市政道路工程路基路面的规划设计探究

滕龙

（贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

市政道路工程是我国建设工程的重要组成部分，研究市政道路工程的路基路面规划设计，不仅能够提升市政道路工程的建设水平，还能为其他各项工程建设提供参考。研究市政道路工程的路基路面规划设计，要从路基路面的设计要求以及影响其规划设计的因素出发。

1 市政道路工程路基路面设计的要求

对市政道路工程路基路面进行规划设计要满足以下3点要求：①路基路面要具备承载能力。行驶在路面上的车辆会对路基及底基层造成影响，使路面结构产生一定的碎裂或位移情况，造成道路条件恶化，引起交通事故和人员伤亡。因此在对路基路面进行设计规划时要重点考虑其承载力问题。路基路面的承载能力主要包括刚度和强度两个方面。路基路面要能承受住车辆的压力，其自身的各层面结构也要有足够的刚性，避免出现变形、碎裂等情况；②路基路面的结构要有足够的耐久性，随着时间变化，温度影响及路面车辆对道路的磨损程度就会越大，路基路面的结构设计要能满足使用时长的需求；③路基路面的设计要能满足功能性需求。在设计路基路面时，要对经济性及功能性充分考虑，设计出的路基路面不仅要满足成本需求，也要保证路面光滑、平整程度。

2 影响市政道路路基路面设计的因素

影响市政道路路基路面设计的主要因素为以下两方面：一方面，路基路面设计要充分考虑道路稳定性因素，包括道路周边的地质条件、气候和水文条件以及地基土的主要类别；另一方面，承载能力及周边环境也是影响路基路面设计的重要因素，包括对周围交通流量的估计、周边车辆的种类及重量、车辆对路面所造成损害的程度、车辆轴承载力及承载效果换算、此条道路的使用时长以及周围交通情况等。这两方面因素共同影响着市政道路路基路面的规划设计。

3 市政道路路基路面具体规划设计研究

3.1 路基规划设计

路基主要是由路基本体与其相关设施所构成，其中路基本体指的是路基断面中需要挖填的那部分，而路基设施是指与路基相关的工程设计建设，主要为了保障路基的稳定性，如防护栏、排水沟、加固设施等。市政道路，多为主高速公路或支线高速公路，路基作为路面的基础部分，是整个道路建设的承重主体，承载着路面结构及路面上面车辆的重量。根据我国的《公路路基设计规范》所规定，路基的压实工作要在含水量至少2%的环境下进行，以潮湿环境为宜。在进行实际压实工作时，要测试潮湿环境下的CBR值，再依据此处路面的土质，可在公路的每1km处进行1～2次的CBR实验，如果此处道路的土质类型变化不大，就可以选择此段公路的平均CBR值来作为此条公路路面的设计值[1]。以贵遵复线为例，其周边地形多为山岭，基于此种地形，在设计路基高度时，要将路堤设计在2.6m以上，以方面进行后续的通道设计工作。保持路基的稳定性和干燥程度，可避免其受到地表水及地下水的影响。设计方面加入挡土墙能够减少建设公路占用耕地及农田的面积，挖掘方式上多采用半填半挖方式。据调查，建设此条高速公路需要面对最大的不良地质就是软土，可以采取换填土、碎石加垫、塑料排水装置等处理方式来解决。此条高速公路的总排水工程为103729m3、片石护坡工程总体积为456718m3、网格植被坡总工程体积为327819m3、喷锚式护坡总体积为928173m3、其中不良地段共有2456m，占用了7892.2亩土地。

3.2 路面规划设计

如图1所示，市政道路工程建设的路面结构由垫层、基层以及面层所构成。垫层在整个路面的最下方，其功能是防冻、隔水以及排水，可以在一定程度上改善基层的环境条件；基层位于垫层以上，是主要负责承载路面上车辆重量的结构，其在承载重量的同时，也能够将重量分散到垫层之中，因此属于路面结构当中最重要的部分。基层需要有较好的稳定性和强度，能够承受大型车辆的重量；面层作为路面最顶上的一层需要平整和光滑，也要能够经受车辆的摩擦，同时要有良好的温度稳定性和不透水性，以避免积水侵入地下对基层和垫层造成损害。路面各个结构的厚度及建设选材要根据路上交通量、车辆重量以及具体的功能要求来设计，路面各结构层最小厚度如表1所示。

