城市道路沥青路面结构优化分析

陈光

摘要：道路沥青路面结构质量对于城市道路建设质量影响很大，为了满足城市道路施工质量的的需要，我们应基于道路沥青路面结构原理和优缺点，通过对沥青面层类型与厚度的选择，对结构层组合的有效优化分析，以为现实道路沥青路面施工提供一系列参考，从而提高实际道路施工的质量效率。

关键词：城市道路；沥青路面；结构设计

中图分类号：TU535 文献标识码： A

引言

沥青路面是一种用沥青材料取代水泥而作为胶结料的路面结构，沥青材料主要用来修筑垫层、底基层、面层与各类基层。和以往的普通的混凝土路面相比来说，沥青路面具有很多优良的性质，比如行车舒适、振动小、表面平整、无接缝、燥声低、施工期短、养护维修简便、耐磨、适合进行分期修建等，因此沥青路面的应用也越来越广泛。

一．城市道路路面结构设计原则

在城市道路的路面结构设计中，一般要遵循以下三个原则：

1.城市道路应该具备较高的承载能力。

由于在道路路面上行驶的重型车辆多，车速快，这无疑给公路的承载力提出了更高的要求。在进行路面的结构设计时，要充分了解各个结构层的材料特点、负荷应力的变化规律以及各个层次材料的刚度和强度。

2.保证城市道路良好的稳定性和耐久性

由于不同的地域，城市道路所面临的自然环境也各不相同，因此要结合不同的气候环境条件，合理的选择材料和路面结构，防止病害的发生。在一些气候比较寒冷的地区，为了防止以无机结合料铺成的基层遇冷干缩形成裂缝，应该进行沥青面层材料与厚度的设计。在一些雨水较多，气候潮湿的地方，则应该重点防止车辙和水损害的发生。

3.在合理设计的基础上注重更加经济的方案

我国的城市道路建设耗资巨大，为了尽量节约成本，应该在重视技术可靠合理的基础上，研究更加经济的设计方案，提高经济效益。

二．沥青面层及厚度设计

1.沥青材料

（1）面层的沥青混合料

表面层是一个三向受压的区域，在受力的形式上以剪应力为主，表面层需要具有一定的温度稳定性和构造的深度，以求满足抗滑和抗车辙的性能要求，因此面层多采用中粒式沥青混凝土；而采用空隙率较小的级配沥青混凝土，则可以防水，抗裂，增加耐久性等方面都作用明显。密级配混合料有AC混合料以及SMA混合料，因为现在的SMA混合料的造价较高，路面表面层普遍选用AC混合料，现在一般城市的快速路以及主干路的路面表面层一般都是选用中粒式ACl6(C)混合料。城市的次干路和以下等级的道路，表面层一般选用AC-13(C)混合料。这是因为选用粗型(AC-C)混合料提高抗辙能力，同时其本身具有比较优良的抗车辙、防水以及抗开裂性能。

（2）中、下面层沥青混合料

中面层的受力形式一般竖向受压，变形以竖向压缩变形为主；下面层受力状态为双向受拉，破坏形式上来说是以疲劳破坏为主。一般来说中面层厚度为50mm～80mm，宜选用粗型密实型沥青混凝土AG20(C)，其主要是以最大粒径为10mm的粗集料为主要的集料。下面层的厚度一般为60mm～90mm，适合选用以粗集料为主的粗型密实型沥青混凝土AC25(C)，用来提高抗水损害的能力。

2.沥青层厚度

在确定各种沥青层的厚度时，需要应使沥青面层压实层厚度与集料的最大公称粒径与相匹配。一旦沥青面层的集料偏粗，同时其对应的压实层厚度也比较的薄，这样就对压实不利，容易使得集料被压碎，因此一般来说沥青层一层的厚度不应该小于集料公称最大径的2.5倍～3倍。

三．基层和底基层

在半刚性的基层沥青路面结构中，主要承受荷载的承重层是底基层和基层，因此基层必须要有足够的强度、刚度以及稳定性；同时还要防止由于半刚性基层而引起的沥青路面的反射裂缝，因此在目前广泛使用的几类半刚性基层材料中，常被选作基层的是二灰稳定粒料或水泥稳定粒料，主要是因为其抗冲刷能力强收缩性小和表层不会软化；而石灰稳定土的水稳定性很差，用作基层是非常不合适的，作底基层还可以。同时考虑透水层的封水效果，基层的首选材料是水泥稳定碎石。水泥稳定碎石具有比较好的强度和刚度，抗冲刷能力强。

