路面结构组合设计

【学员问题】结构的组合设计？

【解答】1、随着公路事业发展，沥青路面结构由单一的半刚性基层沥青路面，向多样化发展。近十几年来，我国广泛采用半刚性基层沥青路面，因该结构整体性好、强度较高，具有一定刚度，公路的承载能力普遍比过去提高了，正因为采用了半刚性基层沥青路面结构，我国的公路基本满足了近十年公路交通运输的飞速发展，适应了国民经济发展的需要，过去公路上的网裂、龟裂，尤其是翻浆、沉陷、鼓包等严重破坏现象大为减少。但是，它存在着如低温开裂，抗冲刷能力不足，层间结合不良等问题，为此，一方面改进现有半刚性基层存在的问题，另一方面改进和增加新路面结构类型。

1、）半刚性基层沥青路面——我国常用的典型结构，适合各级公路选用，是在半刚性基层上一般铺筑小于180mm以下的沥青混合料或粒料的结构。半刚性基层是它的主要承重层，该结构当层间为连续状态时的沥青层底多数为压应力，设计时主要考虑半刚性基层的拉应力。

2）、柔性路面——是没有无机结合料稳定层的路面结构，故它具有较大的塑性变形，路基强度大小直接影响柔性路面结构承载能力，要求沥青层较厚，初期投入成本高，柔性路面用于重型、特重交通的公路我国尚缺乏实践经验，应认真对待，逐步累积经验。全厚式沥青混凝土——在处治或未处治过的路基上，路面结构全部用沥青混合料铺筑，一般沥青层达400~500mm以上，属柔性路面范畴之内。它主要用于繁重交通或当标高受到限制的街区道路特殊路段。这类结构因沥青层较厚，路面维修可不翻修、基层、底基层而只修面层，国外专家认为它具有较长寿命。

3、）刚性基层——在工程实践中有的运输煤、矿石、建筑材料等的公路，为满足重载交通的需要采用了贫混凝土、混凝土等刚性基层；在改建工程中对个别强度很差的路段，为了减少开挖深度时也采用了贫混凝土基层。为适应生产需要，在总结现有试验成果与经验的基础上，增加了该结构内容。由于该类结构的运用还仅是开始，尚需不断累积新经验。

4、）混合式沥青路面——在半刚性基层上设有厚度小于300mm以下的沥青混合料或粒料等柔性基层，它与其下的半刚性材料层组合构成承重层。

由于在半刚性材料层上设计了较厚的柔性材料层，使半刚性材料层位下放，以至成为底基层。因此，设计时可视交通量、柔性材料层厚度，可适当降低半刚性材料要求，减少水泥用量，减少低温裂缝。同时沥青层增厚或设置级配碎石过渡层，也具有减缓动水压力和反射裂缝的作用。混合式结构实质上可属于半刚性基层沥青路面，它们仅是在半刚性基层铺筑柔性材料层的厚度不同，前者薄后者厚而己，但后者的使用性能界于半刚性基层沥青路面与柔性路面之间，取两者之长，避两者之短。

另外，对特重交通，有的国家采用连续配筋混凝土或水泥混凝土上加厚度小于90~160mm薄层高品质改性沥青混凝土结构，实践证明具有很高的承载能力，且车辙较小。但是，从我国当前工程质量、施工水平、管理水平、以及经济条件考虑，从我国是一个缺乏沥青资源的国家出发，对某些公路适当增厚沥青层是需要的，但柔性结构、全厚式沥青混凝土距国情差距较大。

路面结构类型选择主要是根据我国的实际情况，目前仍应以半刚性基层沥青路面结构为主，混合式沥青路面己在多省的公路上采用，取得了较好效果。柔性路面结构开始试验研究中。

我国地域广阔、气候、材料、水文条件以及经济发达程度、交通量和组成情况差异很大，规范难以概括所有情况，因此，希望各省市应根据本地的气候、材料、路基、交通情况提出适合当地条件的路面推荐结构。

3、根据理论分析可知，路面结构厚度与层间模量比有密切关系，故提出适当控制层间模量比的要求。沥青层的回弹模量一般小于半刚性基层材料和贫混凝土基层材料的回弹模量，从理论分析，若沥青层与半刚性基层材料和贫混凝土基层材料之间是连续体系时，沥青层多数处于受压状态，而不出现拉应力，只有半刚性基层材料和贫混凝土基层自身层底受拉应力，上下层间模量比越小，下层拉应力越大，故半刚性基层的刚度不宜太大。若层间接触面在浸水状态可能导致界面产生滑移时，上层底面可能出现比连续状态大一至二倍的拉应力。因此从设计上应采取可靠技术措施，防止层间滑移。层间适当的模量比，使结构层受力更合理；保证层间结合状态的连续，是提高路面耐久性的关键。

4、半刚性基层或贫混凝土基层模量增大，层底拉应力增加，沥青层剪切应力、或沥青层与半刚性基层界面之间的剪切应力越大。因此，在进行半刚性基层或贫混凝土基层混合料的设计时，刚度不宜过高，若选择较大的材料模量时，对这类结构不仅以层底拉应力为控制指标，还应验算沥青层的剪应力和界面剪应力，并应使沥青混合料具有较高的抗剪强度，在层间界面结合更牢，防止层间界面推移。在有条件的单位，应开展这方面的试验与研究工作。

5、沥青应力吸收膜、沥青应力吸收层、聚脂土工布粘层具有防止反射裂缝和加强层间结合的作用。

在半刚性基层上洒布具有富有弹性恢复能力的聚合物改性沥青，如SBS改性沥青、橡胶沥青等，洒布量为1.0~1.6kg/㎡，再洒适量小碎石或预拌碎石3~8mm，不必满铺，约占洒布面积的60~70%即可，经碾压形成应力吸收膜，具有一定减裂和加强层间结合的作用。

沥青应力吸收层是采用粘结力大、弹性恢复能力很强的改性沥青做成砂粒式或细粒式沥青混凝土，具有空隙率较小、不渗水、抗变形能力与抗疲劳能力很强的薄层结构，一般为20~25mm，具有较好的抗疲劳、防止反射裂缝效果。

聚脂土工布粘层是在洒热沥青或改性沥青、改性乳化沥青后，布设长丝无纺聚酯土工布，经轮胎压路机辗压使沥青向上浸渍而形成具有减裂、防水、加强层间结合的作用的粘结层。沥青的洒布数量宜通过试验确定，一般用量为0.8~1.4、kg/㎡.

6、粘层沥青与原规范规定不同的是各沥青层之间都要求洒布粘层沥青。一般新建沥青面层之间可洒布乳化沥青，乳化沥青洒布量宜为0.3～0.5、L/㎡、（沥青含量约为0.15～0.25L/㎡、）、；在旧沥青路面或水泥混凝土路面及桥面板上洒布粘层沥青时，应洒布改性沥青或同标号热沥青。沥青洒布量宜为0.8～1.4、L/㎡，并洒预拌碎石或4.75~9.5mm或3~8mm碎石。也可洒布改性乳化沥青。

7、下封层是设在半刚性基层表面上，为了保护基层不被施工车辆破坏，利于半刚性材料养生，同时也为了防止雨水下渗到基层以下结构层内，以及加强面层与基层之间结合而设置的结构层。下封层虽有多种做法，实践证明沥青单层表处是经济、有效的方法之一。

8、上封层的结合料应根据设置上封层的用途，公路等级，交通量等级，气候特点等选择，并与旧沥青面层用的沥青标号一致或更高一级。重交通石油沥青、改性沥青、改性乳化沥青、乳化沥青等均可选用。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。