嘉兴市城市道路沥青路面典型结构研究

李明娟+王锐

【摘 要】我国地域辽阔，各地气候、水文、地质及筑路材料差异较大，而规范中推荐的全国沥青路面典型结构难以符合各地区的实际情况。本文结合嘉兴市的交通状况以及气候水文特点，合理确定土基回弹模量及路面各结构层的材料力学性能，根据路基路面结构设计的基本原则，推荐适用于嘉兴地区城市道路的典型路面结构，为嘉兴市城市道路设计提供参考。

【关键词】沥青路面；城市道路；典型路面结构

0 前言

中国地域辽阔，地理条件纷繁各异，道路的地理环境条件各不相同，合理的路面结构设计需花费大量的时间和精力。由于城市道路设计人员水平及对规范及相关理论理解的差异、建设单位投资的缺乏、设计及计算软件的差异等，造成路面结构设计盲目性和随意性较大[1]。随着城市道路建设的大力推进，为节约时间和成本，各地都提出适应于当地的典型路面结构。

1）交通状况

目前嘉兴市城市道路多采用沥青路面，路面结构复杂多样，道路左右幅交通量及交通类型不一致，渠化交通加重了道路左右幅病害的差异，过境重载超载交通加速了病害演变。

根据嘉兴某交通研究部门的交通量数据进行分析、换算，按照交通量换算原则确定不同等级的典型城市道路的交通量和交通等级。本文结合道路现状情况推荐不同等级城市道路在不同等级交通（特重、重、中、轻）下的典型路面结构，为嘉兴市城市道路设计提供参考。

2）土基等级确定及划分

土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值和沥青路面使用寿命。通过力学计算及相关模型显示，沥青路面的回弹弯沉值主要由土基决定。合理划分土基等级，保证土基施工质量对控制路面弯沉具有重要意义。

《城市道路工程设计规范》[2]规定：快速路和主干路路基顶面设计回填模量不应小于30MPa，次干路和支路不应小于20MPa，当不满足上述要求时，应采取某种处治措施提高路基回填模量。快速路和主干路的路基应处于干燥或中湿状态，而次干路和支路的路基宜处于干燥或中湿状态；对潮湿或过湿路基，必须采取措施改善其湿度状况或适当提高路基回填模量。

1 沥青路面结构设计

1.1 沥青面层结构组合设计

1.1.1 面层

表面层为道路与外界环境接触的媒介，应综合考虑其结构强度、表面功能及全寿命过程的成本，对其高温稳定性和水稳性具有较高的要求，应选用优质混合料进行铺设。根据嘉兴地区特点，除快速路选用开级配沥青混合料OGFC作为沥青表面磨耗层或排水路面的表面层外，其余等级道路（不含小区道路）表面层均选用密级配粗型AC-C混合料，对于重交通和特重交通，结合料应使用改性沥青。中下面层一般应选用密级配粗型AC-C混合料，对于重交通和特重交通，结合料应使用改性沥青。

各类沥青面层的厚度应与混合料公称最大粒径相匹配，AC混合料路面厚度不宜小于混合料公称最大粒径的3倍。沥青混合料的最小压实厚度与适宜厚度宜满足表1要求。

1.1.2 基层

①沥青路面结构组合设计，半刚性基层与沥青面层的回填模量比宜在1.5～3之间；②上下基层的回弹模量比宜≤3.0；③下基层与土基回弹模量比宜在2.5～12.5之间；④柔性基层与沥青面层回弹模量比宜≥0.3。

1.1.3 垫层

嘉兴地区地下水位较高，部分路段排水不良，路基常常处于潮湿、过湿状态，因此应设置垫层。上海市城市道路均设置15cm砂砾石垫层，杭州市城市道路根据道路等级和交通量等情况设置不同厚度的级配碎石（或宕渣）垫层。综合周边城市道路典型路面结构，推荐嘉兴地区城市快速路及重交通主干路设置20cm级配碎石垫层，其他等级城市道路设置15cm级配碎石垫层，辅道、非机动车道及小区道路等均不设置垫层。

