城市道路改建工程路面结构设计研究

王纪玉

在城市快速发展和交通量快速攀升的背景下，道路的使用环境一直处于动态变化的过程，随着旧路使用年限的增加，路面结构病害陆续显现，同时叠加过往建设标准偏低、养护不到位等因素，使得在城市道路改建工程中，路面结构的处理就成为了极为重要的一环，尤其是占据城市交通、服务核心功能的城市快速路、主次干路等级道路的改建工程。故此，本文针对城市道路改建工程进行交通情况分析以及筑路材料的强度变化分析，简述城市道路改建工作中路面结构的设计策略，旨在为相关行业从业人员提供经验借鉴和帮助，助力城市道路改建工程的顺利进行。

随着城市化发展进程的不断深化，当前阶段诸多城市中的道路路面结构已经达到了设计规定的使用年限，路况不佳的情况较为普遍、路面结构病害衍生较多，这一现象严重影响着交通参与者的出行安全与城市市容市貌。在对城市旧道路进行改建设计的过程中，如何按照实际需求对路面结构进行设计，尤其是城市中交通繁忙的主干道和次干道，需要引起设计人员的足够重视。在以往很多城市旧路改建项目中，如果仅仅是在原有道路结构基础之上进行简单补强或表面处治，在改建完成后短期效果可以维持正常，但是经历春季冻融、夏季高温降雨等外部环境影响后，往往又会在短时间内出现路面结构破损，并不能取得较好的经济效益。故此，在对城市旧道路进行改建升级时，要遵循从城市交通发展的实际情况着手，重点分析城市旧路投入使用前后环境的变化，以此来提出改建城市旧道路路面结构的可行性设计。

一、城市道路中较为常见的道路病害分析

城市旧路进行改建路面结构时，要掌握城市道路中最常出现的病害现象，并基于此不断对路面结构进行优化设计。城市道路中常见的病害现象主要分为以下几个方面：

首先是路面的破损病害，主要表现为路面结构松散、沉陷、坑槽等情况。主要原因是由于路面基层以及路基被破坏，结构失去承载能力，进而导致路面面层病害。倘若城市道路中出现此类病害现象，会极大地影响车辆行车的稳定与安全，路况较差时甚至可能会引发交通安全事故；其次，就是裂缝病害，主要表现为路面结构纵横向裂缝、龟裂等情况。主要原因包括路面结构的疲劳破坏、路基的不均匀沉降、温度应力破坏以及基层的反射裂缝所致。路面结构一旦形成裂缝，路面收集的水会通过裂缝侵入基层或路基，在车辆荷载作用下，自由水产生的压力会反复冲刷基层，并形成灰白色浆，进而使得基层粒料松散开裂，并反射到路面面层，造成恶性循环。亦存在进一步向下发展，使得道路的路基出现失稳现象，对道路的使用性能造成极大的影响；最后则是车辙、波浪拥包现象，在城市道路的使用过程中，路面受到车辆荷载的剪切破坏、自身的密实度不足或基层强度不足等因素影响，出现隆起变形的情况，同样对道路使用者的安全形成隐患。

二、城市道路的路面设计概况分析

1.城市道路沥青路面结构设计的规范性要求

在城市道路的设计过程中，为了能够最大程度上满足工程建设的需求，道路设计应有明确的技术标准，并严格按照相关工程建设规范来执行。为了能够保证城市道路路面结构的稳定性，提升温度以及水稳定，避免高温环境下产生的路面变形和低温情况下的开裂等情况，从而真正意义上改善城市沥青路面的承载性能，首先，要保障城市沥青路面的强度和质量，在一定负荷状态下，避免城市沥青路面耐久性出现比较明显的变化，防止城市道路出现损伤和裂缝，采取对城市沥青路面耐久性改善措施的合理规划设计，以进行改建前道路性能的改善；其次，要保障改建城市沥青路面后期的养护工作，以避免承受周边环境产生的高频率、大范围振动，保障日常行车的安全；另外也要对沥青路面的耐久性和防滑性的提升，在保证城市沥青路面和车辆之间的摩擦力，有效避免车轮打滑发生的安全事故。

