江蘇城建學(xué)校場外市政道路應(yīng)用Soilfix聚合物道路結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

張國勝++鄭惠虹

摘 要：本文主要針對江蘇城建學(xué)校路基的設(shè)計，提出Soilfix有機膠結(jié)料進(jìn)行路基處理，分析設(shè)計原則，處理路基后性能的測定和Soilfix有機膠結(jié)料鋪筑工藝。

關(guān)鍵詞：Solfix 有機膠結(jié)料 道路路基設(shè)計

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0034-03

1 工程概況

江蘇城建學(xué)校選址位于常州市殷村南部，規(guī)劃用地面積共約54公頃，共分為3個地塊。學(xué)校規(guī)劃總體上形成“一心、一環(huán)、雙軸、六區(qū)”的空間結(jié)構(gòu)，規(guī)劃采用三級路網(wǎng)形式構(gòu)筑校園車行交通系統(tǒng)。一級路網(wǎng)為12 m寬的校園主干道，采用自由環(huán)型道路組織校園內(nèi)部車行交通，與校園內(nèi)主要景觀空間緊密結(jié)合，串接校園各功能區(qū)域。二級路網(wǎng)為校園次干道，主要串接建筑圍合的組團空間。三級路網(wǎng)為建筑組團內(nèi)部道路。近期對校園環(huán)型路網(wǎng)進(jìn)行盡端式處理，并與二級路網(wǎng)形成一個完整的車行交通體系。

本次設(shè)計規(guī)劃道路車行道寬度9 m。道路車行道部分采用雙向拋物線型路拱，平均橫坡2%，坡向道路外側(cè)。道路遠(yuǎn)期車行道路面結(jié)構(gòu)層為：5 cm細(xì)粒式瀝青砼（AC-13C，玄武巖骨料）+透層油+20 cm聚合物（SRX）穩(wěn)定級配碎石基層+20 cm10%石灰土。

由于是建設(shè)期間，本道路在建筑施工期間供施工車輛作為施工便道使用，近期在施工完道路基層后，暫時采用2 cm雙層瀝青表處對面層簡單處治，1～2年后建筑全部施工完畢后直接在該路基上直接攤鋪5cm細(xì)粒式瀝青砼（AC-13C，玄武巖骨料）面層。道路結(jié)構(gòu)層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

2 Soilfix聚合物應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 Soilfix一般結(jié)構(gòu)形式（如圖1）

Soilfix材料和厚度推薦表（見表1）。

2.2 技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-2012）《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 1-2008）《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30-2004）《公路路基施工技術(shù)規(guī)程》（JTG F10-2006）《城市道路和建筑物無障礙設(shè)計規(guī)范》（JGJ50-2001）《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》Q/T.ROM001-2008標(biāo)準(zhǔn)、《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路基層施工技術(shù)規(guī)范》Q/T.ROM001-2008標(biāo)準(zhǔn)。

Soilfix韌性結(jié)構(gòu)層道路結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是依據(jù)國外全厚式瀝青柔性長壽命道路的實際經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)美國州公路與運輸官員協(xié)會（AASHTO）標(biāo)準(zhǔn)等設(shè)計方法和思路，結(jié)合Soilfix材料的特點和實際工程數(shù)據(jù)采集而形成的《ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads》標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 設(shè)計原理

（1）首先Soilfix結(jié)構(gòu)層屬半柔性高韌性基層，該種基層對上層傳遞來的荷載只起分散作用，結(jié)構(gòu)本身不受拉應(yīng)力影響，除材料軟弱個體的破壞，不存在結(jié)構(gòu)的破壞，所以該種結(jié)構(gòu)層不像水泥路和水泥基層那樣需要維修和大修。

（2）對于二灰基層瀝青路面而言，車輛所造成的載重主要是透過二灰土板結(jié)層來負(fù)擔(dān)，路基土壤或級配層則是在于提供二灰土板結(jié)層一個穩(wěn)定且均勻的支承。對于柔性路面Soilfix韌性基層而言，則是透過應(yīng)力傳遞與分布的行為，將車輛的載重由路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的所有材料來分擔(dān)（薄瀝青面層、Soilfix級配料基、排水墊層、以及路基土壤）。除了結(jié)構(gòu)的作用以外，瀝青面層和Soilfix級配料基層都擔(dān)負(fù)了保護(hù)道路結(jié)構(gòu)其它材料，不因為環(huán)境的影響而出現(xiàn)破壞的情況。而水泥和二灰結(jié)合料基層對所承受的彎拉應(yīng)力反應(yīng)十分敏感，尤其在重載交通作用下很容易破壞。相反Soilfix半柔性路面結(jié)構(gòu)的破壞不會造成開膛破肚式的養(yǎng)護(hù)和大修，多數(shù)只要進(jìn)行薄瀝青面層（磨耗層）的維修處理，再生或加鋪就可以了。其次Soilfix結(jié)構(gòu)層屬柔性可避免干縮、溫縮裂縫的產(chǎn)生，并對溫度裂縫能夠“自愈”，達(dá)到一定的修筑厚度后是理想的結(jié)構(gòu)層材料。同時在施工控制方面Soilfix柔性基層能夠克服粘結(jié)料不均、施工延時控制及污染大等缺點。