图1 市政道路路面结构

表1 路面各结构层最小厚度

3.2.1 混凝土路面

混凝土路面设计方面。由于混凝土结构延展性差，土板较坚硬，在长期使用中，路面上车辆会对路面造成损伤，其损伤形式包括错台、挤压导致路面混凝土块碎裂以及断裂等[2]。因此在进行混凝土路面设计时要设计焊接缝，以路面在经过高温及车辆长期摩擦产生的损害为主要损害方式，在设计标准规定及交通规定范围内，车辆的承载力以及路面温度影响的综合应该不超过混凝土路边能够承受的压力强度，基于此将某段市政道路的使用期限定为20年，稳定性概率定为80%，而稳定性指标定为0.86，其路面承受等级分别为中级以及高级。混凝土路面的具体结构设计要包含以下5方面内容：①混凝土路面设计要依据稳定性概率及稳定性指标来建设；②调查此条公路附近的交通情况，通过调查确定此条公路建成后每日的车辆承载次数，以此确定交通等级，基于此对路面的具体结构厚度及材料情况进行设计，初步拟定数值；③选择这一路段使用混凝土材料的最低拉弯程度的标准值，通过一定次数的测试确定整体混凝土路面的拉弯性程度，再与垫层及基层的材料确定所有使用材料的回弹标准值，以进行配比来完成设计；④根据整个公路所在的区域及路基土类型来确定路床顶部的回弹标准值，通过回弹标准值来计算路基层顶部的回弹模量值；⑤计算随时间变化车辆对路面的磨损程度以及温度对路边的损伤程度，以此判断设计方案是否能够满足混凝土路面建设的功能性需求，若满足，就可开展施工建设，若不满足，则要对路基各部分结构厚度重新进行计算，此处需要注意，在设计市政道路工程建设时，要将道路路基的防冻厚度放入设计考虑之中。

3.2.2 沥青路面

沥青路面相较于混凝土路面来说结构相对较软，其对变形的适应能力也更强。设计沥青路面的方式多以经验法及力学法为主，而我国多采用力学方法进行沥青路面设计。一般情况下，沥青路面设计多为非线性，其路面结构是一种多层的体系，由不同材料的土基及结构层所构成，车辆对路面产生的变形作用会随着时间的变化而变化。车辆在沥青路面上多为瞬间性作用，在路面结构中产生的应力可以看做是一个弹性体，通过应用弹性层状体系的相关理论来进行路面设计。沥青路面设计的结构层由底基、基层和面层所组成[3]。在设计过程中，要根据公路的具体功能性需求，选取当地比较充足的材料，以分期施工的设计原则，建设成既能发挥各结构层材料的最大效能，又能承载住路面上的车辆的合理结构体系。沥青路面的厚度设计包括以下5部分：①计算该公路一个车道内的车辆累积标准量，若是双向道路，就要在计算的基础上乘以0.6～0.8之间的系数来加以调节。再根据土块的类型及路基断面的形式来确定此路段路基的回弹标准值，其计算公式为ld=600Ne-0.2AcAb，其中：ld-这条公路设计的弯沉值；Ac-这条公路的等级系数，一般高速公路取1.4；而Ab-基层的系数值，一般柔性路面系数值设置为1.7；②根据计算出的数值来初步设计路面的结构方案，再对各个结构材料的抗压性回弹指数及刚性强度进行试验，计算拉力范围，以此确定各个结构层的设计参数；③计算底层的拉力范围以及路基表面的回弹弯沉度；④在计算完拉力范围及回弹弯沉标准值后检验是否满足此段道路的功能性要求，若不满足，就要改变路面结构层及材料设计，重新进行计算；⑤比较几种设计方案的技术要求及施工成本，选择性价比最高的一种方案确定路面的结构设计。

4 结论

综上所述，在进行路基规划设计时，压实作业最好要在潮湿的环境下进行；在对具有较强刚性度的混凝土路面进行设计时，要充分考虑其各部分结构的稳定指数；对沥青路面进行设计时，要注意拉力范围及回弹弯沉的标准值，若设计出的结构不满足功能性需求，还要对各结构层厚度进行重新规划。