黄家圩道路路面结构类型与结构材料分析

蒯慕宁

(南京市下关区市政工程建设管理处，江苏南京 210008)

1 概述

我国现在常用的路面结构类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种类型，路面沥青面层材料主要有AC型沥青混合料、OGFC型沥青混合料、SMA型沥青混合料等，常用路面基层有水泥稳定碎石、二灰碎石等半刚性基层，底基层常用石灰稳定土底基层、低剂量水泥稳定碎石底基层、水泥石灰稳定土底基层等。充分了解各种路面结构类型与结构材料特点和适用范围，在实际工程项目中合理选择路面结构类型和路面材料，才能确保工程质量安全、经济合理、坚固耐久。

2 工程概况

黄家圩路北上道路工程位于南京市下关区东部，北起幕府东路，南至和燕路，全长约2 300 m，幕府东路至北固山路段规划道路路幅宽度40 m，北固山路至和燕路段规划道路路幅宽度35 m，本道路是主城区内规划的南北向城市次干路，设计时速50 km/h。

3 路面结构类型

根据交通量预测结果，充分考虑项目所在区域的城市规划布局、综合运输体系和远期发展等，结合项目沿线的气候、水文、地质条件及筑路材料等，参考本地区经验，对路面方案进行综合分析，拟定了沥青混凝土路面、水泥混凝土路面两大方案。

3.1 沥青混凝土路面

沥青混凝土路面具有对路堤变形适应性强、便于维修养护;路面平整、行车舒适、噪声较小;具有足够的强度和耐久性;随着材料和工艺的不断改进，对大交通量的适应能力也越来越强。

3.2 水泥混凝土路面

水泥混凝土路面在地质条件较好时使用寿命长，路面强度高，耐久性好，特别适用重型车辆密集的高速公路。但其对路基变形适应性差，不能较好地适应不良地质路段路基的不均匀沉降，易导致路面破坏，破坏后难以修复;施工工艺复杂，特别是接缝处理工艺还不成熟，嵌缝材料也不够理想，这些都是导致路面早期破坏的重要原因。另外，从我国已建的水泥混凝土路面的使用情况来看，错台、唧泥、断板等问题已暴露出来，路面早期破坏严重，给养护工作带来极大困难。

沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，在路用性能方面各有其优缺点，综合比较详见表1。

作为城市道路路面结构，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面各有其优缺点。考虑本项目未来交通量大，尤其是地块开发初期，重载车辆较多，且考虑到后期养护维修方便，推荐采用沥青混凝土路面。

表1 沥青路面与水泥混凝土路面的比较表

4 路面结构材料

4.1 面层

为便于确定表面层混合料组成，现将目前普遍用于抗滑表层的三类混合料从路用性能、施工难度和初期造价进行比较，见表2。

表2 抗滑磨耗层方案比较表

1)AC型。原公路沥青路面设计规范中规定有抗滑表层AK类沥青混合料类型。JTG D50-2006公路沥青路面设计规范中提出了AC型沥青混合料，它是AK-13A沥青混合料的改进型。将AK型沥青混合料空隙率由4%～10%降低为3%～5%，将马歇尔试验击实次数从50次提高到75次，现场空隙率要求小于7%，将原空隙率较大的抗滑面层AK型向密实型调整，连续级配AC型向S型调整。改进AC型属于“S”型级配，沥青混合料施工中较少离析，矿料间隙率VMA较大，混合料呈嵌挤结构，提高了路面抗车辙能力。

2)OGFC型。OGFC型排水表面层(即开级配透水防滑磨耗层)，通常由大量单一尺寸粗粒料配合少许细粒料组成的跳跃级配。由于OGFC具有多孔结构并在混合料内形成连通的空隙，这种沥青混合料能有效增加路面抗滑性，减少雨天夜间行车车灯照射路面水膜所反射的眩光，减少水雾及水花四溅的现象，提高雨天道路能见度和路标清晰度。同时，OGFC采用高粘度沥青并添加纤维稳定剂，具有了较好的稳定性和耐久性。但多孔隙的特性导致耐久性差。级配偏细，其内含孔隙容易被灰尘或砂石填塞而降低其透水性，被砂石淤积的孔隙所承接的水气加速沥青的老化，甚至导致OGFC与下层混合料分离的破坏情形。开放级配沥青混合料缺乏细料，容易发生沥青流失的现象，造成沥青含量的降低，使得沥青混合料中的粒料颗粒极易因交通荷重或摩擦而产生剥脱、分离的状况。

