普通公路路面补强设计方案选择

1、普通公路路面补强设计方案选择沙延飞（沈阳市公路规划设计院，沈阳）摘要：本文通过对各种路面补强设计方案进行对比分析、计算，提出了相应条件下路面补强设计方案的选择建议。关键词：路面补强、设计方案、半刚性基层、柔性基层1 引言 随着公路网密度的不断增加，近年来普通公路大修改建工程越来越多，占公路总建设里程60%以上的比重，研究合理的路面补强设计方案意义尤其重大。本文以辽宁省普通公路改建现状为例探讨合适的解决方案。2 现状改建方案存在的问题2.1片面追求路表弯沉指标，不加分析的采用半刚性基层加铺方案旧路加铺半刚性基层确实可以有效、经济的提高路表弯沉，但也存在如下问题：1半刚性基层与下卧沥青层间接触连续

2、问题。2经常理论计算需要的半刚性基层厚度只需5-10厘米，但为了最小施工层厚的要求采用18厘米以上，造成浪费。3难以兼顾全寿命周期成本的理念，远景下一个寿命周期的维修方案难以选择。4原沥青层覆于下层，比较浪费。2.2随意放弃强度和使用寿命，简单地采用加铺罩面方案这种处理方式只能称为中修，如果原路下承层病害较重，很快会反映到罩面层，长期成本并不经济。2.3不加分析，随意采用全深式水泥冷再生等新工艺 全深式冷再生技术由于受压实条件的限制，层厚只能在20厘米左右，无法提供较高的路面强度和长久的使用寿命，只适用于等级较低或原路松散、基层强度严重丧失情况下的旧路改建工程。在原路面层、基层仍有一定强度的情

3、况下，这种处理是一种浪费。同样，远景下一个寿命周期的维修方案也难以兼顾。3 关于路面补强方案确定的几个问题探讨3.1路面结构类型系数Ab值 的选取 路面规范06版规定采用半刚性基层时Ab取值为1.0、采用柔性基层时Ab取值为1.6。柔性结构层总厚度在18-30厘米之间时，Ab值可内插。该规定是因为“控制路基容许压应变相同的条件下，不同路面材料和厚度组合时，路表弯沉值不同”。 路面规范06版9.2.7条规定加铺结构设计“在确定设计弯沉值时，应根据加铺层的结构选用路面类型系数”，在实际工程实例中，经常加铺层与旧路沥青层的总厚度尚不足18厘米，此时旧路基层在维修中的结构状态判断，直接影响整体柔性结构

4、体系是否成立的问题。3.2柔性结构路面与半刚性结构路面的结构破坏形态 柔性结构路面在使用期末的结构破坏形态是沥青层层底的拉应力疲劳破坏，而柔性基层通过长期的行车压密，则是长久性结构。结构的修复主要是沥青面层的浅层修复。 半刚性结构路面在使用期末的结构破坏形态是半刚性基层层底的拉应力疲劳破坏，板体基层断裂为块状，可以近似认为已退化为柔性基层。但在维修年，半刚性基层是否已经退化为该种状态则需要相关指标判断。3.3容许弯沉lR与设计弯沉ld的关系 容许弯沉lR的概念是结构使用期未已达完全破坏时表现出来的路表弯沉。设计弯沉ld的概念是竣工后第一年最不利季节的路表弯沉。 根据路面规范97版条文说明中的弯

5、沉变化曲线，可知lR=1.4ld，故可近似认为当实测旧路代表弯沉值大于1.4 ld时，即可认为旧路半刚性基层已退化为柔性基层，可以按柔性基层理论进行补强层结构设计。3.4按路面规范86版实施的旧路结构 由于经济条件所限，在辽宁按86版修建的半刚性路面结构从90年代一直延续至2002年，其特点是采用路拌法施工，半刚性单基层，只控制弯沉，不控制弯拉（实际上86版规范的要求也未满足）。当时的典型结构如下：结构 E值5cm细粒式沥青砼（2+3） 110020cm路拌水稳砂砾 45020cm天然砂砾垫层 120土基 25该种结构的路表容许弯沉lR=87（1/100mm），可以认为该种结构当实测代表弯沉大

