路作為城市基礎設施中的重要組成部分，在進行城市舊道路改建路面結構的設計時要嚴格遵守國家的相關設計標準，保障城市舊路的改建路面強度和使用周期能夠最優化。在城市道路的建設和改造發展過程中，對于路面結構的設計顯得尤為重要，這直接關系到人們的安全出行以及塑造城市的品牌形象。故此，相關城建主管單位以及建設單位要對城市舊道路改建、擴建的路面結構設計引起重視，不斷研究和分析道路結構的設計和優化，要結合城市道路的實際情況，對現狀道路和周邊的環境等影響因素進行調查，借助于科學有效的措施來對車行道和人行道進行規劃和設計，不斷引入新的建設材料和新的改建、擴建工藝，對強化結構層組合型設計進行把控，最大限度上減少城市道路的病害現象，為城市舊道路的改建、擴建貢獻力量。