路面结构设计中存在的问题分析

路面结构设计中存在的问题分析

【摘要】目前，我国在路面结构设计上已经拥有较为完善的设计理论与方法，但由于各种外界条件影响，在沥青路面结构设计上仍然存在问题，本文以阜康市迎宾路道路工程为例，对迎宾路结构层做简要分析，探讨路面结构设计的有效方法，以期为设计单位及施工单位提供科学的参考依据。

【关键词】路面；结构设计；分析

1.路面结构设计的内容

路面结构设计就是以最低的寿命周期费用提供最合适的路面的结构，在这种结构的设计使用期内，要按照目标达到可靠的使用要求和最大的满意度，具体来讲，沥青路面的设计内容主要包括路面结构层原材料的选择、混合料配合比设计、设计参数的测试与确定、路面结构层组合与厚度计算、路面结构方案的比较与选择等以及路面排水系统设计和路肩加固等的设计。

2.影响路面结构的因素

2.1面层厚度

面层厚度直接影响路面的使用品质。路面面层直接承受行车荷载，风雨与温度的变化对层面都有不同程度的影响。在路面设计过程中，要考虑到层面厚度的影响，对结构层的设计分析要结合合适的材料、施工工艺同等，沥青路面的厚度与公路的等级、交通量及组成、沥青品种、质量息息相关。

2.2基层类型

半刚性基层和碎砾石基层是基层的两大类，二者的作用机理有着本质的不同，但同一类基层不同材料间性能相似。在有季节性冰冻且冰冻较深的情况下，路基土是易冻胀土，这时的路面极易出现冻胀和翻浆现象，这样的状态下，路面结构设计应设置防止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度的确定既要满足公路的强度要求还要处理好路面的防冻，积极避免路基内出现聚冰带，导致路面出现不均匀的冻胀，新疆年温差、日温差大，在路面的设计中，尤其要重视这一因素，并要注意无机结合料稳定土的基层产生的收缩裂缝。

2.3结构强度

一定的结构强度是路面具有良好行驶质量的必要保证，结构强度足够的路面

可以有效地抵抗多种因素的不良影响，进而延缓行驶质量的衰变进程。结构强度不足时，路面结构的抵抗能力降低，荷载和温度等因素综合作用产生的应力对路面使用性能影响加剧，公路使用寿命减小，速率加快。

道路工程建设应秉承经济性和耐久性的原则，充分考虑工程地质、气候、交通量等条件，提供一个科学合理的路面结构设计，使路面具有良好的使用性能，满足行车使用要求，减少损坏，延长道路寿命。下面以迎宾路为例，简要分析一下路面构成。

3.迎宾路路面结构设计分析

3.1概况

本次实施的阜康市迎宾路（北环公路南线-博北路）道路工程全长2593.122米，路线K0+000-K1+260段，路线两侧为鱼儿沟西村居民住宅；K1+260-K1+840段路线两侧为农田；K1+840-终点段，老路路基宽7.5米，路面宽6.5米，路线两侧为居民区，老路状况不良，新建道路中心线偏移老路基。本项目为新建道路，道路等级为城市主干路。道路控制红线总宽为42米，本次设计道路实施红线宽度为42米，红线外两侧各设计4米人行道。本次设计道路横断面为三块板，机动车道宽24米，绿化带宽2x4米，非机动车道宽2x5米，人行道宽2x4米。本工程为6车道，设计年限15年，交通量平均年增长率7%，路面设计层4层，设计层最小厚度15（cm），采用半刚性基层，具有一定的强度和稳定性，较小的收缩变形和较强的抗冲刷能力，沥青混凝土面层，标准轴载:BZZ-100，路面设计弯沉值:37.9(0.01mm)。

经计算，路面设计使用年限内一个车道累计标准轴次为1678493次，属中等交通等级；此路面上面层采用中粒式沥青混凝土（碎石)(AC-16)，下面层采用中粒式沥青混凝土(碎石)(AC-20)，基层采用的水泥稳定砂砾，底基层采用天然砂砾。

3.2路床回弹模量：

该路处于Ⅵ2区，在非不利季节，干湿状态等参数选取时取保守值，全线路段在路床以下3.0m范围未见地下水，全线路基地层岩性主要为腐殖土及粉质粘土，本次设计腐殖土全部清除，路基换填天然砂砾。根据地勘报告得粉质粘土回弹模量E0=30MPa，对填方路段腐殖土进行清表，对挖方路段路基换填处理后，路床回弹模量可取E0=90MPa。

3.3路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:

第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=37.7(0.01mm)

第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 44.2(0.01mm)

第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 57.1(0.01mm)

第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 129.8(0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值LS= 136.7(0.01mm)

3.4结构层厚度计算：

按设计弯沉值计算设计层厚度:

LD=37.9(0.01mm)

H(4)=15cm LS=38.8 (0.01mm)

H(4)=20 cm LS=37.7 (0.01mm)

H(4)=19.1cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度:

H(4)=19.1cm(第1层底面拉应力验算满足要求)

H(4)=19.1cm(第2层底面拉应力验算满足要求)

H(4)=19.1cm(第3层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度:

H(4)=19.1cm(仅考虑弯沉)

H(4)=19.1cm(同时考虑弯沉和拉应力)

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改，最后得到路面结构设计结果如表1。

4.我国路面结构设计存在的问题

4.1目前我国沥青路面设计采用弹性层状体系进行计算，以路表设计弯沉值作为设计指标，以标准轴载作用下沥青路面面层和基层层底拉应力为验算指标。这种方法的优点是简单方便，但同时也是其缺点，由于沥青路面在不同自然环境和荷载的综合作用下受力情况多变，不能简单的套用指标，这样计算的数据缺乏科学性、合理性、准确性。表现为：①路面结构不同，材料不同，应力和应变状况、损坏形态也各不相同，因此路面结构设计宜采用多个单项指标分别有针对性的控制；②采用路表弯沉作为设计指标过于单一，其无法控制面层底面或基层底面的应力状况和大小；③在现行沥青路面结构设计和轴载换算中尚未考虑混合料