谈城市道路沥青路面结构设计

摘要：目前沥青路面在道路建设领域使用频率极高，已成为我国道路路面的一种重要形式。本文针对城市道路沥青路面的结构设计进行了探讨。

关键词：城市道路；沥青路面；结构设计要点；设计方法；

引言：

沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、燥声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等诸多优点而被广泛应用，特别是在目前的城市道路大建设中已成为常用路面结构而加以推广在沥青路面设计中，结构组合设计是其核心内容，路面结构应根据公路自然区划的特点、公路等级与使用要求、交通量及其交通组成，并考虑结构层的功能与受力特点以及经济发展和投资环境等综合因素，进行多层材料组合设计。

1.沥青路面结构设计的要点

1.1要结合城市道路特点，参照公路沥青路面设计规范选取计算参数。

1.2应根据规划要求对修建道路在所处路网中的作用进行定位,通过对设计路段交通量实测、分析与预测,确定设计交通量,然后换算成标准轴载车道累计当量轴次数据进行后续结构层厚度计算；

1.3在路面结构设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状况的调查,根据当地材料供应的特点,确定满足密实、抗滑、稳定、耐久的路面结构方案,满足路面使用的基本要求。由于目前沥青路面结构组合设计许多观念在新的研究成果公布后发生变化,设计人员必须对当地多年的路面使用实际进行了解,从中吸取有益的部分结合最新的设计方法和理论进行设计；

1.4应对材料详尽调查,提出材料的基本要求:级配大致范围、筛孔分级、加工方法及颗粒形状等。在此基础上,选择合理的级配设计结果,为道路施工提供基础数据；

1.5根据路基湿度及冰冻情况考虑结构组合，对中湿及潮湿路段的沥青路面的基层应选择水稳性好的材料，按强度计算的路面部厚度小于《规范》规定值时，应用垫层厚度补足；

1.6各层的厚度应考虑材料扩散应力的效果和压实机具的能力以及材料结构的稳定要求，路面结构层次不宜过多；

1.7水对沥青路面有较大的破坏性,对排水设计应引起重视。合理的排水设计应综合考虑路表(人行道面)排水、中央分隔带排水、交叉路口排水、路面结构层排水;合理选择排水方案,布置排水设施,形成完整、畅通的排水体系,保证路基路面

的稳定。

2. 沥青路面结构设计方法

2.1半刚性基层沥青路面——沥青面层+半刚性基层；

我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

2.2柔性基层沥青路面——沥青面层+沥青混合料柔性材料基层；

2.3刚性基层沥青路面——沥青面层+混凝土基层；

2.4混合式沥青路面——沥青面层+柔性基层+半刚性或刚性材料基层。

3. 沥青路面结构组合设计

3.1组合设计的要求

沥青路面的面层、基层、垫层在进行组合设计时，应满足下列设计要求：

3.1.1适应行车荷载和结构层间模量比

汽车轴载在路面上引起的荷载应力和应变随着深度而递减，所以各结构层应选用材料时，强度和刚度应按其模量随着深度递减的规律。且各层厚度宜从上至下有薄到厚。这样既能充分发挥各结构层材料的效能，又可充分利用当地材料，经济合理。当道路等级较高，路面交通等级越高，则路面厚度越大，相应面层结构层次也越多。并确保层间结合状态的连续，这是提高路面耐久性的关键。

3.1.2最大粒径与最小压实厚度

设计沥青面层的结构层采用二层以上时，一般下层比上层结构层的粒径大。即材料集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，便于形成强度。沥青路面结构层最小厚度，应与沥青混合料集料的公称最大粒径相适应，便于碾压密实，并满足最小压实厚度，从而提高其耐久性、水稳性、防止水损害。对热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5~3倍，对改性沥青路面（SMA）和排水沥青路面（OGFC）等嵌挤型混合料不宜小于公称最大粒径的2~2.5倍，以减少离析，便于压实。

3.2结构层组合设计

根据设计任务书的要求，在确定路面等级的基础上，结合考虑当地交通、气候和路用材料特点，拟定路面各结构层。可做2~3各组合设计方案，加以比较并择优选取。

3.3做好路面结构调查

典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。

3.4合理地选择路面结构类型

3.4.1上面层选择

SMA由于其良好的高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑及耐久性，应该为路面上面层的首选。然而由于造价相对较高，因此在应用上受到一定的限制。虽然SMA相对AC、AK及Superpave在建设过程中的一次投资要高一些，但有调查资料显示SMA路面相对AC、AK及Superpave路面可以延长使用寿命20%～40%，因此SMA路面的综合经济效益往往要高于普通沥青混凝土路面。同时，使用SMA路面可提高路面服务质量，节省油耗，减少轮胎磨损及机件损坏，提高车速及舒适性，减少交通事故，节省运营费用等等，在高温、重载、量大的环境下SMA的效益更加突出。所以，在我国重要的公路运输主干线（重载车辆多、交通量大）的建设上，SMA路面具有极大的选择优势。

3.4.2中下面层选择

Superpave高性能沥青路面在高温抗车辙方面具有很大的优势，混合料低温、疲劳抗开裂性能良好，此外，由于其空隙率相对较小，其抗水损害能力也较强，适合作高速公路中、下面层，尤其是在重载多的高速公路。当然，有些地方仍然习惯于采用AC-Ⅰ型沥青混凝土作中、下面层，但对规范密级配进行了改进，一定程度上提高了动稳定度。

3.5路面材料配合比设计

对选定的路面结构层（面层、基层、垫层）所用的材料，进行原材料选择，混合料配合比设计，包括目标配合比设计、生产配合比设计和试拌性铺试验路检验。

3.6路面结构计算

3.6.1通过设计年限累计交通量，确定路面设计弯沉值，以它为指标来进行

路面厚度计算。

3.6.2对城市道路设计时，还需要计算所设计对沥青路面表面最不利点剪应力，它应满足沥青路面允许剪应力的要求。

3.7完善路面的防水设计

3.7.1应迅速排除表面水，防止积水渗入下层，要求路拱和表面平整度符合规定，路表不得积水;

3.7.2为防止面层渗水滞留基层表面，而使基层被浸软，在基层上做封层或透层，能够达到即使有水渗入也能及时沿基层表面的路拱排出的效果;

3.7.3面层材料应选择能耐荷载与水分复合作用的材料;

3.7.4设置排水层(垫层)，既能排水，也能隔断毛细水，使上升的毛细水也能及时排出。因此，此垫层或下基层应有排除上、下两方来水的作用，应用透水材料;

3.7.5与路面结构排水有关的边沟、渗沟、排水沟等，必须按规范要求设置;