城市道路设计中砌块路面的应用

2013-11-20殷文

交通运输研究 2013年4期

殷文

（南京先行交通工程设计有限责任公司，江苏南京 210000）

1 砌块路面的应用简介

砌块路面是由不同功能、不同形状和不同色彩的天然石材砌块铺筑而成的道路路面结构形式，所使用的砌块可以是普通型或者是联锁型的路面砖，在使用性能和耐久程度上都有着比较好的表现，因此在一些人行道、车行道、步行街以及城市的广场等城市景观路面中有着较为广泛的应用。但是在应用的过程中，设计需要注意的就是，用于车行道的砌块路面必须要切实考虑到平整度等方面的问题，经过国外长期的实践经验认为，通常只能够在车速小于50km/h的城市道路和停车场上予以使用。

2 砌块路面的结构形式

砌块路面一般是由垫层、基层和面层组成，垫层通常采用石灰土或者是砂砾土，而基层在进行铺筑的过程中则可以使用水泥混凝土作为刚性基层、天然砂砾或者是级配碎石作为柔性基层、二灰碎石作为半刚性基层来进行铺筑建设，面层在进行施工建设的过程中往往使用普通预制路面砖或者联锁型路面砖等，在当地条件允许的情况下，还可以直接使用天然石材来进行面层的铺筑。

在实际工程建设过程中，如果以水泥混凝土来作为基层，则混凝土自身是具有详细的力学强度要求，即当砌块用于人行道时，混凝土强度选择C20级，28d抗折强度大于等于3.5MPa；当砌块是用于车行道时，则要求相应的提高，混凝土强度为大于等于C30级，28d抗折强度大于等于4.5MPa。除此之外，还对基层混凝土做出了伸缩缝纵缝和胀缝的要求，其具体的要求参照相关规范进行。在采用二灰碎石基层的时候，其相关的技术标准和要求可参照沥青路面进行。

3 路面砖强度、厚度和砖型要求

3.1 普通型路面砖

路面砖强度的要求为，当砌块用于人行道时，混凝土强度选择C20级，28d抗折强度大于等于3.5MPa；当砌块是用于车行道时，则要求相应的提高，混凝土强度为大于等于C30级，28d抗折强度大于等于4.5MPa。路面砖厚度及砖形尺寸要求如表1所示。

表1 普通路面砖常用尺寸和最小厚度

3.2 连锁型路面砖

路面砖的最小厚度和强度见表2，而在进行设计和施工时，需要按照相关的行业标准规范控制其路面砖块的形状尺寸。

表2 联锁型路面砖最小厚度和尺寸

3.3 花岗岩砌块

当花岗岩砌块应用到道路建设中时，其具体形状形式有正方形和长方形，通常选用普通型花岗岩板材，在对其进行分类时可按照加工类型进行的，具体可以分为粗面板材、镜面板材和细面板材，粗面板材表面平整而粗糙，镜面板材表面平整到具有镜面光泽，而细面板材光滑平整。除此之外，还可以通过花岗岩加工过程中的条纹来进行分类，包括烧毛板、锤击、剁斧和机刨等。在道路建设过程中应用花岗岩砌块还需要根据实际的环境要求进行选择，在一些具有防滑功能要求的工程中通常选择使用粗面花岗岩石材。

花岗岩石材最小厚度和常用尺寸如表3所示。

表3 砌块最小厚度和常用尺寸

4 砌块路面计算理论与设计方法

4.1 砌块路面的承载原理

在建设和使用的过程中，砌块路面本质的特点决定了路面都会存在较多的接缝，因此在应用的过程中不可能像混凝土板一样依靠板体的挠曲度来将自身所承载的整体性荷载予以扩散。但是砌块路面能将竖直方向上的压力转化为水平方向上的推动力，这样就形成了较为明显的拱效应。这样荷载在进行扩散的过程中，回弹弯沉值就会起到重要的作用，这基本上决定了块体之间的实际联锁程度。

4.2 接缝的剪切特性

当路面采用砌块路面建设时，接缝两侧的侧壁将会在剪切力的作用下相应地产生剪切位移，在这个过程中，接缝的抗剪强度主要是由平面上的摩擦力和糙面上的摩擦力共同组成，而填砂的存在也会使得块体的侧面之间无法直接进行接触，这就意味着，接缝之间的剪切强度主要是由填砂自身的平面摩擦所提供。

4.3 砌块路面的理论计算

砌块路面的结构计算和沥青路面一样也是依据弹性理论来进行的，采用层状弹性理论对这一问题进行分析时，会将砌块层本身添加一个砂垫层作为一个各向同性均匀材料的等效体，虽然这种处理方法在一定程度上夸大了砌块层自身的扩散能力，因此并不能够完全真实的反应出接缝处的力学特性，但到目前为止，几乎很多的设计方法和理论都是建立在这样一个理论的基础之上的。

4.4 砌块路面的设计方法

砌块路面的设计方法到目前为止一般都还是通过修正沥青路面的设计方法而得到的，基本的修正方式包括等效方法、日本方法和等效模量方法三种。在等效层的方法中，主要就是利用2.5倍左右块体厚度的碎砾石来代替整个的砌块层作为计算对象，或者是1.4倍左右砌块厚度的密集配沥青混凝土来作为这一替代层进行设计计算，这就是等效方法；日本方法则是将砌块层的相对强度系数予以确定，通常控制在1.02～1.08之间。这样两种方法都是用于CBR的设计方法之中的。在等效模量方法中，采用16cm厚度的沥青混凝土或者是22.5cm的水泥土体来替代实际应用的砌块层或者是砂垫层，最后采用沥青路面设计方法中的层状理论来进行后续的分析计算和设计。这样三种砌块路面的设计方法在我国的应用状况主要是由现阶段的实际应用经验和研究成果决定的，在进行设计的过程中更多考虑的是设计方法的简化程度，因此更多采用的是等效厚度设计方法和典型结构法，这与我国砌块路面的实际状况也比较符合。

5 砌块路面的技术质量要求

水泥混凝土砌块体中所用的原材料都应当符合国家在相关方法的标准和要求，包括水泥、粗细骨料、外掺剂、颜料和水等，实施好基础的材料方法是一切工作顺利基础的大前提；如果在设计和使用的过程中使用的花岗岩砌块进行铺装，则需要在砌块的表面上刷涂一层防污剂；在采用普通型路面砖时，垫层材料可以进行的选择比较多，包括砂垫层、石灰砂垫层和水泥砂垫层等，具体的采用配比则需要根据实际的工程要求和设计来确定，在花岗岩砌块进行铺装的时候，则可以采用干硬型或者是半干硬型的水泥砂砂浆；在进行联锁型路面砖的铺筑时，接缝用砂和垫层用砂都有具体的要求和规定，在进行应用的过程中需要按照规范要求来进行施工。