6、于 87（1/100mm）时，已退化为柔性结构。3.5按路面规范97版实施的单基层旧路结构 做为过渡时期，在2002-2004年间，辽宁省按97版规范修建了部分单基层路面结构，其特点是满足97版规范的弯沉指标、不满足弯拉指标，基层采用厂拌工艺，大大提高了基层强度。当时的典型结构如下：结构 E值3cm细粒式沥青砼 13004cm中粒式沥青砼 120020cm厂拌水稳砂砾 120020cm天然砂砾垫层 120土基 25按此结构反算路表设计弯沉ld =66（1/100mm），对应的容许弯沉lR=1.4ld=92（1/100mm）。由于未控制弯拉，半刚性基层较易提前达到疲劳破坏状态，可认为旧路实测路表

7、弯沉大于92（1/100mm）时，已退化为柔性结构。3.6按路面规范97版实施的双基层旧路结构 在2004-2007年间，辽宁省多数工程完全采用了97版规范，既控制弯沉又控制弯拉，所以修建了很多双基层路面。典型结构如下： 结构 E值3cm 细粒式沥青砼 13004cm 中粒式沥青砼 120018cm 厂拌水稳砂砾 120018cm 厂拌水稳砂砾 120020cm 天然砂砾垫层 120土基 25 按此结构反算路表设计弯沉ld =38（1/100mm），对应的容许弯沉lR=1.4ld=53（1/100mm）。可以认为当旧路实测路表弯沉大于53（1/100mm）时，已退化为柔性结构。3.7小结 从以

8、上分析可见，对于不同结构的旧路路面，在满足一定条件下，可以按柔性基层理论进行补强设计。 4 柔性基层补强与半刚性基层补强计算对比柔性基层补强类型结构抗压模量20，Mpa抗压模量15，Mpa劈裂强度15，Mpa交通量（设计弯沉）200万（58）300万（53.5）400万（50.5）600万（46.6）表面层细粒沥青砼130020001.33333下面层中粒式沥青砼120018001.04444基层ATB110014000.8？路基旧路代表弯沉（当量回弹模量）140（117）考虑弯拉设计层厚（cm）8.69.29.610.2120（137）7.37.98.38.9100（164）5.86.36.

9、77.380（205）3.444.4560（273）1.51.51.51.5反算路表计算弯沉38-4236-4035-3933-37附注：按二级路计算。半刚性基层补强类型结构抗压模量20，Mpa抗压模量15，Mpa劈裂强度15，Mpa交通量（设计弯沉）200万（36）300万（33）400万（32）600万（29）表面层细粒沥青砼130020001.33333下面层中粒式沥青砼120018001.04444基层水稳砂砾120035000.5？路基旧路代表弯沉（当量回弹模量）140（117）考虑弯拉设计层厚（cm）22.423.123.724.5120（137）2121.822.323.1100

10、（164）19.420.220.721.580（205）17.31818.519.3反算路表计算弯沉13-1613-1512-1512-14附注：按二级路计算，弯拉轴次取一半计。对比分析：1 柔性基层与半刚性基层造价比在5倍左右。2 半刚性基层与柔性基层计算层厚比为52.5倍，随旧路代表弯沉值的增加而减小。3 相同旧路状况下，累计轴次的增加对计算层厚的变化影响不敏感。5 补强方案的选择5.1采用柔性基层补强方案，可使建成后路面的黑色结构层总厚达20-30cm，在下一个维修期可采用浅层再生、整体再生或简单加铺的方式，使用寿命较长，从长期看比较经济，应尽量采用。5.2当旧路代表弯沉值在60（1/1

11、00mm）以下时，可直接采用沥青混凝土补强。5.3当旧路代表弯沉值在60-80（1/100mm）之间时，两种补强方案等价，应优先选择柔性基层补强方案。5.4当旧路代表弯沉值在80-100（1/100mm）之间时，柔性基层略贵，可以采用柔性基层补强方案。5.5当旧路代表弯沉值大于100（1/100mm）时，补强方案应经过慎重比较后确定。此时采用半刚性基层补强方案，往往需要双基层，如果旧路破损、松散严重，应结合水泥冷再生方案考虑；如旧路表观完整，柔性基层补强仍应作为比较方案纳入考虑。5.6如果旧路弯沉指标较好，但表面功能性病害严重，按柔性理论计算补强层较薄时，应采取措施避免旧路病害的反射。例如在补

