沥青路面结构组合设计
沥青路面结构组合设计技术措施
Value Engineering0引言沥青混凝土路面具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，具有良好的抗滑、防渗坚实耐久、耐疲劳平整的性能和抗高温开裂的温度稳定性适合于各种车辆的通行，在高速公路建设中被广泛采用，但由于种种原因影响了公路的使用性能造成沥青路面早期破坏，仍存在设计年限内发生的早期破损现象。
不同的路面结构组合层次多和厚度大的路面结构，不同的路面结构组合会产生在寿命和经济上及使用性能都不相同的效果，其使用效果不一定就好。
根据实践经验和理论分析，结构组合原则路线、路基和路面要做统筹考虑，路线、路基和路面的设计标准应大体一致。
不同等级的道路应铺设相应等级的路面。
路线设计时应考虑路基的稳定性和强度，而路基的稳定性和强度又是路面结构和厚度设计的依据。
提高土基的抗变形能力，往往比加厚路面结构层更为经济有效。
有时在路基设计和施工中达不到某些要求时，也可在路面结构中采用一定的措施，以弥补路基稳定性和强度的不足。
所以，应本着“路基稳定、基层坚实、面层耐用”的要求，把路基、垫层、基层和面层作为一个整体，进行路基路面综合设计。
1沥青路面结构设计一般原则1.1合理选材因地制宜原则：路面各结构层用的材料应充分利用当地的工业副产品、加工材料或天然材料尤其是用量大的垫层和基层材料来降低工程造价以减少运输费用。
注意利用当地材料的特点，并借鉴成功的经验。
注意环境保护和施工人员的健康和安全。
1.2方便施工及便于养护原则：考虑施工的技术力量和机械设备，结合施工能力提出结构层的组合方案及施工技术要求。
要考虑方便今后的养护，尤其是高等级路面应保证长期通车的要求。
应尽量考虑采用大型高效的成套机械设备施工，以确保工程质量。
为合理使用有限的资金，一般可按近期要求进行路面设计，以后随交通量的增加逐步提高；也可按规定的设计年限进行设计，基层一次铺成，沥青面层分期修建。
设计时，应选择适当的路面结构和厚度，使前期工程能在后期充分利用。
沥青路面结构组合设计的基本原则
沥青路面结构组合设计的基本原则
沥青路面的结构组合设计是保证路面性能和使用寿命的重要环节。
为了设计出高质量的沥青路面，需要遵循以下基本原则。
一、强化基层
沥青路面的基层是路面承载支撑的主要部位，因此基层的强度和
稳定性是保证路面性能和使用寿命的关键。
在基层设计时，需要根据
路面所在地区的气候、土质和交通量等条件，选择适合的基层材料和
厚度，以达到基层强度稳定的目的。
二、保证沥青层均匀
沥青层是路面负荷以及水分渗透的主要层次，因此必须均匀铺设，以免因为局部厚度过大或者过小导致路面变形、开裂等路面损坏现象
的出现。
三、考虑排水和降噪
在路面设计时，要充分考虑排水和降噪问题。
通过设置合理的路肩、排水沟以及波形横向铺装等措施，可以确保路面排水通畅。
此外，还可以选择适合的沥青混合料和铺装结构，降低路面噪音，提高道路
行车的舒适性。
四、科学施工
沥青路面的施工过程也是保证路面质量的重要因素。
在施工前，
需要对路基进行调整和夯实，以保证基层的稳定。
同时，施工中要严
格控制沥青温度和厚度，以确保路面性能和使用寿命。
以上是沥青路面结构组合设计的基本原则，仅为参考。
在实际设
计和施工中，还需要根据具体情况进行调整和优化，以确保路面的质
量和性能。
沥青路面设计规范2017-条文解读
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地下水位高，排水不良的路段，有裂隙水、泉眼等水文条件不 良岩石挖方路段，基层和底基层为非粒料类材料时：可在基层 和底基层与路床之间设置粒料层。粒料层应与路基边缘或与边 沟下渗沟相连接。
粒料层厚度：≥150mm。
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无机结合料稳定类或冷再生类材料结构层与沥青类结构层之间： 宜设置封层。
封层：单层沥青表面处治或稀浆封层。
当设置改性沥青应力吸收层时，可不再设封层。
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沥青混合料层之间：应设黏层。
黏层材料：乳化沥青、改性乳化沥青、道路石油沥青或改性沥 青等。
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目标可靠度及目标可靠度指标
路面结构的目标可靠度及目标可靠指标不低于下表规定值。 首次引入目标可靠度及目标可靠指标，用于设计。
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设计使用年限
新建沥青路面结构设计使用年限（公路等级、经济、交通荷载 等级）不低于下表规定值。改建路面结构设计使用年限依据工 程实践情况确定。 提高了三、四级公路的设计使用年限，原规范三级公路的为8 年，四级公路的为6年。
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2 结构组合设计
一般规定 路面结构组合 路基 基层和底基层 面层 功能层 路肩 路面排水
