摘要：本文在對天津市路基等級、交通量等級劃分的基礎(chǔ)上，通過瀝青路面材料和半剛性基層材料的選擇，對薄層式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，提出了典型結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞： 薄層瀝青砼路面 結(jié)構(gòu)組合 設(shè)計

根據(jù)我國半剛性路面結(jié)構(gòu)特性和各結(jié)構(gòu)層的功能分工，擬決定采用薄層式瀝青混凝土面層的方法降低道路建設(shè)成本，即沿用我國公路建設(shè)的強基薄面的設(shè)計宗旨。為此，我們提出了幾種薄層式瀝青混凝土路面典型結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的交通量、交通軸載、地質(zhì)狀況及路網(wǎng)配置要求，同時考慮不同地區(qū)道路建材的供應(yīng)狀況。

1 路基等級的劃分

路基是影響瀝青路面承載能力、厚度和使用性的重要因素，土基強弱直接影響路彎沉的大小和路面使用壽命的長短。

路基土的回彈模量除了隨作用壓力大小而變化外，顯然還取決于路基土本身的類型和濕密狀態(tài)。由此可見，回彈模量是反映路基土強度的綜合性指標(biāo)，它可以因路基土土質(zhì)以及濕密狀態(tài)而異，因此路基土強度可以采用回彈模量進(jìn)行描述。

結(jié)合對路基的干濕類型和壓實度的要求，將路基按回彈模量分為25 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、65 MPa五個等級。

2 交通量等級的劃分

交通參數(shù)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要設(shè)計參數(shù)之一，它包括：標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算，累計當(dāng)量軸次和交通量增長率等。

交通量等級劃分時，選取典型結(jié)構(gòu)來考察分析在不同的累計當(dāng)量軸次下，對上基層或底基層產(chǎn)生大致相同的效應(yīng)為依據(jù)。根據(jù)設(shè)計和施工經(jīng)驗，每個交通量等級對基層厚度分別產(chǎn)生4 ～ 5cm左右的影響為宜。因此主要依據(jù)累計當(dāng)量軸次的變化對路面上基層厚度變化的影響程度來劃分交通量等級。

根據(jù)天津市低等級道路的實際情況，綜合上述分析結(jié)果，進(jìn)行理論計算之后，劃分交通量等級如下表所示：

3 瀝青路面材料的選擇

路面的行駛質(zhì)量或使用性能主要取決于瀝青面層。瀝青面層應(yīng)具有良好的技術(shù)性質(zhì)：夏季高溫下應(yīng)有足夠的抗變形能力；冬季低溫時應(yīng)有足夠的抗裂性能；耐疲勞作用；耐久性和抗滑性。以此保證瀝青面層裂縫少、車轍輕、平整、抗滑性能好且經(jīng)久耐用。瀝青面層能否達(dá)到這些要求，與所用瀝青、瀝青混合料的類型和性質(zhì)以及瀝青面層的厚度有密切的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)各種瀝青混合料的特性來選擇合適的面層結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上原則，選擇結(jié)果為瀝青：標(biāo)號為AH-90。

瀝青混合料：為AC-13或AC-16型。

瀝青面層厚度：控制在4 ~ 5 cm。

4 半剛性基層材料的選擇和合適厚度

4.1 基層材料的選擇

上基層材料應(yīng)采用收縮性小，抗沖刷能力強的水泥穩(wěn)定粒料和石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料，其中二灰穩(wěn)定粒料宜采用粒料占80% ~ 85%的密實型結(jié)構(gòu)，而用做水泥穩(wěn)定的粒料，其顆粒組成應(yīng)符合一定的級配要求。

石灰土、皂化渣穩(wěn)定土、皂化渣粉煤灰穩(wěn)定土等結(jié)構(gòu)具有較高的強度，但其收縮率較大，彎拉模量與抗拉強度之比也大，即彎拉應(yīng)變小，而抗拉強度不高。用做半剛性基層宜有較大的抗拉強度，而彎拉模量又不過大，達(dá)到剛而不脆的目的，同時希望脹縮系數(shù)小。所以，上述結(jié)構(gòu)用于上基層是不利的，而用于底基層則是可行的。

作為半剛性基層的底基層宜采用半剛性材料，在粒料豐富的地區(qū)，底基層宜采用與上基層相同的半剛性材料，也可以采用穩(wěn)定細(xì)粒土做底基層，在有粉煤灰的地區(qū)宜采用二灰土做底基層。

在采用級配粒料作底基層時，粒料中的細(xì)土含量及塑性指數(shù)必須符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

在選用冷再生混合料作基層或底基層時，應(yīng)對可利用的舊路混合料進(jìn)行土質(zhì)分析，以確定添加劑的種類。可參照下表進(jìn)行添加劑種類的選擇。

添加劑種類的選擇

4.2 半剛性基層的厚度

據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》推薦的各類結(jié)構(gòu)層的適宜厚度，水泥穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類和石灰工業(yè)廢渣類均為16～20cm。

根據(jù)有關(guān)資料表明，從消除半剛性基層表層軟化來說，穩(wěn)定粒料層不需要有多大厚度；從盡可能消除沖刷唧漿現(xiàn)象來說，就穩(wěn)定粒料基層而言，主要是混合料本身的抗沖刷能力。但穩(wěn)定粒料上基層的厚度對其下穩(wěn)定細(xì)粒土底基層的沖刷現(xiàn)象有影響，穩(wěn)定粒料上基層越薄，穩(wěn)定細(xì)粒土底基層越接近表面。表面水透入后，行車荷載產(chǎn)生的動水壓力就越大，底基層混合料形成沖刷的可能性也就增加。因此，建議路面結(jié)構(gòu)中采用穩(wěn)定粒料上基層最小厚度18cm。