12、强前，对旧路表面进行现场热再生或加铺土工织物等方式。5.7采用柔性基层补强方案，应十分注意可能带来的车辙问题，应采取合理的层次组合设计、级配设计来加以解决。例如可减少沥青混凝土层厚、增加密集配沥青碎石层厚，以增强动稳定度。5.8旧路采用柔性基层补强方案时，加宽部分宜采用混合式基层，并尽量使黑色结构层在道路全断面上基本等厚。这种方式既不过多增加造价，又有利于下一个维修期的大修方案确定。参考文献1 JTG D502006，公路沥青路面设计规范。2 JTG F402004，公路沥青路面施工技术规范。公路沥青路面设计有关问题探讨沙延飞（沈阳市公路规划设计院，沈阳）摘要：本文结合普通公路路面设计的特点，

13、对设计、管理人员普遍容易遇到的有关问题进行分析，并提出相关解决方案。关键词：普通公路、路面设计、问题、解决方案1 引言由于普通公路建设投资不足、工期短、项目多等特点，带来普通公路路面设计问题的复杂多样性。本文试就普遍遇到的相关问题进行探讨，供同行参考。2 交通量预测2.1现存问题交通站观测资料严重失真，且无轴载调查资料，使路面设计失去可靠的依据。交通增长率的确定比较随意。代表车型的选定各不相同。对同一条路，不同的代表车型选定结果可导致计算累积轴次相差数倍。超载和实载率的影响参数缺少本地研究资料，参数无法确定。以上问题导致路面结构计算变成了数字游戏，没有意义，对路面建成后的使用寿命无法正确判断。

14、2.2解决方案管理部门应加大投入，严格管理，保证交调站数据的准确性，同时增设部分轴载仪长年实测累积轴次数据，委托科研部门作对比分析研究，以便给出本地区真实的年平均日交通量、代表车型、增长率等相关数据，供设计部门参考使用。3 土基模量及季节系数3.1土基模量土基模量的确定与路基填料、压实质量、路基高度、实测季节等多种因素相关，相对准确的方法是在路基工程交工验收后，通过路基顶面的现场承载板实测数据确定。但普通公路的建设工期、建设程序无法做到，仍需在设计前预估土基模量，这就需要有专门的本地区研究资料做指导。3.2季节系数各地区的季节系数差别较大，应由管理部门牵头进行多年的实测研究，才能给出本地区参考

15、数据，用以指导设计、施工和验收工作。4 沥青面层的结构层次组合省内技术政策规定二级公路的沥青面层采用3+4厘米沥青砼的结构组合，比起几年前的2+3厘米结构是一个进步，但因表面层3厘米沥青砼如严格按规范建议，只能选用AC10型，级配过细，无法兼顾以后的加铺维修工作。这一结构选择的原因是在投资受限的情况下还要兼顾平整度指标。普通公路的设计时速为60-80公里/小时，过高的路表平整度要求没有必要，并且现在基层普遍采用厂拌机摊工艺，平整度并非主要矛盾。建议采用单层式6 厘米厚沥青砼，即可降低造价，利于以后加铺，又可减少层次组合、避免薄层沥青结合面的滑动。如有条件，可增设5-10毫米厚的下封层，既可密水

16、，又可增强层间连接。5 地产材料的利用由于砂砾、碎石资源的馈乏，近年普遍提倡地产材料、工业废料的利用。鉴于稳定土类材料用做上基层的失败教训较多，建议上基层仍采用水泥稳定粒料类材料。由于现时新建路面结构普遍采用双基层，故下基层采用地产材料有着广阔的空间，但是简单地认为利用地产材料、工业废料就会降低造价，则是一个误区。由于增加了一种施工工艺、运输、杨尘等影响，可能带来造价升高、工期延长等问题。采用地产材料的好处主要是基于环保、缓解建设高峰期料源紧张等方面的考虑，管理部门、设计部门需充分认识到这点。6 柔性基层结构路面的采用新建路面采用柔性结构增加投资较大，目前普通公路仍难以承受。补强路面采用柔性结

