软土地区沥青路面结构设计分析

侍增妍

摘 要：软土作为一种特殊性土类，其具有较大的压缩性，且含水量高，整体强度低。也正是因为软土特殊的物理力学性质，使得该地区沥青路面结构设计更加复杂，带来一定的难度。软土地区的路基主要是在完工后沉降，导致路面出现不均匀沉降变形、结构附加拉应力的情况，造成路面破损，影响到后续公路的使用，因此，需要深入研究软土地区沥青路面结构设计，本文结合228国道灌云段实际情况，针对软土地区沥青路面结构设计展开分析，以供参考。

关键词：软土地区;沥青路面;结构设计

中图分类号：U416.217 文献标识码：A

0 引言

随着我国高等级公路建设要求以及水平的不断提升，沥青混凝土路面得到了广泛应用，其表面平整、无接缝，且耐磨、施工工期短，后续养护维修也非常简便，使得行车更加舒适，根据有关资料显示，目前已经超过90%的高等级公路在建设过程中都使用沥青路面。但深入分析沥青路面结构情况，不难发现，由于主要使用的是半刚性材料，虽然强度高、荷载扩散能力强，但其变形适应能力较差，当软土地基施工后沉降，再加上交通荷载的作用，非常容易出现裂缝，由此引发诸多病害，因此，有必要深入研究软土地区沥青路面结构设计，解决此类病害安全隐患。

1 工程概况

1.1 项目概况

本文以228国道（原临海高等级公路）灌云段工程为例，该工程起自埒子口特大桥桥南，桩号为K2510+345，止于新沂河大桥北，终点桩号为K2522+460.512，全段长12.115公里，如图1所示位置。全线采用双向四车道一级公路标准建设，设计速度100 km/h。一般路基全宽26 m，桥涵设计荷载等级为公路-Ⅰ级，沥青砼路面。路面采用分期实施：先施工一期路面，待沉降稳定后再施工二期路面。

1.2 客观条件

首先，分析本次工程所处地区的地形地貌，不难发现，经过区域地貌类型主要为海积平原，海积平原区地势低洼，地面标高一般在1.80 m～3.70 m。场地多为盐场用地，均布有鱼塘，河塘水深0.5 m～1 m。项目区域特殊性岩土主要为软土，具高含水量、大孔隙比、高压缩性，易蠕变的特点，埋藏较浅，厚度大，易形成沉降或不均匀沉降，严重影响路基稳定的不良地质层。其次，根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2015），场地地震动峰值加速度0.05g，项目区域基本地震烈度为6°。最后，在该地区气候、气象方面，由于是暖温带南部，常年平均气温14℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天。主导风向为东南风。由于受海洋的调节，气候类型为湿润的季风气候，略有海洋性气候特征。气候特征：四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨。光照充足，雨量适中。

2 软土地区沥青路面结构设计分析

2.1 交通量的分析

2017年对228国道灌云段进行现场24 h交通量调查，根据现场对交通组成的调查，发现重载交通占主要部分，绝大部分货车的载重质量均在15 t以上，统计数据见表1。

由表中数据可见，交通量大且以重载交通为主。从双向运行车辆配货状况看，货车80%以上均为满载。由于G228连云港段是沿海地区的重要南北交通通道，承担了大量的港区货物集疏运、港区与城区快捷联系的交通量。同时未来货物运输向着大型化、规模化方向发展，重型货车的比例将不断提高。