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一般规定
路面结构组合设计：考虑路面结构力学特性、功能特性、长期 性能衰变规律、损坏特点，遵循路基-路面综合设计理念。 保证路面结构安全、耐久、全寿命周期经济合理
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沥青路面结构组合设计
［责任编对加固段 采 用 5m 长 Φ42×4 的 系 统 小 导 管 注 浆 加固围岩，小导管间距为 @1m×1m 梅花状布设，环向加 固 范 围 起 拱 线 180°以 上 拱 部 ，注 浆 材 料 采 用 水 泥 -水 玻 璃 双 液 浆 。 5.2.3 换拱处理
2 沥青路面基层结构
沥青面层向下传递的全部荷载都是有基层承担着， 并支撑面层， 保持面层的各项性能正常发挥。 基层有时可分两层铺筑，其上层仍称 基层，下层称为底基层。 基层要具有较高的强度、稳定性和耐久性，来 保证路面的稳定，但基层不受到车轮和大气的直接影响，受到的外部
不利因素相对较少。 基层可以分为柔性基层、半刚性基层和刚性基层三种，根据不同
【关键词】沥青路面；基层；垫层；结构设计
沥青的路面是由面层、基层、底基层、垫层等结构组成。 路面的结 构设计要根据道路的交通需求，在路面结构使用年限内既能承受行车 荷载和自然因素的作用，又可以发挥各结构层的最大功能，满足经济 技术要求。
沥青路面结构组合设计要满足以下原则： 1）路面品质的长期稳定性要得到保证，在设计使用期限内，路面 的抗滑安全性能、平整性、抗车辙性能等各项功能的稳定要在允许的 范围内。 2）路面结构的强度、抗变形能力能够和各层次的力学响应相匹配。 在路面的结构上层车轮的荷载、温度、湿度变化等产生的应力较为集 中，并逐渐向下部扩散，所以面层和基层要具有很高的强度、模量以及 抗变形能力。 3）结构层受到温度、湿度等条件的影响造成强度、稳定性的降低 时，要加强其抵御能力。 4）根据当地的自然环境等选择材料，最大限度的做好优化，降低 建设以及养护费用。
沥青路面设计
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三、沥青路面垫层结构
垫层的作用：
➢改善土基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、 刚度和稳定性不受土基水温变化而造成不良影响。 ➢将基层传下的车辆荷载加以扩散，以减小土基的应力和 变形。同时阻止路基土挤入基层。
可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水泥或 石灰煤渣稳定类、石灰粉煤灰稳定类等。强度要求不一定 高，但水稳定性和隔温性能要好。 排水垫层应与边缘排水系统相连接，垫层宽度应铺筑到路 基边缘或与边沟下的渗沟相连接。 采用碎石和砂砾垫层时，一般最大粒径应不超过结构层厚 度的1/2，以保证形成骨架结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 16
防冻厚度的设计，一般多采用经验厚度和经验公式加以 确定。 防冻厚度与路基潮湿类型、路基土类、道路冻深以及路 面结构层材料的热物理性能有关。 若根据交通量计算的结构层总厚度小于最小防冻层厚度 ，则应增加防冻垫层使其满足最小防冻厚度的要求。 在排水垫层下设土工织物反滤层，以防止路基污染粒料 垫层，降低排水功能。
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二、解题方法
p
h1
E1 μ1
hi
Ei μi
En μn
弹性层状体系示意图
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第三节 沥青路面结构组合设计
➢基本原则：
面层耐久、基层坚实、土基稳定
➢具体要求：
1. 适应行车荷载作用的要求 从上至下，从薄到厚，从强到弱，表层抗滑、抗磨耗 2. 在各种自然因素作用下稳定性好 水稳定性和温度稳定性； 3. 考虑结构层的特点 上下层匹配，总体上强度足够； 4. 考虑防冻、防水要求 5. 层间结合良好
通过试验路的实测数据，建立路面结构（结构层组合、 厚度和材料性质）、车辆荷载（轴载大小和作用次数）和 路面使用性能之间的关系。
公路沥青路面结构图设计
max R
R
sp
Ks
sp ——结构层材料的极限劈裂强度（MPa），由试验确定。
K s ——抗拉强度结构系数。
1沥青路面设计理论与设计指标
抗拉强度结构系数Ks，与材料的疲劳特性有关。
R
sp
Ks
Ks
0.09 Aa
N 0.22 e
/
Ac
沥青混凝土面层
Ks
0.35
N 0.11 e
/
Ac
无机结合料稳定集料
疲劳开裂 剪切开裂 收缩开裂 反射开裂
泛油、磨光
拥包、波浪
车辙
泛油
纵向裂缝
横向裂缝
龟裂、坑槽
网裂
1 沥青路面设计理论与设计指标
开裂和变形为沥青路面的主要破坏模式：
（1）疲劳开裂
r r
[[rRrR]]
—拉应力（结构层开裂）
（2）车
辙 LC [LCR ]—永久变形
高速、一级公路15mm 二级、三级公路20mm
高速公路
—
其他等级公路
