城市道路沥青路面结构设计

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。

本文针对湖北宜昌的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，路面结构应根据宜昌当地城市的自然区划特点、城市道路等级与使用要求、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。

一、背景
宜昌古称夷陵，位于湖北省西南部，近年来，伴随着中部崛起口号的提出，省域副中心城市地位的确定，宜昌正以崭新的面貌走在省内前列，根据《宜昌市国民经济和社会发展“十二五”规划》，宜昌市将全面推进中心城区发展，拓展城市发展空间。

规划“十二五”期末，城区建成区面积达到200平方公里。

“十二五”期间宜昌市综合交通网络建设的重点是建设完善道路交通系统，提升对外交通水平，加强各种交通方式之间的衔接。

在这大方针下，对其城市道路沥青路面的结构设计就显得尤为重要了。

二、沥青路面结构设计的要点
1.要结合城市道路特点，参照城市道路沥青路面设计规范选取计算参数。

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；
3.在路面结构设计之前必须对宜昌进行地质、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
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；
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；
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；
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；
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。

三、沥青路面结构设计方法
1.半刚性基层沥青路面——沥青面层+半刚性基层；
我国90%以上城市道路的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城市道路沥青路面的主要结构类型。

2.柔性基层沥青路面——沥青面层+沥青混合料柔性材料基层；
3.刚性基层沥青路面——沥青面层+混凝土基层；
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。

四、沥青路面结构组合设计
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：
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，又可充分利用宜昌当地的材料，经济合理。

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。

2.结构层组合设计
根据实际的设计任务书的要求，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个组合设计方案，加以比较并择优选取。

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，城市道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相应规范。

4.合理地选择路面结构类型
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。

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。

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。

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。

6.路面结构计算
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。

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。

7.完善路面的防水设计
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;
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;
7.3.面层材料应选择能耐荷载与水分复合作用的材料;
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;
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;
7.6.各层的强度自上而下逐渐减小，层次较多，虽受力情况较合理，但不同材料过多的层次将会给施工工艺及材料制备带来较大困难，因此，一般层次不宜过多，层间应尽量连续。

结语
合理的城市道路路面结构设计，是保证路面结构的整体稳定性。

因此，结构设计是最关键的一环，没有合理的路面结构设计就没有坚固稳定的路面。

在进行路面设计时，只要按照面层耐久、基层坚实和土基稳定的要求，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工和利于养护的原则，经过方案比选就会取得满意的效果。

参考文献
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