17、构增加投资有限，应积极采用。从技术上讲，进入大修期的旧路实测路表弯沉往往已超过其容许弯沉值，根据容许弯沉值的定义，可以认为旧路半刚性基层疲劳破坏后，已退化为柔性基层，按柔性结构理论补强与实际情况吻合。按柔性结构补强设计，一般会形成包括旧路面层在内的总厚度20厘米以上的沥青砼层，对路面的耐久性，对下一周期的维修方案确定都比较有利。从经济性上讲，按柔性结构计算的补强厚度一般不大，而按半刚性结构计算补强厚度时，往往计算厚度仅需510厘米时，也从施工最小层厚方面考虑，人为的将补强基层厚度设计为1820厘米，总体而言造价节约有限。7 加宽部分与补强部分路面结构的配合 加宽路面结构的选择取决于补强路面结构

18、的选定。如果旧路采用半刚性基层补强，加宽部分也应采用半刚性基层。 如果旧路面补强采用柔性结构，加宽部分宜采用混合式基层，并尽量使黑色结构层在道路全断面上基本等厚。这种方式既不过多增加造价，又有利于下一个维修期的大修方案确定。8 改性沥青的应用 目前省内普通公路普遍在上面层采用SBS改性沥青，确实对改善路表低温缩裂等方面效果显著，但也存在两方面问题。 一是SBS价格较高，能兼顾高低温性能，而高温车辙病害原因主要来自于中下面层，故仅为改善路表低温性能时，表面层宜采用价格较低的SBR改性沥青。二是改性沥青不可再生，尤其是对现场热再生工艺更不适用，以后的维修只能采用加铺的方式。9 层间连接目前设计、施

19、工部门对层间连接问题均重视不足，加速了路面的早期破坏。面层与面层之间连接的关键是减少层次组合，需要分层时，必须切实做好粘层油。面层与基层的连接，规范规定必须设置透层，部分工程采用稀浆封层代替透层，实际上变成了隔离层，未能达到乳化沥青渗入基层的连接目的。基层与基层的连接应推广采用两层连续摊铺碾压工艺，并通过洒水泥浆等方式加强层间连接。10 中修薄层罩面目前中修工程普遍采用了3厘米厚沥青砼薄层罩面的方式，部分工程中修后破坏很快。分析其原因，有关资料表明，在车载作用下，薄层沥青砼底面与下承层之间的水平剪应力很大，只有层厚增至6厘米以上时，剪应力才会锐减。由于旧路面污染、粘层油洒布不匀、加铺层与旧路面

20、施工时的巨大温度差、旧路裂缝严重等原因，使加铺薄层未能与旧路面连成整体、共同受力。限于各种原因，必须采用沥青砼薄层罩面的工程，建议采用改性乳化沥青粘层油，并控制路面污染、施工温差等因素。当旧路状况相对较差、裂缝较多时，宜采用旧路表面层现场热再生或热再生后加铺沥青砼的中修方式，以期彻底解决旧路面病害、同时增加整体强度。参考文献1 JTG D502006，公路沥青路面设计规范。2 JTG F402004，公路沥青路面施工技术规范。文 - 汉语汉字 编辑词条文，wen，从玄从爻。天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气在事物中的运行轨迹和原理。故文即为符。上古之时，符文一体。古者伏

21、羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。-尚书序依类象形，故谓之文。其后形声相益，即谓之字。-说文序仓颉造书，形立谓之文，声具谓之字。-古今通论(1) 象形。甲骨文此字象纹理纵横交错形。"文"是汉字的一个部首。本义:花纹;纹理。(2) 同本义 figure;veins文，英语念为:text、article等，从字面意思上就可以理解为文章、文字，与古今中外的各个文学著作中出现的各种文字字形密不可分。古有甲骨文、金文、小篆等，今有宋体、楷体等，都在这一方面突出了"文"的重要性。古今中外，人们对于"文"都有自己不