1.00
2 0.70～0.85 0.50～0.75
3 0.45～0.60 0. 50～0.75
≥4 0.40～0.50
—
2沥青路面设计依据
4.沥青路面设计年限
公路等级
路面结构设计使用年限（年）
设计使用年限 公路等级
设计使用年限
高速公路、一级公路
15
三级公路
10
二级公路
12
四级公路
3 沥青路面结构组合设计
4）满足结构层层间结合要求
沥青结合料层之间应设置粘层；沥青结合料层与基层层 间应设置封层，宜设置透层。 无机结合料稳定基层与沥青结合料面层之间应设置沥青 碎石、级配碎石联结层。 岩石或填石路基顶面应设置整平层，厚度为20～30cm
计算大题11-沥青路面设计
累计当量轴次
设计年限内考虑车道系数后一个车道上的当量轴 次总和。
第一节 概述
第一节 概述
第二节 弹性层状体系理论
第二节 弹性层状体系理论
2、弹性层状体系理论的假定
3）总弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变 形（回弹弯沉+残余弯沉）。
4)容许弯沉：路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双 轮轮隙中间容许出现的最大（代表？）回弹弯沉值。
5)设计弯沉：是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载 作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大（代表？）弯沉值。
第四节 我国沥青路面设计方法
第一节 概述
2） 轴载当量换算的原则
等破坏原则：换算以达到相同的临界状态为标准，即对同 一种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界 状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次数为 N2，此时甲乙两种轴载作用是等效的；
等厚度原则：对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准 进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度 是相同的。
1）各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性，位移、形变微小； 2）最下一层（路基）在水平方向和垂直方向无限大，其上各层厚度有限，
水平方向无限； 3）各层在水平方向无限远处，及最下层向下无限深处，应力、形变、位
移为零； 4）层间接触情况，或完全连续（连续体系）或仅竖向应力和位移连续而
无摩阻力（滑动体系）； 5）不计自重。
3）当量轴次
按弯沉等效或弯拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴 载的作用次数换算为与标准轴载100KN相当的轴载作用次 数。
路面结构层组合设计
路面结构层组合设计
在冰冻地区潮湿、过湿路段应设置防冻层，并进行防冻层验算。 （2）功能层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水 泥或石灰煤渣稳定类，石灰粉煤灰稳定类等。各级公路的排水功能层应视 具体情况，使功能层与边缘排水系统相连接，或铺至路基同宽。 1）防冻功能层应采用透水性好的粒料类材料，通过0.075mm筛孔颗粒含 量不宜大于5%。采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20%；2）采用碎 石和砂砾功能层时，最大粒径应与结构层厚度相协调，一般最大粒径应不 超过结构层厚度的1/2，以保证形成骨架结构，提高结构层的稳定性；3） 为防止路基污染粒料功能层或为隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工 合成材料的隔离层。 （3）功能层厚度视具体情况而定，一般为150～200mm，重冰冻地区潮 湿、过湿路段可为300～400mm。
路面结构层组合设计
➢ 3.对半刚性基层沥青路面的结构组合设计，基层与沥青面层的模量比 宜在1.5～3之间；基层与底基层的模量比不宜大于3.0；底基层与土基模 量比宜在2.5～12.5之间 ➢ 4.对刚性基层应采取措施加强沥青层与刚性基层间的紧密结合，并提 高界面抗剪强度和沥青混合料的抗剪切强度，以增加沥青层抗剪切、推移 变形的能力 ➢ 5.为防止雨雪下渗，浸入基层、土基，沥青面层应选用密级配沥青混 合料。当采用排水基层时，其下均应设防水层，并设置结构内部的排水系 统，将雨水排除路基外 ➢ 6.为排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿 状态，下列情况下的路基应设置功能层：
路面结构层组合设计
➢ 8.设计时应采取技术措施, 加强路面结构各层之间的紧密结合，提高 路面结构整体性，避免产生层间滑移
