总第２５６期 ２０１３年第１期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒ￣ａｌ ＮＯ．２５６ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２Ｏ１３ 论典型路面结构设计 郭彦勇 （石家庄市张石高速公路筹建处 家庄０５０２０４） 摘 要 结合河北省交通状况以及气候特点，根据土基嘲弹模量及强度等级划分原则，对典型路 面结构设计标准进行研究分析，结合路基路面结构设计的基本原则，对石家庄以南地区吲省道公 路交通使用和设计情况及组成的沥青混合料和常见的半刚性基层材料参数进行分析。推荐使用 的半刚性材料为水泥粉煤灰稳定粒料、二灰（水泥）稳定土、石灰土（水稳碎石）、沥青为ＡＨ一７０或 ＡＨ一９Ｏ。 关键词 土基等级路面结构 没计 １ 河北省道路交通状况及土基等级划分 １．１河北省交通状况 然而不足之处是其性脆，抗变形能力差，在温度或 湿度变化及在荷载作用下容易产生开裂。 １．２河北省道路气候状况 河北省交通有２个特点：①首都连通各地的 必经之路；②煤炭运输大通道。但是，随着交通量 的增加和汽车荷载重量的增大，对路面的整体强 河北省地处华北平原北部，西北跨内蒙古高 原，西临太行山脉。河北省的气候特点是冬季寒 冷少雪，夏季炎热多雨，属夏炎热，冬寒冷干旱气 度和平整度提出了更高的要求。由于半刚性基层 具有强度高、稳定性好、刚度大等特点，因此，在高 等级公路路面结构层中广泛采用了半刚性基层。 收稿日期：２０ｌ２—０９ １８ 候地区。根据国家公路局区域划分的一级和二级 标准，可以得到河北省所在的区划位置。 为了区分各地自然区域的筑路特征，经过长 Ｉ—Ｉ ＩＩ—ＩＩ ＩＩＩ—ＩＩＩ ４ 结论 后部，设置锚索抗滑桩进行支挡，对桩前滑体采用 锚索框架进行支挡。 参考文献 坡体前缘开挖边坡高陡临空，坡体前部牵引 变形，在本区雨季时降雨集中、强度大、地下水 活动等多种不利因素共同作用下，引起中后部 ［１］ＣＥＣＳ（２２ ９０）１９９０一 层锚杆没计 施工规范Ｉｓ］． 北京：中国计划出版社，１９９１． ［２］ 闰莫明，徐祯样．岩土锚固技术手册［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００４． 松散堆积体失稳，坡体产生了滑动。而由于本 滑坡纵向长度较大，在减载设计实施后，在路基 边坡上方形成了宽大的减载平台，考虑到以保护 高速公路边坡稳定为主要目的，对路基边坡部分 和抗滑桩后部滑体采用不同的安全系数进行 分段治理。根据滑坡推力计算结果，在减载平台 ［３］ ＧＢ５００８６—２００ｌ锚杆喷射混凝土支护技术规范 Ｉｓ］．北京：人民交通出版社，２００２． ［４］ 阎莫名，徐祯祥，苏白约．岩土锚固技术的新发展 ［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０００． ２０１３年第１期 郭彦勇：论典型路面结构设计 期研究，制定了《公路自然区划标准》口］。该区划 是根据以下３个原则制定的： 响结构厚度的最敏感因素之一。土基等级划分以 土基模量为分级指标，以不同土基等级对路面基 层或底基层厚度产生大致相同的效应和相邻分级 对其厚度不产生较大的变化（５ ｃｍ左右）为分级 原则。根据设计与施工经验，相邻土基等级对基 层和底基层厚度以分别产生３～４ ｃｍ和４～６ ｃｍ 的影响为宜。 （３）土基回弹模量的划分见表２。 表２土基等级划分表 （１）道路工程特征相似性的原则。 （２）地表气候区划差异性原则。 （３）自然气候因素既有综合又有主导作用的 原则。 但是，各个地区的气候、地质、水文等状况也 有很大的差异，对沥青材料的影响类型和程度也 不一样。