城镇道路路面结构及路基优化设计

张 利

中铁合肥建筑市政工程设计研究院有限公司 安徽 合肥 230041

1 城镇道路的病害现状

调查并收集某城市道路路段的病害资料，经过分析发现病害问题普遍存在，较为明显的是裂缝问题和水损害问题。其中裂缝有横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝等几种体现（图1、图2为横向裂缝与纵向裂缝），根据形成机理的不同又可以划分成沉降裂缝、收缩裂缝、反射裂缝、沉陷裂缝。

图1 横向裂缝

图2 纵向裂缝

1.1 收缩裂缝

基层在路面结构中是有一定约束的，气温显著降低的情况下，会增加基层材料的拉应力，如果其超出了基层材料自身的抗拉强度或极限值会造成基层开裂。通常，半刚性基层的铺筑处在高温季节，然而如果成型初期没有及时铺筑沥青面层，再加上昼夜温差变化的影响，基层中不断形成的温度应力也会诱发基层裂缝。

1.2 网状裂缝

网状裂纹多是沉陷而形成的，通常由于车辆行驶的荷载作用，裂纹错纵交织，宛如鳄鱼皮状。起初在车轮痕迹一带产生带条或多条平行的纵向裂缝，继而平行裂缝之间衍生斜向和横向裂纹，从而网状裂纹形成了。由于路面结构（或局部）弯沉明显或结构层压密变形引发路面发生龟裂，同时沉陷变形，路面平整度和安全性下降。网状裂缝在一定程度上体现了沥青路面结构强度不达标，无法满足车辆长期行驶的负荷要求，基层强度差、排水不畅、沥青混合料老化硬化等因素，加剧了网状裂缝的出现。

1.3 冲刷破坏

水渗入到道路基层和面层的中间部位后不能排泄出来，发生水滞留现象；同时，半刚性基层不具备加强的抗冲刷性能，再加上长期的车辆行驶，动水压力会冲刷基层细集料，产生灰白色浆，如果存在路面裂缝的情况下，浆液会受到裂缝挤压而渗出到路面，随着持续渗出，道路结构的基层和面层逐渐会出现脱空现象，并慢慢的发生沉陷、松散、坑槽等病害。并且，水损害问题还会降低沥青层底部的受力性能，从而加剧路面破坏。

2 城镇道路路面结构设计分析

首先，路面结构层设计时，对于材料应用相关设计者需要进行市场调研。伴随着科学技术的发展，新材料在市场上不断涌现，城镇道路路面采用的材料需要有较强的抗变形性能和耐久性能，为优化路面结构设计，可以加入车辙剂，以提升路面结构的抗压性和耐久性。

其次，针对结构层组合设计进行优化。路面层的耐磨性和密实度需要满足现实的应用需求，路面中下层应当确保具有良好的稳定性、抗开裂性、抗剪性。设计者要结合城镇道路规划方案，对具体道路的类型和建设要求进行深入研究，采取合理的方法优化设计路面结构层，保证路面结构的强度与刚度符合城镇道路交通的承载要求。

再次，基层厚度设计。通常来讲，在沥青面层的中、下层采用粗粒式混合料，中、上层采用中粒式混合料，上层采用细粒式混合料。实际工程中，需要结合现实情况来确定混合料的采用。例如，中粒式混合料用于上面层，以提升路面的抗滑能力和抗车辙能力；为了提升热带地区的高温环境下的路面的稳定性，上面层也有部分地区直接选择利用粗粒式密级配沥青混合料。大粒径沥青混合料，即特粗粒式混合料，现阶段应用的不多，在预防反射裂缝过程中可以采用。

另外，为了保证沥青路面的耐久性，在复合式基层设计过程中需要依据各层的功能需求科学选用材料。一般，耐久性沥青路面对使用寿命有一定的要求，所以沥青面层的稳定性和强度需要达到标准。除此之外，面层混合料选用以及相应配比比例的确定，需要满足道路工程的建设要求。针对混合料设计，需要基于路面损坏、病害的分析，优化设计方法，根据路面性能进行有效设计。复合式基层耐久性沥青路面在设计使用年限内不需要进行结构性大修,所以路面结构需要保证基层和垫层的性能强大，在材料设计时使用干缩和温缩系数小、抗弯拉疲劳性能好、整体性强的材料。