针对城市沥青路面的结构设计工作，要保证建设成本的最优化，能够以较少的资金成本实现最高的建设效益，以此来满足城市道路改建工作综合效益的提升。为了能够保障城市沥青路面结构的最优化，在改建工作中要遵循一定的原则和规范，实现城市沥青道路施工系统的整体化发展，需要积极对沥青路面结构进行有效设计，达成结构组合上的最优化。在沥青道路改建之前，要对施工现场周边的环境、地质条件以及水文等方面进行综合性考量，结合实际情况针对性选择施工材料，设计出能够提升整体效益的沥青路面结构方案，确保材料组成环节的高效性和及时性。通常情况下，路面的上面层在城市次干路、辅路及以下等级道路可以采用普通沥青混合料，其主要优势是低廉的生产成本以及成熟的设计、施工经验；当道路等级为城市主干路或城市快速路时，可以通过沥青改性使路面具有较高的抗流动性即高温下抗车辙的能力、良好的路面柔性和弹性即低温下抵抗开裂的能力、较高的耐磨耗能力和延长使用寿命。路面的中下面层作为结构耐久性系统中最关键的部分，是沥青道路结构长期受力后产生疲劳破坏的根源部位之一，其重要性不言而喻。在实际应用中，使用中粗密实型沥青混凝来作为中下层的主要施工材料，可以有效改善抗水侵蚀特性，提升路面结构的使用寿命。

2.改建城市道路路面结构设计分析

随着城市的不断发展与更新，原有建成的道路早已无法适应日趋发达的城市交通通行需要，针对现状道路进行改造和拓宽的任务早已迫在眉睫，而且目前对旧道路进行改建和扩建的工程已经占据城市道路建设中很大一部分。路面结构的设计对于改建道路的质量和使用周期都有着十分重要的影响，影响城市道路改建路面结构的因素较为复杂多样，如原路面结构的型式、路面的病害程度、路面周边环境等都会对其造成一定的影响，因此，在城市旧道路的改建中要按照道路的实际情况因地制宜的设计分析，最大程度上保障道路改建、扩建的顺利进行。

（1）城市旧道路柔性地面改建设计分析

倘若城市旧路的路面结构为柔性结构时，也就是我们常见的沥青路面，当路面结构病害程度不严重，而且旧道路不存在标高限制，可以先对原有道路的裂缝病害进行灌缝处理，车辙、破损等病害进行清除，撒布乳化沥青粘层材料后，直接在原有道路上进行沥青混凝土加铺即可。当路面结构病害程度较为严重时，就必须对路面结构进行挖补处理，根据不同病害类型分别确定铣刨旧路结构厚度，并使用新拌材料进行填补，之后全线道路采用统一加铺的方式进行铺筑；上述两种病害情况如遇到标高受限制时，则需要先全范围铣刨一层旧路结构后，进行病害处理，再进行上面层恢复，从而维持原路面标高不变。在城市旧道路的改建过程中运用此类改建方式占据较高的比重，且在实际应用情况中效果较为良好。

（2）城市旧道路混凝土路面改建设计分析

城市道路的路面结构为混凝土路面时，一般要按照新老路面结合的方式来进行改建设计，其主要应用方式分为粘接、直接以及分类三种改建方式。

粘接方法的主要应用就是要对旧道路的路面进行凿毛、清理和洒抹水泥浆等工序，改造的道路必须要将新旧道路接缝的位置对齐，并且要与原道路采用相同的连接结构方法，这样做的费用相对较高，但新旧路面结合的效果上看较为明显。

直接方式的应用就是在原来的旧道路上直接铺设出新的水泥道路，也就是人们俗称的“盖被子”改建方法。直接铺设新的道路需要把旧的道路清洗一遍，将新旧道路进行部分粘接，新建道路需要在接缝处与旧道路接缝重叠，使上下两个道路保持伸缩一致，这种改造方法是当前城市旧道路面设计中常见的改造方法。

分离式的应用指在新建道路与既有道路中间加铺一个分隔层，在分隔层铺设混凝土面层的道路改建方法。新建道路接缝处的结构与布置可以不受旧道路铺面的干扰，可重新进行接缝规划。这种改造方法是城市的路面改造方法中较为理想的方法，但该种方法通常受到道路两侧标高的限制而使用较少。

