南部苏丹Juba_Raja公路路面设计

总第２４３期交　通　科　技Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２４３　２０１０年第６期Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２０１０ＤＯＩ　１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７５７０．２０１０．０６．０１５收稿日期：２０１０－０８－２７南部苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路路面设计危文康　胡衍旺　胡良年　兰志雄（湖北省交通规划设计院　武汉　４３００５１）摘　要　介绍了苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路的路面结构设计及其方案比选、材料要求，提出了倒装型路面结构形式，对沥青和改性沥青的各项指标进行了论述。

关键词　路面结构　沥青面层　改性沥青　级配碎石　基层　设计 随着我国对外开外的深度和广度加大以及我国经济实力的增长，越来越多的企业单位走出国门，同国外政府、单位合作进行涉外工程。

南部苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路工程就是葛洲坝集团联合湖北省交通规划设计院受苏丹南部政府交通部委托对该条老路进行改扩建勘测设计的项目。

１　项目概况Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路位于苏丹南部，路线全长为９５５．４６８ｋｍ。

经过区位于尼罗河上游盆地以西、苏丹穆格莱德盆地以南，为马特里格隆起带的北缘。

地形起伏不大，地貌以平原微丘为主，地表植被较发育，热带雨林大陆季风气候。

路线经过区域地质条件简单，地层主要为早远古代岩浆岩，局部为沉积岩。

基岩多裸露，风化较严重；覆盖层厚度不大，一般为更新统残坡积碎屑物。

Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路现有道路路基宽度大多为６～８ｍ，路面为砂石或石渣路面，路面高度大部分与地面线平齐或略高于地面线，部分路面高度低于地面线，路面破坏比较严重，主要破坏型式有搓板、坑槽、车辙、松散等。

部分路段路基路面排水不畅，下雨时路面坑槽、车辙处积水，部分路基边沟积水无法自排，老路基本没有防护。

桥梁病害较多，主要型式是桥面破损，桥墩、桥台开裂，上部结构下挠，有部分桥梁基本不能通行，同时桥面宽度不够，无法满足车辆通行的需要。

此外，涵洞数量偏少，部分涵洞存在淤塞严重的现象，不能完全发挥其正常的渲泄功能。

较差的公路条件严重制约了南部苏丹的经济发展。

２　路面结构设计根据中华人民共和国行业规范《公路沥青路面设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ５０－２００６），结合项目沿线地质、筑路材料实际情况，推荐采用沥青混凝土路面，路面设计采用双轮组单轴１００ｋＮ（ＢＺＺ－１００）为标准轴载，沥青混凝土路面设计使用年限为１２年［１］。

２．１　交通量及交通组成根据有关交通量报告，本段落交通量主要是由小客车、大客车、小货车、中货车、大货车、拖挂车组成。

根据交通量预测结果，将交通组成的车型折算为各等代轴次并经数理统计分析确认，在路面设计使用年限内，一个车道内累计当量轴次为１　７５９　９１６次，主线路面设计弯沉值经计算为０．５９６ｍｍ。

２．２　路面结构层方案根据交通量、道路等级对路面结构强度的要求，参照本段落邻近的公路路面设计使用状况，结合沿线气候、土质、水文和材料供应等情况，拟定了３种路面结构层方案进行比较，见表１。

表１　路面结构层方案表结构层方案一二三面层　 ５ｃｍ　ＡＣ－１６Ｃ中粒式沥青混凝土 ５ｃｍ　ＡＣ－１６Ｃ中粒式沥青混凝土 ５ｃｍＡＣ－１６Ｃ中粒式沥青混凝土基层　 １６ｃｍ　级配碎石 １８ｃｍ　３．５％水泥稳定碎石 １０ｃｍ　ＡＴＢ－２５沥青稳定碎石底基层 ２０ｃｍ　３．５％水泥稳定碎石 １８ｃｍ　３．５％水泥稳定碎石 ２６ｃｍ３．５％水泥稳定碎石造价比较 １ １．００１ １．３０４ 其中，方案一为倒装结构，将结构强度较高的水泥稳定碎石放在底基层，而将结构强度较低的级配碎石放在基层。

２．３　结构层设计参数本段落路面面层采用沥青混凝土，基层采用级配碎石，底基层采用强度高、施工方便的水泥稳定碎石方案，路面各结构层的设计参数见表２。

表２　路面结构层设计参数结构层材料名称２０℃回弹模量／ＭＰａ１５℃回弹模量／Ｍｐａ　沥青混凝土面层　中粒式沥青凝土ＡＣ－１６Ｃ１　４００　２　０００基层 级配碎石４００　４００底基层　　水泥稳定碎石１　５００　１　５００路基 砾石土８０　８０２．４　路面结构计算沥青混凝土路面结构计算采用垂直均布荷载作用下的弹性层状体系理论为基础，以路表设计弯沉值作为路面整体强度的控制指标，以沥青混凝土路面面层和整体性材料基层的容许弯拉应力进行验算。