22、同的认知，从大的方面来讲，它可以用于表示一个民族的文化历史，从小的方面来说它可用于用于表示单独的一个"文"字，可用于表示一段话，也可用于人物的姓氏。折叠编辑本段基本字义1事物错综所造成的纹理或形象：灿若锦。2.刺画花纹：身。3记录语言的符号：字。盲。以害辞。4用文字记下来以及与之有关的：凭。艺。体。典。苑。献（指有历史价值和参考价值的图书资料）。采（a文辞、文艺方面的才华；b错杂艳丽的色彩）。5人类劳动成果的总结：化。物。6自然界的某些现象：天。水。7旧时指礼节仪式：虚。繁缛节（过多的礼节仪式）。8文华辞采，与“质”、“情”相对：质彬彬。9温和：火。静。雅。10指非军事的：

23、职。治武功（指礼乐教化和军事功绩）。11指以古汉语为基础的书面语：552言。白间杂。12专指社会科学：科。13掩饰：过饰非。14量词，指旧时小铜钱：一不名。15姓。16 皇帝谥号，经纬天地曰文；道德博闻曰文；慈惠爱民曰文；愍民惠礼曰文；赐民爵位曰文；勤学好问曰文；博闻多见曰文；忠信接礼曰文；能定典礼曰文；经邦定誉曰文；敏而好学曰文；施而中礼曰文；修德来远曰文；刚柔相济曰文；修治班制曰文；德美才秀曰文；万邦为宪、帝德运广曰文；坚强不暴曰文；徽柔懿恭曰文；圣谟丕显曰文；化成天下曰文；纯穆不已曰文；克嗣徽音曰文；敬直慈惠曰文；与贤同升曰文；绍修圣绪曰文；声教四讫曰文。如汉文帝。折叠编辑本段字源字形字

24、源演变与字形比较折叠编辑本段详细字义名1右图是“文”字的甲骨文图片，资料来源：徐无闻主编：甲金篆隶大字典，四川辞书出版社。1991年7月第一版。“文”字的甲骨文字绘画的像一个正面的“大人”，寓意“大象有形”、“象形”；特别放大了胸部，并在胸部画了“心”，含义是“外界客体在心里面的整体影像、整体写真、整体素描、整体速写”。许慎说文解字把“文”解释为“错画也”，意思是“对事物形象进行整体素描，笔画交错，相联相络，不可解构”，这与他说的独体为文、合体为字的话的意思是一致的。“说文解字”这个书名就表示了“文”只能“说”，而“字”则可“解”的意思。“文”是客观事物外在形象的速写，是人类进一步了解事物内在

25、性质的基础，所以它是“字”的父母，“字”是“文”的孩子。“文”生“字”举例（以“哲”为例）：先对人手摩画，其文为“手”；又对斧子摩画，其文为“斤”。以手、斤为父母，结合、生子，其子就是“折”（手和斤各代表父母的基因）。这个“折”就是许慎所谓的“字”。“字”从宀从子，“宀”表示“独立的房子”，子在其中，有“自立门户”的意思。故“字”还能与“文”或其他“字”结合，生出新“字”来。在本例，作为字的“折”与作为文的“口”结合，就生出了新的字“哲”。2同本义 figure;veins文，错画也。象交文。今字作纹。东汉·许慎说文五章以奉五色。春秋·左丘明左传·昭公二十五年。注

26、：“青与赤谓之文，赤与白谓之章，白与黑谓之黼，黑与青谓之黻。”美于黼黼文章。荀子·非相茵席雕文。韩非子·十过织文鸟章，白旆央央。诗·小雅·六月斑文小鱼。明· 刘基诚意伯刘文成公文集3又如：文驾（彩车）；文斑（杂色的斑纹）；文旆（有文彩的旗帜）；文绣（绣有彩色花纹的丝织品；刺花图案）；文织（有彩色花纹的丝织品）；文鳞（鱼鳞形花纹）。4字，文字（“文”，在先秦时期就有文字的意思，“字”，到了秦朝才有此意。分别讲，“文”指独体字；“字”指合体字。笼统地说，都泛指文字。） character饰以篆文。南朝宋·范晔后汉书·张衡传分文析