（1）沥青层之间应设粘层，粘层沥青宜用乳化沥青、改性乳化沥青、 热沥青或橡胶沥青，洒布数量根据选用的粘层油类型以现场试验确定。乳 化沥青、改性乳化沥青宜为0.3～0.5kg/m2；（2）各种基层上应设置透层 沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青、稀释沥青、乳化 沥青等。洒布数量宜通过现场试验确定，对粒料基层应透入3～6mm为宜。 （3）在半刚性基层上应设下封层。（4）新、旧沥青层之间，沥青层与旧 水泥混凝土板之间应洒布粘层沥青，宜用热沥青、改性热沥青、改性乳化 沥青或橡胶沥青。（5）拓宽路面时，新、旧路面接茬处，宜喷涂粘结沥 青。（6）双层式半刚性材料层宜采取连续摊铺、碾压工艺，增强层间结 合，以形成整层。
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沥青路面结构组合设计
沥青路面通常由沥青面层、基层、底基层、垫层等多种结构组成，如下图所示：
路面结构图
沥青面层
沥青面层可为单层、双层或三层。
高速公路和一级公路采用三层式结构（表面层、中面层和下面层），二级及以下公路采用双层式结构（表面层、下面层）。
表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、抗裂耐久等功能。
表面层是直接承受车辆荷载和自然因素影响的结构层，因此，它首先应具有良好的抗滑性能和平整度，保证行车安全舒适，其次要密实不透水，保证路面结构在各种气候下具有稳定的使用功能。
同时，表面层直接接受太阳辐射，受大气环境的影响最显著，要求面层具有高温抗车辙和低温抗开裂的能力。
表面层通常采用粗型细粒式或中粒式沥青混凝土：AC-10C、AC-13C 和AC-16C，AC-13C和AC-16C这两种使用最多。
中、下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实和不透水的性能。
中面层通常选用粗型中粒式沥青混凝土AC-20C，下面层通常选用粗型中粒式或粗粒式沥青混凝土：AC-20C 和AC-25C。
沥青面层在路面结构中的价格较高，一般情况下对沥青面层厚度应有所控制，但是也不能过薄。
各沥青层的厚度应与混合料公称最大粒径相匹配，沥青混合料的一层压实最小厚度不宜小于混合料公称最大粒径的2.5-3倍。
沥青混合料的压实最小厚度与适宜厚度
此外，在各沥青层中必须至少有一层为密级配沥青混合料。
基层、底基层
沥青路面结构中沥青面层主要起功能性作用，而非承重层。
承担承重层作用的主要
是基层。
基层应具有稳定、耐久、较高的承载能力。
由于底基层是次要承重层，因此对材料质量要求较低，可更广泛地选择当地材料，以节约造价。
沥青路面的基层按材料和力学特性的不同可以分为柔性基层（沥青稳定碎石或无结合料级配碎石）、半刚性基层（无机结合料稳定土）和刚性基层（低强度等级混凝土）3种。
半刚性基层、底基层主要包括水泥稳定类、石灰稳定类、石灰粉煤灰（二灰）稳定类。
半刚性基层的板体性较好、整体强度高，可以大大提高沥青路面结构的整体刚度。
半刚性基层的主要缺点是收缩开裂和不能很快排水。
半刚性基层收缩开裂会引起反射裂缝；
半刚性基层强度很高，致使半刚性基层本身非常致密，几乎成为完全不透水的层次。
从面层下渗的水只能积存在面层与基层之间，在车轮荷载的反复作用下，基层表面逐步破坏，成为灰浆，并通过面层的裂缝挤到路面上来，这就是通常所说的“唧浆”，成为沥青面层水损坏的重要原因。
垫层
垫层是设置在底基层和土基之间的结构层，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化而造成的不良影响。
另一方面的功能是将基层传下的车辆荷载加以扩散，以减小土基顶面的应力和变形。
同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
故垫层常铺设在土基水温状况不良地段。
在冻深较大的地区铺设的能起防冻作用的垫层称为防冻层；在地下水位较高的地区铺设能起隔水作用或防止地表积水下渗的垫层称为隔离层。
修筑垫层的材料强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
各级公路的排水垫层应与边缘的排水系统相连接，垫层应铺筑到路基边缘或与边沟下的渗沟相连接。
层间结合要求
设计时应采取技术措施，加强路面各结构层之间的结合，提高路面结构的整体性，避免产生层间滑移。
①沥青层之间应设黏层。
黏层沥青可用乳化沥青、改性乳化沥青或热沥青，洒布数量宜为0.3-0.6kg/m2。
②各种基层上宜设置透层。
透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青、乳化沥青等。
③在半刚性基层上应设下封层。
④新旧沥青层之间，沥青层与旧水泥砼板之间应洒布黏层沥青，宜用热沥青或改性乳化沥青、乳化沥青。
⑤拓宽路面时，新、旧路面接茬处宜喷涂黏结沥青。
⑥双层式半刚性材料基层宜采取连续摊铺、碾压工艺，增强层间结合，已形成整体。
特别提示：如果沥青路面各层之间不能形成整体，那路面的承载力就会受到很大影响。
因次，必须要强化黏层油，改进透层油，保证沥青层之间以及沥青层与非沥青层之间能够黏结成整体，这是防止沥青路面发生早期破坏、保证沥青路面使用寿命的前提。