3)SMA型。SMA型具有优良的路用性能，这主要是因为SMA混合料在组成上与OGFC混合料有很大不同，它由大量粗集料(粒径大于2.36 mm)、较多的沥青结合料和矿质填料(矿粉)以及少量细集料(机制砂)和纤维稳定剂组成，致使SMA有较大的内摩擦角和粘聚力。大量的粗集料构成坚固的骨架结构，即石—石嵌挤结构(粗集料间相互接触)，使其具有良好的高温抗车辙变形的能力，而由沥青、填料、稳定剂和细集料组成的沥青玛脂(胶泥)填充粗集料骨架的空隙，混合料密实，抗水损害能力强，且由于沥青结合料用量的大大提高，从而保证了沥青路面的耐久性及抗开裂的性能。

4)面层材料选择。由于项目区降雨极为丰富，夏季炎热期长且温度高，实际运营期间货车超载及重载现象普遍。为全面提高和改善沥青路面的路用性能和服务水平，减少沥青路面的早期破坏，全线表面层采用AC-13C，沥青采用改性沥青。

考虑本项目重车多的特点，同时为了防止沥青路面早期水损害，下面层选用骨架密实型级配(AC-20C)，以提高其抗车辙能力、高温稳定性和水稳性。

4.2 基层

基层是路面结构中的重要承载层，主要承受由面层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减少路面的变形，防止和减缓路面病害的出现作用。基层大多采用水泥稳定碎石或二灰稳定碎石。根据技术经济合理性、保护路面结构层的原则，拟定水泥稳定碎石、二灰稳定碎石两个方案。

1)水泥稳定碎石基层。

水泥稳定碎石基层早期强度高、水稳定性较好，强度及模量随着龄期的增加而逐渐增长，且回弹模量平均值高于二灰碎石，在国内许多省份大规模应用，技术工艺已经成熟。

水泥稳定碎石基层对水泥用量、含水量控制和养护要求较高，水泥稳定碎石基层造价比二灰碎石略高。

2)二灰碎石基层。

江苏省对二灰碎石的配合比设计、抗裂性有比较深入的研究，施工工艺也比较成熟。二灰碎石造价低、材料普遍。

二灰碎石基层会产生温缩、干缩裂缝，使路面产生反射裂缝，影响路面使用寿命。特别是二灰碎石水稳定性差，雨水渗入基层后，在交通荷载作用下，会产生唧浆现象，导致基层强度降低，路面加速破坏。另外由于二灰碎石成型时间较长，对于施工组织不利，施工季节较晚时，必须采取覆盖措施过冬，产生污染并增加工程投资。

3)基层选择。

考虑到本项目区域的先期建成的道路，在葫芦套地区开发初期将被用做后期道路建设及后续开发建设的施工通道，本项目建成后将有大量载重运输车辆行驶，对路面结构的强度尤其是早期结构强度要求高，因此路面基层推荐采用水泥稳定碎石半刚性基层。

4.3 底基层

底基层是分布荷载的重要层次，它使交通荷载在路基中的应力降低至可以承受的程度，起到路基和基层的分隔层作用。按受力特性和结构层经济合理的原则，多数主干道采用结合料稳定的粒料及稳定细粒土，拟定低剂量水泥稳定碎石、水泥石灰稳定土与石灰稳定土三个方案。

1)低剂量水泥稳定碎石底基层。

低剂量水泥稳定碎石为近年来被广泛应用的一种底基层结构，水泥掺灰量一般为3%～3.5%，其强度高、水稳性好，与基层材料相同，便于机械化施工。

2)水泥石灰稳定土底基层。

水泥石灰稳定土具有良好的整体性，足够的力学强度，较好的抗水性和耐冻性，初期轻度高等优点，而且强度随龄期增长而增长，但易会出现温缩、干缩现象。

3)石灰稳定土底基层。

石灰稳定土具有造价低，较高的抗压强度，同时具有一定的抗弯拉强度，而且随着龄期的增长强度逐渐增加，但其7 d无侧限抗压强度难以达到规范要求的0.8 MPa。

4)底基层选择。

综合比较三种底基层材料，石灰稳定土在技术、经济方面有一定优势，推荐采用石灰稳定土底基层。

5 结语

作为城市道路路面结构，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面各有其优缺点。路面结构类型选定时应结合项目未来交通量、工程地质、项目所处区域位置降水量特点、道路后期养护、行车舒适性以及项目的允许资金情况，合理选择路面结构类型及路面材料，确保道路的经济、合理、安全。

［1］CJJ 37-2012，城市道路工程设计规范［S］.

［2］CJJ 169-2012，城镇道路路面设计规范［S］.

［3］JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范［S］.

［4］JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.

［5］JTG D30-2004，公路路基设计规范［S］.