根據(jù)一些多年的試驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)半剛性材料層達(dá)到一定厚度后，繼續(xù)增加其厚度，將不會明顯提高路面的承載能力，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，半剛性材料層應(yīng)有一個合適厚度。

路面力學(xué)計算也表明，當(dāng)半剛性材料層達(dá)到40cm ~ 50cm厚度后，繼續(xù)增加其厚度對路面的承載能力已無明顯影響。因此，在正常路段，強度大的半剛性材料層的總厚度可控制在45cm － 50cm，對低等級公路，厚度還可適當(dāng)放寬。

5 薄層式路面典型結(jié)構(gòu)的可行性

適當(dāng)減薄半剛性基層瀝青路面瀝青面層是可行的，原因如下：

（1）半剛性基層厚度、強度相同，瀝青面層厚度有差異時，路面彎沉值無明顯差異。

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)分析表明，半剛性基層的強度很高，很多地方修建的半剛性基層瀝青路面其基層的模量已超過了瀝青面層的模量。半剛性基層的模量一般為800 ~ 1000MPa，有的實際模量已經(jīng)達(dá)到1300 ~ 1400MPa。瀝青面層的平均模量一般為1200MPa左右，從而形成了“倒裝結(jié)構(gòu)”或“平裝結(jié)構(gòu)”。眾所周知，路面厚度設(shè)計的理論基礎(chǔ)之一是各結(jié)構(gòu)層的合理強度應(yīng)從上到下遞減，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，上下層之間的模量比一般要保持0.2 ~ 0.5的級差，而“倒裝層”的出現(xiàn)，說明半剛性基層的強度已能滿足汽車的行駛而不破壞。另外，瀝青面層在正常情況下不作為強度層，只起功能性作用。就是說，瀝青面層只起保證路面平整、舒適、抗滑，并保護(hù)基層與延長基層使用壽命的作用。

（2）適當(dāng)減薄瀝青面層厚度，路面的抗彎拉強度仍能滿足要求。

綜合分析國內(nèi)外有關(guān)資料及計算可知，瀝青面層底面一直處于壓應(yīng)力狀態(tài)或低壓應(yīng)力狀態(tài)，因而在半剛性基層的情況下，只要底基層與基層的綜合抗彎拉強度足夠，則瀝青面層的抗彎拉強度就可以基本不做考慮，更何況還有一定厚度的瀝青面層應(yīng)參與抗彎拉作用。因此，如果半剛性基層與底基層有足夠的抗彎拉強度，半剛性基層上的薄瀝青面層的抗彎拉強度是能滿足其使用要求的。大量經(jīng)驗也表明，在半剛性基層的情況下，瀝青路面抗彎拉強度一般總能達(dá)到規(guī)范要求。

（3）適當(dāng)減薄瀝青面層厚度不會引起裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。

半剛性基層瀝青路面的裂縫主要是低溫收縮裂縫，從有關(guān)資料來看，由于低溫作用，致使瀝青面層產(chǎn)生溫度收縮而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生幾乎是不可避免的。因此，瀝青面層的收縮性裂縫可視為功能性裂縫，適當(dāng)減薄瀝青面層厚度不會引起裂縫的發(fā)展。要減少路面裂縫數(shù)量，主要依靠使用優(yōu)質(zhì)瀝青及高質(zhì)量的瀝青混合料。另外，提高施工質(zhì)量也是防止裂縫產(chǎn)生的一個重要措施。

（4）適當(dāng)減薄瀝青路面瀝青面層的厚度，能明顯增強面層的抗車轍能力。

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，瀝青混凝土路面的車轍將隨著瀝青面層厚度的增大而有所增加。

（5）適當(dāng)減薄瀝青路面瀝青面層的厚度不會引起面層推擠現(xiàn)象。

瀝青面層的推擠主要是在路面水平推力或水平剪應(yīng)力下發(fā)生的，瀝青面層的最大水平剪應(yīng)力發(fā)生在表面，向下隨層厚逐漸減小。計算表明，在正常溫度下，瀝青面層表面的實際水平剪應(yīng)力只為它的容許值的0.94倍，這說明面層的水平抗剪應(yīng)力已能抵御面層的實際剪應(yīng)力，面層以下各層的材料水平抗剪應(yīng)力自然也能達(dá)到要求。因此，采用薄瀝青面層不會引起瀝青面層的推擠或擁包現(xiàn)象產(chǎn)生。

從經(jīng)濟(jì)角度考慮，適當(dāng)減薄半剛性基層瀝青路面的面層厚度，可以帶來非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，適當(dāng)減薄瀝青面層厚度，是可行的，也是必要的。因此，提出的薄層式瀝青面層是一個可貴的嘗試，有很重要的意義。

根據(jù)前面的研究分析，下面提出天津市薄層式瀝青混凝土路面的典型結(jié)構(gòu)的形式。

6 薄層式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)前面的研究分析，下面提出天津市薄層式瀝青混凝土路面的典型結(jié)構(gòu)的形式。

如果是道路改建工程，路面結(jié)構(gòu)在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以考慮舊路面層材料的再生利用，推薦選用以下結(jié)構(gòu)：

利用冷再生技術(shù)的路面結(jié)構(gòu)形式

7 結(jié)論

利用該優(yōu)化設(shè)計，我們已經(jīng)在躍進(jìn)路、津赤公路、武落路、馬平路等道路上進(jìn)行了應(yīng)用，節(jié)省了工程造價，取得了一定的效果。如果交通量超出了該典型結(jié)構(gòu)提出的范圍，將進(jìn)一步有待完善。