根据路面各结构层设计参数，经计算拟定的沥青混凝土路面结构均满足设计要求。

２．４．１　路面结构层方案比较及推荐意见（１）面层的选用。

结合近年来国内沥青路面建设经验，作为表面磨耗层的沥青混合料级配类型主要有两类，第一类是所推荐的抗滑表层，即ＡＣ－Ｃ型抗滑级配。

ＡＣ－Ｃ型抗滑级配在水稳性、高温稳定性、耐久性、抗滑性等方面都能够满足要求。

第二类是密实型间断级配，如ＳＭＡ型级配。

该类型的混合料具有优良的抗滑性、高温稳定性、水稳性以及耐久性，在路用性能的各方面都表现优越，但其缺点是造价较高，且对材料及施工工艺的要求非常严格。

中粒式沥青抗滑表层相对于细粒式沥青抗滑表层，有较高的承载能力，又由于有较大的表面构造深度，行车的安全性也较高。

综上所述，结合苏丹的实际情况，本段落推荐采用５ｃｍ厚中粒式沥青混凝土（ＡＣ－１６Ｃ）作为表面抗滑磨耗层。

本项目起点Ｊｕｂａ－Ｍｕｎｄｒｉ段由于交通量稍大，随着经济的发展，可能交通量增长速度会大于其他路段，故Ｊｕｂａ－Ｍｕｎｄｒｉ段选择７ｃｍ厚中粒式沥青混凝土（ＡＣ－１６Ｃ）。

（２）基层的比较。

由于国内已建成项目中，半刚性基层开裂是导致沥青路面出现反射裂缝形成早期损坏的主要原因之一；而本项目由于资金原因，面层只有５～７ｃｍ，如果采用国内的水泥稳定碎石基层，则反射裂缝可能在１～２年内就会出现，导致路面破坏。

因此本项目中防止路面出现反射裂缝的需求强烈。

而南部苏丹首都Ｊｕｂａ市镇道路多采用１５～２０ｃｍ级配碎石作为基层。

从后期养护成本、投资条件、设计施工习惯等方面考虑，本段落推荐基层采用级配碎石，以消除半刚性底基层产生的裂缝对沥青路面的影响。

同时由于其空隙率大，能及时、迅速地排除进入路面结构的雨水，减轻沥青面层的水害影响，对适应较大交通量以及提高路面的耐久性都有积极的作用。

碎石级配见表３。

表３　级配碎石混合料的级配组成通过下列筛孔（ｍｍ）集料的质量分数／％３１．５　２６．５　１９　１６　１３．２　９．５　４．７５　２．３６　１．１８　０．６　０．３　０．１５　０．０７５１００　８５～９５　６６～８０　４４～５６　３７～４８　３１～４１　２８～３８　１８～２８　１２～２０　８～１４　５～１１　３～９　０～６ （３）底基层的选用。

水泥稳定碎石半刚性底基层方案具有施工经验成熟，强度高，稳定性好等特点，本段落底基层推荐采用水泥稳定碎石。

通过综合比选，本项目路面结构层推荐方案见表４。

表４　路面结构层推荐方案结构层推荐方案（方案一）面层５ｃｍ　ＡＣ－１６Ｃ（Ｊｕｂａ－Ｍｕｎｄｒｉ段为７ｃｍ）中粒式沥青混凝土基层１６ｃｍ级配碎石底基层２０ｃｍ３．５％水泥稳定碎石总厚度／ｃｍ　４１（４３） （４）面层ＳＢＳ改性沥青的选用。

