水泥混凝土路面設(shè)計

徐向東　樓向南

摘 要：水泥混凝土路面是當(dāng)前高等級公路的一種主要結(jié)構(gòu)形式，介紹了水泥混凝土路面的特點，分析了基層強(qiáng)度和水泥混凝土板厚對水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，提出了優(yōu)化水泥混凝土路面設(shè)計的幾點建議為同類提供參考。

關(guān)鍵詞：水泥路面 設(shè)計

水泥混凝土路面具有板體性好、承載能力大、使用壽命長、養(yǎng)護(hù)費用少、抗磨耗能力強(qiáng)等優(yōu)點，因而在公路建設(shè)及城市道路工程中被廣泛的應(yīng)用。80年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是改革開放的深入，道路交通量迅速的增長 大型客車和重型貨車的比重也逐年提高。為了解決高品質(zhì)的國產(chǎn)瀝青不足，提高路面等級及其承載能力，適應(yīng)重交通日益增長的筲要，此間我國加緊水泥混凝土路面的設(shè)計、研究工作，隨著設(shè)計理論日臻完善，設(shè)計方法日趨合理，施工工藝不斷改進(jìn)。80年代至90年代初期，我國的水泥混凝土路面建設(shè)呈現(xiàn)一個高峰期。但從道路使用運營狀況來看，大多數(shù)的水泥混凝土路面難以達(dá)到20一30年的設(shè)計使用年限，并且出現(xiàn)一些較嚴(yán)重的缺陷，如路面的早期斷裂、錯臺邊角破損、平整度及粗糙度差等給行車和養(yǎng)護(hù)帶來一定的困難，且不易處理，修復(fù)費用高難度大。究其原因，除了設(shè)計施工質(zhì)量問題外、還有各種自然因素的影響。因此本文將從設(shè)計構(gòu)造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，結(jié)合自己的實踐體會與具體做法提出一些探討意見，供同仁參考討論。

1.水泥混凝土路面的特點

水泥混凝土路面有很多的優(yōu)點：路面強(qiáng)度高、承載能力大，耐磨耗能力強(qiáng)，能見度好，使用壽命長，養(yǎng)護(hù)費用少，行車的油耗也較瀝青路面少10％一15％，正因為有這些優(yōu)點，所以水泥混凝土路面在許多省市廣泛使用，也取得了比較好的效果。

2.水泥混凝土路面的設(shè)計理論

我國現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》采用的是彈性地基上的小撓度薄板理論，以荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的綜合疲勞損壞作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，即設(shè)計時控制板內(nèi)臨界荷位處的荷載疲勞應(yīng)?滓pr。和溫度疲勞應(yīng)力?滓tc之和(綜合疲勞應(yīng)力)不大于混凝土的疲勞強(qiáng)度ft。其極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式為：

Yt(?滓pr+?滓tc)≤ft

設(shè)計方法選用板邊緣中點作為臨界荷位，采用彈性半空間地基上的薄板理論和有限元法計算標(biāo)準(zhǔn)軸載在該處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力。

3.砼路面接縫設(shè)計

3.1縱縫。砼路面縱縫分為設(shè)置拉桿的縱向縮縫(假縫)和縱向施工縫(平縫)。

3.2橫縫

3.2.1橫向縮縫。橫向縮縫采用假縫，主線所有橫向縮縫均設(shè)有傳力桿。橫向縮縫按6：1的斜度切割，其交角為9020"(互通、停車場、服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)的橫向縮縫切正縫)，切割深度不小于7.5cm。

3.2.2脹縫。在鄰近構(gòu)造物處、板厚改變處、小半徑平曲線和凹形曲線縱坡變換處均設(shè)置脹縫。在鄰近構(gòu)造物的脹縫應(yīng)根據(jù)施工溫度至少設(shè)置2條。脹縫設(shè)置一般按規(guī)定200m 間距設(shè)置。但應(yīng)根據(jù)混凝土施工時的氣溫情況進(jìn)行調(diào)整，高溫施工時宜少設(shè)。脹縫采用滑動傳力桿加鋼筋籠的形式。在氣溫低于20℃時，宜預(yù)留一塊板，等氣溫升至30℃ 時再做脹縫。

