1、市政道路工程沥青路面设计探讨摘要：本文以市政路桥工程沥青路面的设计为切入地点，从路面结构设计、材料设计、防反射裂缝设计及排水设计四个方面探讨了市政路桥工程沥青路面的设计方案。 关键词：市政；路桥工程；路面；设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 前言 在市政路桥工程的建设中，沥青砼路面以其平整、无接缝、耐磨以及养护简单的优点成为工程项目优先选择的路面结构，广泛应用于各规模的工程实践中。然而，由于材料、技术、管理等主观因素的制约，以及城市天气、环境等客观因素的影响，市政路桥沥青路面使用过程中出现的病害现象逐渐增多，大大缩短了路桥路面的使用寿命，造成工程建设经济效益的降低。因此，提
2、高市政路桥工程沥青路面的建设质量是目前市政路桥工程建设中应加强的重要环节，本文主要以市政路桥工程沥青路面的设计为切入地点，探讨了加强沥青路面设计质量的策略。 1.路面结构设计 （1）路面厚度设计 首先，确定路面结构设计指标。根据道路设计规范，选定路基和路面各项设计参数及路面使用性能指标。其次，根据市政路桥工程规范要求推荐的路面结构以及工程实际，拟定路面结构组合方案，并保证各结构层应尽量按强度和刚度自上而下逐层递减的规律安排，同时合理选择相邻结构层之间的模量比。最后，计算各结构层厚度。结合工程建设任务设计书及路面交通需求，在合理确定路面等级的基础上，计算设计出设计年限内的路面弯沉值。然后根据设计
3、弯沉值计算路面厚度。并保证厚度值能够满足结构整体刚度与沥青层或半刚性基层、底基层疲劳开裂的要求。同时，对路面结构的弯拉应力进行验算。 具体设计方法： 设计弯沉值指标。在双圆荷载作用下，轮隙中心处路表弯沉值应小于等于路面设计弯沉值。拉应力指标。柔性基层沥青层层底和半刚性材料基层、底基层底面的最大拉应力应小于等于该结构层材料的容许拉应力。沥青混凝土面层材料的最大剪应力应小于或等于该结构层材料的容许抗剪强度。 （2）减少半刚性基层沥青路面收缩开裂和防射裂缝的措施 在半刚性基层上设置应力吸收层或铺设经实践证明有效的土工合成材料。沥青应力吸收层是采用粘结力大、弹性恢复能力很强的改性沥青做成砂粒式或细粒式
4、沥青砼的薄层结构，一般为 20mm25mm。该薄层结构具有空隙率小、不渗水、变形能力大、抗疲劳能力强的特征，具有较好地防止防射裂缝的效果。聚酯土工布粘层是在洒热沥青或改性沥青、改性乳化沥青后，布设长丝无纺聚酯土工布，经轮胎压路机碾压使沥青向上浸渍形成具有减裂、防水、加强层间结合的作用的粘结层，可以有效的控制车辙、反射裂缝和疲劳裂缝现象。 2、材料设计 （1）基层材料设计 基层直接遭受大气因素的影响虽比面层要小，但仍可能经受地下水和通过面层渗入雨水的侵蚀，交通荷载作用下动水压力作用，则加大了水对基层破坏作用，因此基层结构应具有足够的水稳定性、良好的抗冲刷性，以减少典型的路面水损坏。与此同时，基层
5、还应具有良好的抗干缩、温缩性能，以减少反射裂缝病害。 基层材料应具有适当的模量，设计模量的取值不同意味着不同的材料。基层模量太小时可能造成面层层底的弯拉应力太大，产生弯拉疲劳破坏；模量太大可能造成面层内的剪应力太大，产生剪切疲劳破坏，故基层材料的模量最好与面层相近。 目前常用的基层材料有：半刚性基层材料（水泥、石灰、粉煤灰稳定类） ；柔性基层材料（沥青混合料、级配碎、砾石） ；刚性基层（贫混凝土） 。 柔性基层虽具有全寿命周期成本相对较低等优点，由于初期投资较大，且在现行规范下，难以达到验收标准等原因，目前还未达到大面积推广使用的阶段。刚性基层比较适合于重载交通，但其接缝处的处理及沥青面层反射
6、裂缝的防治一直是个难题，限制了其的应用。因此，国内高等级道路常用的半刚性基层。目前国内普遍采用的半刚性基层材料为二灰稳定粒料和水泥稳定粒料。 面层材料设计 沥青上面层须具有足够的耐久性，并满足以下要求：集料具有足够的纹理深度，面层具有适当的构造深度；具有很强的高温抗变形能力；具有足够的低温韧性；具有足够的强度；具有扩散荷载的能力，能抵抗荷载的重复剪切作用和其他自然环境的疲劳作用；具有很强的抗水作用能力。沥青路面面层宜选用 SMA、AC-C 和 OGFC 沥青混合料。 SMA 混合料路面高温、低温以及抗疲劳性能均比较好，还拥有优越的抗滑性能与降噪功能，其综合技术性能最好。但 SMA 类沥青混合料