为提高沥青路面的高温稳定性，抗水毁能力以及延长使用寿命，推荐沥青混凝土面层采用改性沥青。

基质沥青采用Ａ级５０号道路石油沥青，改性材料采用高分子聚合物ＳＢＳ（Ｉ－Ｄ）［２］。

Ａ级５０号道路石油沥青技术要求见表５。

聚合物ＳＢＳ（Ｉ－Ｄ）改性沥青技术要求见表６。

（５）下封层。

为封闭水泥稳定碎石层表面空隙，防止水分侵入，保证水泥稳定碎石底基层强度，在水泥稳定碎石底基层顶面铺设下封层，采用乳化沥青单层表处，厚度８ｍｍ。

（６）粘层。

为加强沥青面层与基层之间的粘结，在级配碎石基层顶面洒布粘层油。

粘层油采用喷洒型阳离子乳化沥青（ＰＣ－３），用量一般０．６ｋｇ／ｍ２。

４４危文康等：南部苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路路面设计２０１０年第６期表５　Ａ级５０号道路石油沥青技术要求指标技术要求针入度（２５℃，５ｓ，１００ｇ）／（０．１ｍｍ）４０～５０软化点（Ｒ＆Ｂ）／℃≥５５粘度６０℃／（Ｐａ·ｓ）≥２００１０℃延度／ｃｍ≥１５１５℃延度／ｃｍ≥８０蜡含量（蒸馏法）／％≤２．２闪点／℃≥２６０溶解度／％≥９９．５ ＴＦＯＴ　后残留物质量变化／％＜±０．８针入度比（２５℃）／％≥６３延度（１０℃）／ｃｍ≥４表６　聚合物ＳＢＳ（Ｉ－Ｄ）改性沥青技术要求指标技术要求针入度（２５℃，５ｓ，１００ｇ）／（０．１ｍｍ）４０～５０延度［５℃，５（ｃｍ·ｍｉｎ－１）］／ｃｍ≥２０软化点／℃≥７０粘度（１３５℃）／（Ｐａ·ｓ）≤３闪点／℃≥２６０溶解度／％≥９９．５弹性恢复（２５℃）／％≥７５贮存稳定性离析，４８ｈ软化点差／℃≤２．５ ＴＦＯＴ　后残留物质量变化／％≤±１．０针入度比（２５℃）／％≥６５延度（５℃）／ｃｍ≥１５ （７）桥面防水粘结层。

为加强沥青混合料与桥梁水泥混凝土铺装之间的粘结，桥梁在做沥青混合料铺装之前，洒布（涂抹）ＳＢＲ等防水粘结层。

（８）路基填土的选择。

为了节约造价，本段落采用相对较薄的路面结构层，这就需要对路床填筑材料提出较高的要求。

对于路床部分，要求使用当地级配较为良好的砾石土进行填筑，使其回弹模量能达到路面结构层设计时相应的设计参数或以上。

路基压实度采用重型压实标准［３］，按分层压实原则实施。

根据《公路路基设计规范》（ＪＴＧＤ３０－２００４），路床压实度、填料最小强度和最大粒径均应符合表７中的要求。

表７　路床压实标准及填料粒径、强度填挖类别路床顶面以下／ｃｍ粒径／ｃｍ　ＣＢＲ／％压实度／％填方或挖方０～３０≤１０　１０≥９５３０～８０≤１０　４≥９５２．４．２　其他路面工程（１）桥面铺装。

为了方便机械化施工，减少接缝，桥面铺装结构同路面面层结构。

新建桥梁桥面沥青砼铺装推荐采用８ｃｍ厚ＡＣ－１６Ｃ，与桥梁设计保持一致。

对于老桥利用的桥面沥青砼铺装，推荐采用５ｃｍ或７ｃｍ厚ＡＣ－１６Ｃ，以保持相应的设计标高。

（２）硬路肩部位处理。

为了方便施工，保证硬路肩的使用功能，推荐硬路肩采用与行车道相同的路面结构型式。

（３）被交道路路面结构形式。

由于所有的被交道路的交叉型式都是平面交叉，故被交道路路面结构形式同主线路面。

３　结语本文对南部苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路的路面结构设计及其方案比选、材料要求等做了较为详细的介绍，为以后我国设计单位涉外公路项目提供了经验，对于涉外公路工程项目有一定的指导意义。

参考文献［１］　ＪＴＧ　Ｄ５０－２００６公路沥青路面设计规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００６．［２］　ＪＴＧ　Ｆ４０－２００４公路沥青路面施工技术规范［Ｓ］．人民交通出版社，２００４．［３］　ＪＴＧ　Ｄ３０－２００４公路路基设计规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．Ｐａｖｅｍｅｎｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ｉｎ　Ｓｏｕｔｈ　ＳｕｄａｎＷｅｉ　Ｗｅｎｋａｎｇ，Ｈｕ　Ｙａｎｗａｎｇ，Ｈｕ　Ｌｉａｎｇｎｉａｎ，Ｌａｎ　Ｚｈｉｘｉｏｎｇ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｈｕｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎ－ｓｉｄｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｉｔｕｍｅｎ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｉｔｕｍｅｎ＇ｓ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｓｐｈａｌｔ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｏｕｒｓｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｉｔｕｍｅｎ；ｇｒａｄｅｄ　ｍａｃａｄａｍ；ｂａｓｅ；ｄｅｓｉｇｎ５４２０１０年第６期危文康等：南部苏丹Ｊｕｂａ－Ｒａｊａ公路路面设计。