3. 3 交叉口接縫

面寢的接縫布置應(yīng)考慮與交通流量相適應(yīng)，井易于排水，整齊美觀，施工方便。

3.4 水泥混凝土路面設(shè)計可靠度的分折

公路工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級為3個等級．路面工程的安全等級僅考慮高速公路．一級公路和二級公路的路面，相應(yīng)的安全等級要求規(guī)定為一級、二級和三級。為三級和四級公路路面增加一個設(shè)計安全等級—— 四級．并規(guī)定了相應(yīng)的設(shè)計基準(zhǔn)期為20MPa；而設(shè)計安全等級為四級的路面結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠指標(biāo)和目標(biāo)可靠度．系按前三級的數(shù)值級差遞降得到的。按施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制和管理要求達(dá)到和可能達(dá)到的具體水平。選用其他等級。降低選用的變異水平等級，須增加混凝土面層的設(shè)計厚度要求；而提高選用的變異水平等級．則可降低混凝土面層的設(shè)計厚度或混凝土的設(shè)計強(qiáng)度要求?？赏ㄟ^技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較予以確定 但對于高速公路的路面，為保證優(yōu)良的行駛質(zhì)量，不宜降低變異水平等級 材料性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變異水平等級．按施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制和管理水平分為低、中、高三級 由滑模或軌道式施工機(jī)械施工．并進(jìn)行認(rèn)真，嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制和管理的工程．可選用低變異水平等級。由滑模或軌道式施工機(jī)械施工，但施工質(zhì)量控制和管理水平較弱的工程，或者采用小型機(jī)具施工．而施工質(zhì)量控制和管理認(rèn)真、嚴(yán)格的工程．可選用中低變異水平等級。采用小型機(jī)具施工，施工質(zhì)量控制和管理水平較弱的工程．可選用高變異水平等級。

設(shè)計時，可依據(jù)各設(shè)計參數(shù)變異系數(shù)值在各變異水平等級變化范圍內(nèi)的情況選擇可靠度系數(shù)。目標(biāo)可靠度是所設(shè)計路面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經(jīng)濟(jì)問題：目標(biāo)可靠度定得較高，則所設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)較厚，初期修建費用較高．但使用期間的養(yǎng)護(hù)費用和車輛運行費用較低；目標(biāo)可靠度定得較低，初期修建費用可降低，但養(yǎng)護(hù)費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準(zhǔn)法”來確定目標(biāo)可靠度。

4.路面排水設(shè)計

4.1 填方路段

根據(jù)路線的縱坡及路面橫坡，在中央分隔帶每10m(縱坡小于1％或橫坡小于2％的路段)或20m設(shè)2m長的泄水口(2m 包括在10m或20m 內(nèi))。

在泄水口處設(shè)縱向水溝和集水井或清淤井，在清淤井與集水井之間設(shè)縱向水管，使清淤井內(nèi)的水通過縱向水管排向下游的集水井中；在集水井處設(shè)橫向排水管，通過橫向排水管(中間無接頭的U—PVC管；運輸困難地段做一中間接頭，用兩節(jié)管插入粘接)、急流槽將水排至排水溝。

4.2 挖方路段

土質(zhì)路段通過加深邊溝解決排水問題，集水井及泄水口設(shè)置同填方路段，邊溝的加深深度應(yīng)視具體情況而定，但總深度不大于2m。

石質(zhì)路段每12m設(shè)2m長的泄水口(2m包括在12m內(nèi))，泄水口處設(shè)縱向水溝和清淤井，非泄水口處為U—PVC縱向水管，通過U—PVC管和縱向水溝將水引至填方地段的集水井中排出；若切方路段較長，遇暴雨縱向水管排水能力不夠時，部分雨水以漫流形式從超高內(nèi)側(cè)排至邊溝。

4.3 合成坡度

坡度小于0．5％路段不設(shè)中央分隔帶路緣石，在中央分隔帶內(nèi)設(shè)縱向水溝將雨水引至集水井，通過橫向排水管排出。

4.4 中央分隔帶排水

中央分隔帶設(shè)置路緣石，下填粘土，上填耕植土并用壓路機(jī)壓實成雙向坡度>15％的橫坡，上面滿鋪草皮，使雨水通過橫向坡排向混凝土路面。

4.5 路肩排水

填方路段路堤填土高度H>2m且縱坡>1％或H>5m 時，在硬路肩邊緣小型路肩溝表面水通過路肩溝集中排水。挖方路段在邊溝的內(nèi)側(cè)上部對應(yīng)于砂礫排水層部位留泄水孔，邊溝下部設(shè)滲溝。未設(shè)滲溝的地段，將邊溝加深。

5.結(jié)束語

綜上所述．在公路水泥混凝土路面設(shè)計中，還有許多問題．只有認(rèn)真研究設(shè)計規(guī)范，并結(jié)合生產(chǎn)實際，才能設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] JTJO12—94公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范

[2] 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范．北京：人民交通出版社，2002．

[3] 郝大力，等．水泥混凝土路面典型結(jié)構(gòu)研究．西安公路交通大學(xué)學(xué)報，1999．