7、的施工质量控制方面要求严格，其单位成本最高，但由于其使用寿命长、分摊到使用周期的时间成本并不高。近些年来 SMA 类沥青混合料在高等级道路路面结构中应用较为广泛，其施工质量控制也得到了较大的提高。 Sup 混合料路面具有良好的抗变形能力，但其施工控制较复杂，试验检测仪器很贵，若采用传统的检测方法则不能很好的控制混合料质量。 AC 型沥青混合料施工均匀性好，能明显改善面层抗车辙能力，经实践证明，使用效果良好。且 AC 型混合料的施工要求相对而言较低，有利于施工质量的控制。AC 型混合料又分为粗型（C 型）和细型（F 型） 。粗级配是以粗集料为主，具有表面粗糙，构造深度大，抗车辙、变形的性能较好等
8、特点，适用于多雨炎热、交通量较大地区的表面层。中、下面层也可用粗级配沥青混合料，以增强抗车辙能力，但施工应注意加强压实。细级配因集料较多，施工和易性较好，水稳定性、低温抗开裂及抗疲劳开裂性能等较好。但是，其表面致密，构造深度较小，可用于抗疲劳结构层或干旱少雨、交通量较少、气候严寒地区的道路。 OGFC 是开级配沥青混合料，路面的特点是可以提高雨天行车安全性，降低交通噪音、防止路面积水、改善道路环境，可以有效改善城市环境，提升城市品位，但由于孔隙率大，其抗老化性能、耐久性能相对较差，而且路面被泥土、杂物等堵塞后，很难清洗，会逐渐失去排水功能，另外，为改善 OGFC 类沥青混合料的抗老化性能和疲劳
9、耐久性能，国内外通常采用价格非常昂贵的高粘沥青。 （3）层间结合设计 路面基层和面层之间的结合设计，对加强沥青路面各结构层的整体粘结具有重要的作用。其设计方案：一种是在上文论述的在路基层与面层之间设计应力吸收层。另一种是在路面基层与面层之间设置防水粘结层，粘层油采用喷洒型 PCR 阳离子改性乳化沥青。防止超载车带来的路面层间脱层、推移和拥包等病害的产生，保证路面完整性，从而大幅提高路桥尤其是桥梁、陡坡、弯道和重载路面的使用寿命。 （4）材料配合比设计 沥青混合料配合比设计。一是目标配合比设计阶段。优选材料、矿料级配、最佳 OAC，供拌和机确定冷料仓的供货比例、进料速度及试拌使用。二是生产配合比
10、设计阶段。确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用。三是生产配合比检验阶段。通过试拌试铺，确定施工温度；机械组合；施工工艺；虚铺系数；生产用标准配合比和最佳油石比；建立钻芯法与核子仪的检测密度的相关性。四是确定级配允许波动范围，确定路面混合材料的设计参数。 基层材料配合比设计。一是级配设计。主要利用公路工程级配设计软件可对公路沥青路面、水泥混凝土路面的面层、基层等各骨料的级配根据规范要求进行配合比设计。二是混合料最大干密度和最佳含水量设计。主要采用表面振动压实仪法对混合料的最大干密度和最佳含水量进行确定。三是混合料抗压强度设计。主要根据立方体抗压强度的标准值对混合料抗压强度进行设计。 4、排水
11、设计 （1）路基排水设计 首先，保证路基排水沟渠的布置应与桥涵位置相配合。在设置桥涵时，应考虑到路基排水的需要，致使各处排水沟渠的水流能尽快地排泄出去。同样，在布置路基排水沟渠时，也应根据桥涵布置的情况，确定各沟渠排引的方向及出水口的位置。其次，将截水沟设置于路基的上侧山坡上对即将流入地表的水进行拦截。并将边沟设置于路基两侧，排除道路表面的水。最后，将截水沟、边 沟等水流，用排水沟引排到指定的低地、河沟或桥涵等处。 （2）路面排水设计 双坡排水和单坡排水是城市道路路面排水的主要方式。当具备较宽的车行道宽度条件时，可设计双坡排水方式，按一定的距离将雨水口设置于道路两侧对路面水进行收集，从而有效将地表水在道路表面的径流时间减少，并将水迅速排除。 （3）路面结构内排水设计 一是将乳化沥青下封层设置于在路面面层和基层之间，及时将通过缝隙向下渗入的水分沿封层表面向道路两侧排走。二是设置排水层。将排水垫层设置于在路基以上、路面结构以下位置，拦截将由上部渗透下来的地表水，起到隔水、防水作用。 参考文献： 1林增忠.市政道路沥青路面建设质量若干问题与对策J.福建建筑.2008(03) 2谢道权.市政道路沥青路面水损坏原因分析与对策研究J.工程与建设.2008(04) 3黄宗伟.浅述市政道路沥青路面裂缝的成因及防治J.技术与市场.2010(11)
