小交通量道路路面设计方法分析

于金山 韩学成

摘要：本文的目的和意义是形成适应于我国材料特点和小交通量特点的道路路基路面设计方法，在设计指标与标准、路面结构组合设计等方面有所改进和创新。以节省工程投资，提高西部地区路网服务水平，缓解资金匮乏和公路建设规模庞大的矛盾，由此取得广泛的经济效益和社会效益。

关键词：小交通量;道路路面;设计;方法

由于交通量的大幅增长，小交通量沥青路面的设计标准也越来越高。而沥青面层的破坏也是普遍存在的现象，在超流量超负荷的作用下，以及温度应力和水等的影响下，沥青路面极易遭到破坏，造成经济损失的同时，也带来安全隐患，因此必须注意从垫层，基层，底基层，沥青层等多个角度，加强设计研究和提高施工质量控制。

1 基本概况

我国幅员辽阔，各地区的自然条件差异悬殊，就气候而言，东部潮湿季冻、东南湿热、西南潮暖、西北干早、青藏高寒。从新疆至黑龙江、从内蒙到广东、上海，全国各地的土壤、地质、水文条件和道路建筑材料来源及性质相差较大，在这样复杂多变自然环境条件下，要想设计一种或几种适应全国各地材料来源和自然条件的路面结构是不可能的。在实际工程设计中，要在规范的指导下针对本地的交通条件、材料来源和自然环境条件进行路面结构设计，还有大量的工作需要完成;在设计过程中可能会由于多种原因，如气候環境条件、材料来源不同、设计者的经验、工程投资限制以及设计资料不全等原因，使最后设计出的路面结构偏于保守而不经济，或为了节约工程造价而使路面结构不安全，产生提前破坏病害，这些问题在县乡小交通量公路的路面结构设计中尤其突出。在地方小交通量公路中，面层一般采用中级或次高级路面。中级路面主要为;碎、砾石（泥结或级配），半整齐石块，其他石料。次高级路面主要为：沥青贯入式，沥青碎石，沥青表面处治。低级路面主要为：粒料加固土，其他当地材料加固或粒料土。西部的县乡公路沥青路面主要以沥青表处和沥青贯入式为主，路面厚度不固定，而中东部地区由于交通量相对较大，多数采用沥青混凝土或水泥混凝土，而且厚度相对于西部地区要偏大。

2 交通流量与道路路面设计的关系

小交通量道路路面设计是道路设计的重要组成部分。其任务是确定路面等级，选择路面类型，进行结构组合设计，计算各结构层厚度及确定材料配合比，达到在不同季节和水文条件下承受各种车辆荷载时具有良好的稳定性和足够的强度，并能顾及行车速度与安全，道路维修和良好经济效益等各项要求，要合理。

根据道路等级和交通量所确定的设计指标和初步选定的各层材料参数，计算各结构层厚度和各层材料的强度要求，是道路柔性设计的一部分。柔性路面设计方法门类繁多，影响最大者为CBR设计法和AASHO设计法。AASHO设计法的核心思想是“以路面使用性能降低的原因为依据，确定交通量与路面厚度的关系”。事实上，基于交通量的道路路面设计，本质上是在道路质量和经济之间取得平衡。道路是分等级的，不同的道路有不同的流量。道路的使用寿命主要取决于3个方面的因素：结构的合理性;施工质量的优劣;运营车辆的型式和多少是否与设计要求的相一致，即交通量的控制。

道路路面的设计，交通流量是需要考虑的主要因素之一。道路交通流量的计算方法是：按弯沉等效或拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算为与标准轴载100KN相当的轴载作用次数称为当量轴次。在进行路面设计时，则双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示，并对不同路面结构、不同应力计算列出相应的公式。在使用中重要步骤之一就是把各种车辆荷载换算成标准轴载和累计当量轴次。因此不同的交通流量规划，会有不同的道路交通设计标准。

3 基于小交通流量的沥青路面设计

3.1 垫层设计

垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用，如改善路床的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度稳定性及抗冻胀能力，扩散由基层传来的荷载应力，减少路基产生不均匀变形。由此可见，交通流量转化而来的荷载力，垫层设计需要考虑的因素。一般而言，其厚度不宜小于15厘米。在具体施工和设计时，应以路基和流量等为条件，如老路改造，其垫层可以考虑不设垫层。对流量较小的公路，如山区或农村公路，其技术等级低，垫层可采用天然砂砾、石渣、矿渣等透水性材料。其优点在于既充分利用了当地丰富的砂砾资源，又降低了工程造价。

3.2 基层，底基层设计

底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，是起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求比基层材料略低。基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层，而且交通量大、轴载重时，应采用高等级面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。当然，基层、底基层结构设计应贯彻就地取材的原则，根据交通调查和公路技术要求选择技术可靠经济合理的基层底基层结构。基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，冰冻地区应具有一定的抗冻性。半刚性材料基层、底基层的配合比设计，根据重型击实标准制件，混合料7d龄期的无侧限抗压强度试验确定。

3.3 沥青面层设计

沥青面层具有平整、坚实、无接缝、行车舒适、噪声低、施工期短、养护维修方便，且宜于分期修建等优点。但于此同时沥青路面也直接承载负荷力，因此它要求路面具有足够承载能力、良好的舒适性和安全性，同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性，以及桥面防水和排水等性能。随着交通量迅速增长，载重车辆比例增加，车辆超载现象严重，如果沥青路面质量不够好的话，容易出现沟槽或裂痕，进而被雨水等冲击，形成更大的破坏。

对于沥青面层的设计，美国国家碎石协会交通量道路路面设计采用4步设计法：即划分路基为优、好、良、差;计算标准轴载次数;基于柔性基层的CBR值查表选择沥青路面总厚度，并根据地方经验和经济因素决定用表面处治或者沥青混凝土;按冻深和排水情况选择基层厚度。

4 结论

现代城市交通环境复杂，其中存在一些交通量较低得道路，对此为了节约城市用地以及其他资源的消耗，有必要进行低交通量道路路面设计工作。在相关理论背景下，低交通量道路路面设计首先要确认交通需求，需求一般可以分为交通量小、交通量极小两类，之后根据具体数据，进行相关设计工作。

参考文献：

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[2]弥海晨，韩瑞民. 国外小交通量道路研究发展综述[J].中外公路（2）：223-226.

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[4]邢真真.水泥混凝土轮迹路面设计方法的研究[D].哈尔滨工业大学，2006.

（作者单位：济南城建集团有限公司1

兰州市城市建设设计院2）