3.道路拓宽后对于新旧路面的处理分析

在城市旧路的改建、扩建过程中，往往会因为原有城市道路较窄，在规划红线宽度保持不变的情况，对旧道路进行拓宽作业。对于车行道的拓宽基本上以对称拓宽为主，也就是道路的中线保持不变，分别向道路的两侧进行拓宽。但值得注意的是，旧的车行道线路因为长期通车的缘故，其沉降量较小，而新拓宽的道路为新的路基，其沉降程度和旧道路的沉降程度是不同的，如果不对新拓宽道路进行一定的处理，就会使得新旧道路之间出现纵向裂缝，拓宽部分后期的不均匀沉降会使得纵向裂缝逐渐增大，地表雨水向下渗透，不断对路面造成持续性破坏。

针对这种情况，就要求相关路面设计人员充分考量到路面沉降对城市道路路面结构带来的影响，处理方式基本上是在拓宽的路段进行路基、路面的过渡搭接处理，再通过设置应力消减层，最大程度上控制新旧路基的沉降差，避免路面开裂。此外城市道路改扩建中，要尽可能地将原路面作为快车道路面，旧道路的拓宽部分作为人行道或者设置为慢车道。对于拓宽道路的路槽、基层的施工建设上要引起足够重视，尤其是新旧路面的结合部分，压路机器碾压不到的区域，要进行人工碾压夯实，切实达到设计要求的密度。此外，如果原有路面高程允许的情况下，要尽可能地在旧、新路基之上增铺一层水泥稳定碎石基层，这样能够使得道路的整体性能不断增强，而后在其上进行路面铺设作业。

4.对路面结构层组合型设计进行严格把控

在城市旧路的改建路面结构设计过程中，要从路面的适用性以及实用性角度着手，参考和结合周边地形结构以及环境因素，对路面性能进行合理选择，如进行柔性改建或是刚性设计。针对不同性质的路面而言，在道路路面的结构层设计上其要求也不尽相同，尤其是沥青混凝土路面，这种柔性路面一旦改建的结构层方式不合理，就容易出现病害现象。故此，要结合交通量以及承载能力等诸多方面进行考量，加强对于路面结构层组合型设计的把控程度，最大限度上保障城市旧道路改建工作的顺利进行。

三、城市道路路面病害预防方案分析

在城市道路改建完成后要加强对于城市道路病害防治工作，主要预防方案分为以下几个方面。首先，在道路设计中要科学对排水设施进行规划，根据道路实际情况因地制宜地设计排水系统，最大程度上将来自于外部因素的影响降到最小。其次，在进行改建路面的设计工作时要对影响路面结构的影响因素进行充分考量，首要条件要保证改建道路具备足够的承重能力以及摩阻损失，根据改建路面的交通情况来针对性选择底层材料，要对改建路面加强日常巡护和保养工作，在改建路面出现裂缝时要及时进行填封。最后，则是改建路面出现局部缺陷时要采用热拌沥青材料混合物以或冷拌沥青混合物的方式来进行填充。热拌沥青材料填充缺陷需要具备较高的技术，利用这种修补的路面使用周期较长，而冷拌沥青混合物来进行道路缺陷填封时不需要具备较高的施工水平，但这种方式填封的路面只能短时间内作为应急维持使用，不能够达到热拌沥青混合物施工的持久程度。

四、结语

综上所述，城市道路作为城市基础设施中的重要组成部分，在进行城市旧道路改建路面结构的设计时要严格遵守国家的相关设计标准，保障城市旧路的改建路面强度和使用周期能够最优化。在城市道路的建设和改造发展过程中，对于路面结构的设计显得尤为重要，这直接关系到人们的安全出行以及塑造城市的品牌形象。故此，相关城建主管单位以及建设单位要对城市旧道路改建、扩建的路面结构设计引起重视，不断研究和分析道路结构的设计和优化，要结合城市道路的实际情况，对现状道路和周边的环境等影响因素进行调查，借助于科学有效的措施来对车行道和人行道进行规划和设计，不断引入新的建设材料和新的改建、扩建工艺，对强化结构层组合型设计进行把控，最大限度上减少城市道路的病害现象，为城市旧道路的改建、扩建贡献力量。