并且，路面基层结构设计时，设计者应当结合整体强度进行考虑，研究路面基层结构的影响因素，根据国家相关标准以及实际的路面施工目标任务，合理设计路面压实方案，把控好路面压实设备、碾压速度、遍数等参数，确保基层结构具有良好的稳定性，降低裂缝出现，从而提升城镇道路路面的运行安全。

3 道路工程路面路基设计要点

3.1 合理处理路基路面裂纹问题

城战道路病害治理的关键问题之一就是路基路面的裂纹问题。为了控制城镇道路施工中出现裂纹，或避免后期运行中产生裂纹，设计人员在路基设计中应当考虑采用收缩性小的结构，设计中有针对性的制定控制施工材料裂缝的具体方案，并且还需重视研究材料的含水情况，有必要的情况下增设外加剂的使用，确保材料指标参数的有效性，进而降低路基路面裂纹的发生。

3.2 提高路面平整度

路面平整度对于车辆行驶的安全性、舒适性有着直接影响。导致城镇道路路面平整性差的原因有多种，比如，混合料耐磨性不足、路基不均匀、接缝处理效果不良等，都会降低路面的平整度。因此要求有效把控混合料质量，强化混合料的耐磨性、耐高温性；提高路基的均匀性；合理处理接缝部位。

并且，为了确保路面平整，日常养护也是必不可少的。当前，沥青灌缝是防护保养沥青路面的有效措施之一，能够避免一些杂物进入到路面接缝中，防止由于膨胀而使接缝部分受到损坏，而且还可以避免雨水进入路基中形成积水，降低路基水损害现象的发生。

3.3 软地基及特殊路基的处理

对此道路的路段状况进行调查与资料分析，路面不均匀沉降的发生主要是由于软基处理不当而造成的，设计人员在设计中应当结合土质勘察数据，有效设计软土路基加固方案，在软土路基处理中，可以采用真空联合的堆载预压法来提升路基的强度和稳定性。

对于滑坡及坍塌路段的路基处理，应当采用抗滑挡墙或滑桩的设计，以提升路基的稳定性；对于陡坡路段，加强对填方施工的规划，可以综合利用不同类型方案，确保整体结构的稳定性，例如桩板墙设置方案对于处理狭窄区域的路基有效很好的效果。

3.4 路基路面排水系统设计

城镇道路路基路面设计时，路基排水系统设计也是重要内容。可以采用设置纵向坡度的方法来实现排水，基于合理有效的排水系统设计，雨水能够沿着排水沟进入到涵洞或河道中，还可以与填方路段并排联系在一起，由于不仅科学处理了地下和路面排水问题，还能够提升系统的稳定性。

路基路面排水系统的设置还可以融合海绵城市理念，先铺设种植土，再铺设砾石层，继而敷设渗透管，有利于在积水渗透过程中实现杂质去除，对水资源净化、地下水回补有着重要意义。

3.5 路基防护设计

针对路基防护，大多采用两种设计方案。其一，填方路堤边坡设计，这一路基防护方式能够有机协调道路与景观，达到环境协调统一的效果，并且防护方式具有灵活性，能够综合运用多种方式完善路基防护体系。对于地势不高的道路工程，填土边坡采用绿化种植的形式实现防护，路基防护系统的整体性较好；

其二，路堑边坡防护。此种路基防护模式在路基稳定性较差的道路工程中应用较多，通过拓展平台宽度，能够发挥积极的稳固作用。

4 结论

根据所调查的城镇道路工程的常见病害可以看出，路面结构及路基设计与使用标准存在较大差异，给后期运行及养护管理造成很大的困难。针对道路路面结构设计，本文从路面结构层材料、组合、厚度、强度等方面进行讨论，旨在提升路面基层结构的承载性能和稳定性。针对路基设计，采取路基路面裂纹控制技术、路面平整度提升技术、软土路基处理技术、路基路面排水技术、路基防护技术，确保路基设计的有效性，提升路基路面质量，为城镇道路的安全运行奠定基础。