沥青结构层的内部所产生的应力和应变随深度是向下递减的，所以结构各层的材料应该自上而下按照强度和刚度递减的规律来安排，这样可以使得材料得到充分的发挥。一般来说城市道路常用级配碎和砂石。从施工工艺方面考虑来确定半刚性基层、底基层的最小厚度，几种常用的底基层和基层的最小施工厚度为15cm，适宜厚度为16cm～20cm。

在选取底基层、半刚性基层的厚度时，在考虑结构受力满足要求的前提下，还需要考虑施工的可行性。在一般情况下，一层铺筑的厚度取15cm～20cm，分两层铺筑时厚度需要大于30cm～40cm。底基层、基层的厚度可综合考虑，在满足受力要求的同时又方便施工。

四．垫层或路基改善层

如果路基比较的潮湿或者是处在地下水位比较高的地段，一般需要设置排水垫层，常采取的材料有填砂、砂砾、碎石等渗水性材料，通过这样的方式来加强路基排水。如果是在高液限黏土路段，这个时候的路基回弹模量一般都小于30MPa，通过设置路基改善层可以保证其承载力，具体一般是采取掺入石灰等固化材料或采取在路床顶层换填级配碎石，以及同时设置土工合成材料等综合处治方法。在石方路堑，为了避免路基受裂隙水、泉眼等地下水的影响，宜在全断面铺设级配碎、砾石等渗水性材料作为排水垫层，。对于排水不良的土质，一般采用级配碎石、砂砾等透水性比较良好的材料这样不仅可以满足路面结构设计需要，同时又可以满足排水的需要。

五．沥青路面结构路基的设计要求

为了保证路面结构对相关荷载力的承受，我们要进行路面结构基础路基环节的优化，确保路基结构设计的均匀性、科学性、稳定性，以有利于日常路面结构设计的需要。因为只有这样才能避免路基因为过量的沉降变形而产生路面破坏的现象，保证路面结构使用的耐久性。对于比较软弱的路基可以采取加固的方法进行处理，加固后使得沉降量满足路面结构设计的要求。

为了确保地下水位较高路基环节的进行，我们要采取一系列措施，进行路基标高的有效设计，有利于保证路床土环节的有效运行。我们可以进行地下水水位降低与粗粒土材料的填充，以有利于突破设计标高的局限性。合理的安排填筑的顺序，选用优质填料，用来避免或减轻因为膨胀和收缩带来的不均匀的变形。对于含有机质的细粒土以及液限大于50的高液限黏土一般不允许用来作为快速路和主干路的路床填料；塑性指数大于16及液限大于50的高液限粉土不能用作快速路和主干路的路床填料。

六. 沥青路面的防水设计

1.防水设计

在进行沥青路面的结构层组合设计时，对于第一层，应该将其看作是不透水层，如果不做此考虑，应该另设防水层用于防水。

2.排水设计

理论上，进入到路面结构层的水会沿着基层的表面流向更低处，底层的面层材料一般是空隙率较大的沥青碎石，这些空隙为水提供了通道，有利于水的外排。但是，即使能够保证基层路面的强度以及界面的干净，也无法完全防止在长期负荷压力下渗入到面层的水分沿界向外排现象的发生。因此，要注意：

（1）将一层沥青薄膜设置于基层表面上，能够有效封闭基层，防止水的冲刷，同时也为水分提供了一个光滑的通道；

（2）如果高速路设置有中央分割带，应该安排相应的纵向排水沟，不仅能够排出路表的水，也有利于下渗水的排出；

（3）对于软土地基，长时间的使用后，在路基沉降的作用下，路面的横坡度会不断减小，对此，应该设计预拱度更高的路面横坡值，便于水沿较大横坡的基层向外排出。

结束语

在城市道路的设计研究中，沥青路面凭借其优点得到了比较广泛的应用，同时路面结构以及其材料的研究也一直是道路设计研究的重点。在新技术和新材料层出不穷的今天，我们必须不断改进设计，并且广泛的加以应用，及时的吸取成功的工程实践经验。

参考文献

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