1.1.4 结构层层间连接

①各沥青层层间应设置乳化沥青黏层，洒布数量宜为（0.3～0.5）kg/m2，建议嘉兴市城市道路沥青黏层洒布数量均采用0.45kg/m2；②各类基层上宜洒布乳化沥青透层，洒布数量通过现场试验确定，对粒料基层宜透入基层5mm；③快速路和重交通主干路沥青面层与基层之间宜设置1cm乳化沥青稀浆封层；④新旧路面搭接处沥青层之间、沥青层与旧水泥砼板之间应洒布改性乳化沥青黏层。

1.2 沥青路面设计指标与厚度计算

1.2.1 沥青路面设计指标

沥青路面结构设计根据道路等级与类型采用路表弯沉值、柔性基层沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标[3]。支路仅采用路表弯沉值作为设计指标。

1）路表设计弯沉值：轮迹中心处路表计算弯沉值应小于等于设计弯沉值，并满足下式要求：

路表设计弯沉值、沥青路面材料容许拉应变、半刚性材料容许抗拉强度及沥青面层材料的容许抗剪强度等应根据道路等级、交通量、面层和基层类型及相关材料参数进行计算确定，在此不赘述。

1.2.2 沥青路面厚度计算

新建沥青路面结构设计应采用双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算，路面各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度和抗剪强度等设计参数应根据道路等级确定，本文中计算均按施工图设计阶段进行取值，借鉴嘉兴地区已有的试验资料及以往工程设计经验确定。

除客观的设计资料外，路面材料设计参数的选取及土基回弹模量对路面结构计算结构的影响较大。路面材料设计参数应选择具有代表性的样本通过试验进行确定，因条件限制，本文路面材料参数均借鉴以往城市道路筑路材料的试验成果进行计算。

2 典型路面结构研究与分析

2.1 典型路面结构设计的基本原则

为保证典型路面结构在嘉兴市城市道路设计中具有广泛的适用性，与嘉兴市城市道路建设环境相协调，嘉兴市典型路面结构设计应遵循以下原则[4]：①路面结构各结构层的结构类型、厚度与当地交通量相适应，并能满足城市道路功能要求；②路面结构各结构层的刚度和强度与路面结构层应力应变分布特性相适应，相邻结构层刚度差异不宜过大；③兼顾各结构层自身的结构特性，；④基层设计时应考虑路基的水温状况的不利影响；⑤合理选定路面结构层的层数及层厚。

2.2 嘉兴市典型路面结构推荐

根据嘉兴市城市道路设计经验及已建道路路面结构使用状况，借鉴上海和杭州两地典型路面结构的基础上，推荐嘉兴市城市道路典型路面结构，具体结构形式如表2和表3所示[5]。本文对沥青路面设计指标与厚度计算均采用东南大学开发的城镇道路路面设计程序系统（HPDS-2012）进行计算，具体计算过程不再赘述。

3 结论

城市道路路面结构计算是城市道路设计的重要组成部分，直接决定着路面的使用寿命和造价。嘉兴市城市道路典型路面结构设计中要求结构组合合理，在满足沥青路面设计指标的前提下确定合适的厚度，方便施工的同时兼顾经济效益。在借鉴上海、杭州典型路面结构成功经验的同时，从自身的交通特点出发，选择路面结构在路用功能、结构组合及厚度的最佳结构形式。

【参考文献】

[1]曹立峰，杜百计.试论城市道路路面结构设计[J].市政技术，2008，3（26）：176～181.

[2]中华人民共和国行业标准.CJJ 37-2012，城市道路工程设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.

[3]中华人民共和国行业标准.CJJ 169-2012，城镇道路路面设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.

[4]郭彦勇.论典型路面结构设计[J].交通科技，2013年第1期（总第256期）：100～102.

[5]城市道路工程设计技术措施（2011年版）.北京：中国建筑标准设计研究院，2011.

[责任编辑：张涛]