27、字。东汉·班固汉书·刘歆传夫文，止戈为武。左传·宣公十二年距洞数百步，有碑仆道，其文漫灭。王安石游褒禅山记文曰“天启壬戌秋日”。明· 魏学洢核舟记文曰“初平山尺”。5又如：甲骨文；金文；汉文；英文；文迹（文字所记载的事迹）；文书爻（有关文字、文凭之类的卦象）；文异（文字相异）；文轨（文字和车轨）；文狱（文字狱）；文钱（钱。因钱有文字，故称）；文状（字据，军令状）；文引（通行证；路凭）；文定（定婚）。6文章（遣造的词句叫做“文”，结构段落叫做 “章”。） literary composition故说诗者不以文害辞。孟子·万章上好古文。唐·

28、; 韩愈师说属予作文以记之。宋· 范仲淹岳阳楼记能述以文。宋· 欧阳修醉翁亭记摘其诗文。清· 纪昀阅微草堂笔记7又如：文价（文章的声誉）；文魔（书呆子）；文会（旧时读书人为了准备应试，在一起写文章、互相观摩的集会）；文移（旧时官府文书的代称）；文雄（擅长写文章的大作家）；文意（文章的旨趣）；文义（文章的义理）；文情（文章的词句和情思）；本文（所指的这篇文章）；作文（写文章；学习练习所写的文章）；文魁（文章魁首）；文价（文章的声价）；文什（文章与诗篇）。8美德；文德 virtue圣云继之神，神乃用文治。杜牧感怀诗一首9又如：文丈（对才高德韶的老者的敬称）；文母（文德

29、之母）；文武（文德与武功）；文命（文德教命）；文惠（文德恩惠）；文德（写文章的道德）；文薄（谓文德浅薄）；文昭（文德昭著）。10.文才；才华。亦谓有文才，有才华 literary talent而文采不表于后世也。汉· 司马迁报任安书11又如：文业（才学）；文英（文才出众的人）；文采风流（横溢的才华与潇洒的风度）；文郎（有才华的青少年）；文彦（有文才德行的人）；文通残锦（比喻剩下不多的才华）。12文献，经典；韵文 document;classics;verse儒以文乱法。韩非子·五蠹言必遵修旧文而不穿凿。说文解字·叙13辞词句。亦指文字记载 writings;rec

30、ord。如：文几（旧时书信中开头常用的套语。意为将书信呈献于几前）；文倒（文句颠倒）；文过其实（文辞浮夸，不切实际）；文义（文辞）；文辞（言词动听的辞令）；文绣（辞藻华丽）。14自然界的某些现象 natural phenomenon经纬天地曰文。左传·昭公二十八年15又如：天文；地文；水文；文象（日月星辰变化的迹象）；文曜（指日月星辰；文星）；文昌（星座名）。16文治；文事；文职。与“武”相对。 achievements in culture and education；civilian post文能取胜。史记·平原君虞卿列传文不能取胜。文武并用。唐· 魏征谏太宗

31、十思疏精神折冲于千里，文武为宪于万邦。明袁可立晋秩兵部右侍郎诰17又如：文臣，文吏（文职官吏）；文席（教书先生的几席）；文品（文官的品阶）；文帅（文职官员出任或兼领统帅）；文烈（文治显赫）；文员（文职吏员）；文阶（文职官阶）；文道（文治之道）；文业（文事）；文僚（文职官吏）。18法令条文 articles of decree而刀笔吏专深文巧诋，陷人于罪。史记·汲黯列传19又如：文劾（根据律令弹劾）；文法吏（通晓法令、执法严峻的官吏）；文丈（规矩；制度）；文移（官府文书）；文牓（布告；文告）；文宪（礼法；法制）。20文言。古代散文文体之一；别于白话的古汉语书面语 literary language。如：半文半白；文语；文白（文言文和白话文）。21文教；礼节仪式 rites则修文德。论语·季氏22又如：文丈(崇尚礼文仪节)；文俗(拘守礼法而安于习俗)；文致(指礼乐)；文貌(礼文仪