2.2 路面现状调查及分析

228国道灌云段于2013年底完成路基填筑，于2014年一期路面建成通车，至2016年末，路面出现了不同程度的病害。2017年开始调查研究路面使用情况。根据现场调查，沥青路面破损类型主要为修补和龟裂。根据路面结构强度检测（弯沉检测），说明路面结构承载能力不均匀现象显著。不同软基处治方案路面破损状况比较，对软基主要采用了两个大类方法，一是粉喷桩，二是抛石挤淤，抛石挤淤方案主要用于灌云段K2512+500～K2516+800，其余路段均采用的粉喷桩处治。横向比较桩基路段与抛石挤淤路段，采用抛石挤淤方案的路段其路面PCI值要低于桩基处治的路段;采用抛石挤淤方案路段的龟裂面积率和修补面积率要明显大于桩基处治路段。由此，从路面破损状况来看，相对于抛石挤淤方案，采用桩基方案处治软土地基对于提高路面性能是有利的。不同软基处治方案路面结构承载能力状况比较，抛石挤淤方案及桩基处治方案对路面结构的弯沉检测结果影响不大，两种处治方案的路段见并未表现出显著的弯沉差异。分析其原因，弯沉检测的力值较小，在路面结构的范围内已分散消失，不足以反映软基处治方案的效果。

2.3 典型病害段落路面结构与材料性能状况分析

通过取芯了解面层及基层材料的特性与成型情况，分析病害产生的原因。龟裂位置芯样基层较好，其龟裂病害主要源于薄的面层结构，以及面层与基层间粘结的失效。

通过面层混合料性能试验分析及基层无侧限抗压强度试验数据，如上表2，面层混合料的压实状况良好，最大理论密度压实度不小于95%，路面抗渗性能良好，基本都不渗水，与压实度的结果吻合。项目组在龟裂较密集段落的病害位置附近及硬路肩上进行了取芯，并对基层芯样进行了室内无侧限抗压强度试验，如上表3，龟裂位置附近的基层强度明显偏低。

综上描述，龟裂病害产生原因分析：①路基软弱，路面结构整体承载能力低是路面出现龟裂的主要成因之一;②基层强度低是龟裂病害的主要成因之一;③重载交通是主要外部因素，在路面结构内部存在薄弱环节的情况下，重载车辆将直接破坏路面基层和面层的架桥作用，引发路面破损。

修补位置芯样仅面层较完整，基层存在不同程度的损坏，且面层与基层之间的粘结也较差。修补主要是为了处治路面出现的龟裂病害，所以其成因与龟裂的成因一致，此处不再赘述。

2.4 沉降观测数据分析

根据江苏建材地质工程勘察院对灌云段沉降观测结果，沉降规律符合灌云段软土的地质条件，路基的沉降增量处于平稳的可控范围之内。结合沉降观测数据、现状路面病害调查分析，在软土地质条件下修建沥青路面，重点需要考虑路基路面整体承载能力。根据《公路沥青路面设计规范》（TGD50-2017），不同交通荷载下土基回弹模量指标不一样。对于228国道灌云段交通量大、货车比例高的交通情况下，采用分期实施不是很合适。在2018年完成二期路面，至今路面使用情况良好。

从228国道灌云段沥青路面结构设计、施工到通车使用，对软土地区沥青路面结构设计的基本思路是：①先处理土基，保证其不出现不均匀沉降，设计结构层模量、计算附加应力，使之满足要求;②各结构层的类型、厚度设计要符合交通量需求;③在路面组合设计中，面层类型等级作为第一步，考虑到面层是直接承受行车荷载以及环境等因素作用，所以要选择高强度、良好稳定性、耐磨的材料;④针对半刚性基层沥青路面，需要采取相应的措施，减缓、防止反射裂缝的产生。

3 结束语

综上所述，沥青路面结构设计属于一个循序渐进的，处于不断创新的过程。基于当前施工技术水平不断提升，材料水平日益提高背景下。软土地区公路工程作为一项复杂技术问题，需要对软基加强重视，希望通过本文的分析可以帮助到软土地区沥青路面工程建设，使其进一步完善。相信，通过科研和相关专业人员的进一步实践与研究，这项设计工作的水平与质量将逐步提升，进而为工程实践奠定坚实基础。

参考文献：

[1]JTGD50-2017，公路沥青路面设计规范[S].北京：中华人民共和国交通运输部，2017.

[2]李艷萍.浅谈道路路面结构及路基设计[J].四川建材，2020（8）：107+137.

[3]谢奕，刘丽.路面改扩建结构设计研究[J].交通世界，2019（36）：42-43.