因此，在对河北省境内沥青路面路况调 查的基础上，分析气候因素对各区域沥青路面的 影响，结合气象资料的调查分析，对确定河北省沥 青路面气候影响分区（三级区划）及适合本省各区 域的沥青路面材料类型、材料级配和路面结构形 式具有重要意义。 １．３ 累积当量轴次的确定和交通等级划分 交通量等级划分以不同交通等级对上基层或 底基层厚度产生大致相同的效应为依据。根据调 查分析累计当量标准轴次，累计当量轴次对底基 层的影响见表１。 表１ 累计当量轴次对底基层的影响 累计当量 以下土基回弹模量Ｅｏ（ＭＰａ） 轴次／万次 对基层厚度的影响／ｃｍ 平均 由表１可见，累计当量标准轴次对底基层厚 度的影响随土基回弹模量增长而减小，相邻交通 量等级对底基层厚度的影响量最大值为４．０ ｃｍ， 都小于５ ｃｍ，平均２．７ ｃｍ左右。表明上述的交 通量分级是合理的。 １．４土基等级确定及划分 影响路基回弹模量的主要因素是土质、土的 密实程度和含水量。土基密实度和含水量既与施 工时的含水量和达到的密实度有关，又与路基所 处的干湿状况有关。因此，要准确地得到土基在 设计使用所限内的回弹模量值是相当困难的。目 前，在刚性路面结构设计中，确定土基回弹模量一 般采用实测法、换算法和查表法。 特殊路基的强度等级确定： （１）土基回弹模量低限值的确定。路面力学 计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分 是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基 施工质量对路面弯沉控制有着重要的意义。 （２）土基强度等级划分。土基回弹模量是影 七基等级 土基回弹模量Ｅｏ／ＭＰａ Ｓ１ ３Ｏ＜Ｅｏ≤３５ Ｓ２ ３５＜Ｅ０４４５ Ｓ３ ４５＜Ｅ０≤５５ Ｓ４ ５５＜Ｅｏ≤６５ ２路面典型结构的研究分析 ２．１典型结构设计标准 （１）路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下 的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面 整体刚度的设计指标来计算路面结构厚度。对高 速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和 半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的 验算 。 路表设计弯沉值和沥青混凝土面层、半刚性 材料基层的容许拉应力分别为： Ｚｄ一６００ Ｎ 一。一Ａ Ａ Ａｂ Ｓ 一 式中：ｚ 为路面设计弯沉值，对沥青路面系指路面 温度２０℃时的值； 为路面结构层材料的容许 拉应力；Ｎ 为设计年限内一个车道上的累计当量 轴次；Ａ 为公路等级系数，高速公路、一级公路 Ａ 一１．０，二级公路Ａ ＝１．１；Ａ。为面层类型系 数，沥青混凝上面层Ａ 一１．０；Ａ 为基层类型系 数，半刚性基层Ａｂ＝＝＝１．０；柔性基层Ａｂ一１．６； ｓ为路面结构层材料的劈裂强度；Ｋ 为抗拉强度 结构系数。 沥青混凝土面层：Ｋ 一０．０９Ａ Ｎ 船／Ａ 其中：Ａ 为沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式 沥青混凝土为１．０，粗粒式沥青混凝土为１．１。 无机结合料稳定集粒料：Ｋ ：Ｏ．３５Ｎｅ “／Ａ 无机结合料稳定细粒土类：Ｋｓ—Ｏ．４５Ｎｏ “／Ａ （２）标准轴载为ＢＺＺ一１００，即双轮组单轴载 １００ ｋＮ为标准轴载，不同轴载的作用次数，可按 路面损坏等效的原则换算成标准轴载的当量作用 次数。 １Ｏ２ 郭彦勇：论典型路面结构设计 ２０１３年第１期 （３）典型结构的推荐以现行《公路沥青路面 设计规范》 为依据，并参考《公路柔性路面设计 规范》Ｌ４ 。 ２．２路面典型结构设计的基本原则 （１）面层、基层的结构类型及厚度与交通量 相适应。交通量越大，轴载越重，面层等级越高， 厚度也越大，一般宜选用粘结性强和高强耐磨的 集料。基层作为主要的承重层，它要有足够的强 度、一定的刚度和厚度及水稳性。 （２）各结构层的刚度及强度要与应力应变分 布特性相适应。轮载作用于路面，其应力和应变 随深度增大而递减，因此对各层材料的强度和刚 度要求也可随深度的增大而相应降低。路面各结 构层按自上而下递减组合时，还须注意相邻结构 层之间的刚度不能相差过大。 （３）要顾及各结构层本身的结构特性。各结 构层材料具有各自的特性，在组合时应注意相邻 层次的相互影响，采取措施或消除所产生的不利 影响。 （４）要考虑水温状况不利影响。沥青面层下 的基层要慎重选择，严格控制基层内的细料，在潮 湿路段，应采用水稳定性好并且透水的基层。 （５）适当的层厚和层数。各类结构层按所用 材料的规格（最大颗料的粒径）和施工工艺（摊铺、 压实和整修）的要求有一最小厚度规定，低于此厚 度就不能形成稳定的结构层次。为便于施工，路 面结构层的层数不宜过多，同时，各结构层的适宜 厚度应按压实机具所能达到效果选定。 ２．３合理路面结构的推荐 综上分析知，干线公路沥青路面应具有以下 功能： （１）要有足够的承载能力，能承担设计使用 年限内的累计当量轴次的作用，而不致产生过早 疲劳破坏。 （２）沥青面层和半刚性基层应尽量避免产生 裂缝，以减少水分从裂缝渗入沥青路面而产生局 部早期破坏。 （３）沥青路面的车辙槽应加以控制，以保证 路面使用期间消除辙槽次数。 （４）表面层应具有良好的耐久性和抗滑性 能，以减少交通事故。 只有满足上述要求，半刚性基层沥青路才能 完成其应有的使用功能，使车辆能够迅速、舒适、 安全地通行。 根据前面论述，结合石家庄以南地区已有实 践经验，石家庄以南地区沥青路面基本结构见 表３。 表３ 石家庄以南地区沥青路面基本结构 ２．４路面典型结构设计 关于推荐路面结构说明 ］： （１）基本结构Ｉ适用于各级交通，若交通等 级为Ｔ。，且当地具有丰富的石料时，也可采用基 本结构ＩＩ。结构ＩＩ中底基层采用的粒料类，可以 是级配砂砾、级配碎石、填隙碎石等。 （２）沥青面层的适宜厚度为６～１５ ｃｍ。 （３）二灰（水泥）稳定粒料基层的适宜厚度为 １５～２０ ｃｍ，底基层的适宜厚度为３０～４５ ｃｍ。二 灰（水泥）稳定粒料基层的最小厚度ｈ…与土基等 级相关，土基等级为ｓ 时，ｈ 一１８ ｃｍ，土基等级 为Ｓ２，Ｓｌ｛，Ｓ４时，ｈ…一１５ ｃｍ。 ３ 结论 （１）对石家庄以南地区的国省道公路交通使 用、设计情况及组成的沥青混合料和常见的半刚 性基层材料参数进行分析，推荐使用的半刚性材 料为水泥粉煤灰稳定粒料、二灰（水泥）稳定土、石 灰土（水稳碎石）、沥青为ＡＨ一７Ｏ或ＡＨ一９Ｏ。 （２）依据理论并结合实践得出石家庄以南地 区沥青混凝土路面典型结构，它将对加快石家庄 以南地区公路交通事业的发展起到重要的作用。 参考文献 ［１］ＪＴＪ００３—８６公路自然区划标准Ｉｓ］．北京：人民交通 出版社，１９８６． ［２］ 朱照宏，王秉刚，郭大智．路面力学计算［Ｍ］．北京： 人民交通出版社，１ ９８５． ［３］ＪＴＪｏ１４—９７公路沥青路面设计规范Ｉｓ］．北京：人民 交通出版社，１９９７． ［４］ＪＴＪＯ１４—８６公路柔性路面设计规范Ｉｓ］．北京：人 民交通出版社，１９９７． Ｅｓ］邓学军，黄晓明．路面设计原理与方法［Ｍ］．北京：人 民交通出版社，２００１．