（3）受力模型：該種道路基層的驗算的主要控制指標(biāo)是考慮面層瀝青疲勞破壞的路面頂彎沉、Soilfix韌性層底的彎拉應(yīng)力、土基本身的承載能力。因為Soilfix柔性基層相對水泥和二灰層，具有較小的剛性和較大的抗變形能力，在相同的交通條件下前者的容許彎沉明顯大于后者。英國TRRLLr 833以線圖的形式介紹了瀝青混凝土面層在不同基層上的容許彎沉，反映出瀝青混凝土鋪在半剛性基層和柔性基層上的容許彎沉比例在1.5～1.8之間。也就是說在在同樣的交通荷載下，如果半剛性基層的容許彎沉為20，則柔性基層的容許彎沉為30～36。在此以累計當(dāng)量軸次10×10的6次方為標(biāo)準(zhǔn)分別對兩種基層結(jié)構(gòu)進(jìn)行厚度驗算，結(jié)論聚合物Soilfix半柔性高韌性基層應(yīng)用是可行的。

2.4 設(shè)計原則

設(shè)計在滿足工程經(jīng)濟的前提下符合城市主次干道Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)的要求，盡可能采用較高的技術(shù)指標(biāo)，還要綜合考慮工程造價，施工技術(shù)條件，地質(zhì)氣候，材料來源等其它影響因素。

數(shù)目增加不大的情況下，盡量采用較高的技術(shù)指標(biāo)，不輕易的采用低指標(biāo)和極限指標(biāo)，同時不要不顧及工程量的增加采用高指標(biāo)。在路線部設(shè)時盡量保證行車安全，舒適，快捷的前提下做到工程數(shù)量小，造價低，使用成本低，經(jīng)濟效益好的目的。

3 Soilfix結(jié)構(gòu)層設(shè)計計算：endprint

依據(jù)ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標(biāo)準(zhǔn)和美國瀝青協(xié)會AI IS-181、AI MS-1設(shè)計方法和《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標(biāo)準(zhǔn)軸載是100 kN，Soilfix標(biāo)準(zhǔn)軸載是80 kN，根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當(dāng)量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載80 kN的當(dāng)量荷載。

3.2 根據(jù)交通設(shè)計和表3要求確定總當(dāng)量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設(shè)計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設(shè)計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值1.8取2，依據(jù)表3確定總當(dāng)量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設(shè)計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數(shù)取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當(dāng)量軸次；Y為設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率；t為設(shè)計年限；η為車道系數(shù)。

根據(jù)方向分布系數(shù)D，單向車道數(shù)N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據(jù)表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應(yīng)用數(shù)據(jù)和等級，是Romix公司依據(jù)道路試驗和化驗室試驗得出的真實結(jié)果和依據(jù)，相對應(yīng)比國家標(biāo)準(zhǔn)要高。

3.4 Soilfix結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果：

基層采用200 mm結(jié)構(gòu)厚度的soilfix聚合物穩(wěn)定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細(xì)水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結(jié)構(gòu)層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養(yǎng)生，以壓實度控制施工質(zhì)量，30天后檢測彎沉，回彈模量數(shù)據(jù)。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設(shè)置收縮縫，不需要頻繁灑水養(yǎng)生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續(xù)4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻(xiàn)

[1] Romix International Ltd公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩(wěn)定道路基層施工技術(shù)規(guī)范（修訂版）[S].2010.endprint

依據(jù)ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標(biāo)準(zhǔn)和美國瀝青協(xié)會AI IS-181、AI MS-1設(shè)計方法和《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標(biāo)準(zhǔn)軸載是100 kN，Soilfix標(biāo)準(zhǔn)軸載是80 kN，根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當(dāng)量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載80 kN的當(dāng)量荷載。

3.2 根據(jù)交通設(shè)計和表3要求確定總當(dāng)量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設(shè)計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設(shè)計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值1.8取2，依據(jù)表3確定總當(dāng)量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設(shè)計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數(shù)取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當(dāng)量軸次；Y為設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率；t為設(shè)計年限；η為車道系數(shù)。

根據(jù)方向分布系數(shù)D，單向車道數(shù)N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據(jù)表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應(yīng)用數(shù)據(jù)和等級，是Romix公司依據(jù)道路試驗和化驗室試驗得出的真實結(jié)果和依據(jù)，相對應(yīng)比國家標(biāo)準(zhǔn)要高。

3.4 Soilfix結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果：

基層采用200 mm結(jié)構(gòu)厚度的soilfix聚合物穩(wěn)定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細(xì)水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結(jié)構(gòu)層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養(yǎng)生，以壓實度控制施工質(zhì)量，30天后檢測彎沉，回彈模量數(shù)據(jù)。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設(shè)置收縮縫，不需要頻繁灑水養(yǎng)生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續(xù)4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻(xiàn)

[1] Romix International Ltd公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩(wěn)定道路基層施工技術(shù)規(guī)范（修訂版）[S].2010.endprint

依據(jù)ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads標(biāo)準(zhǔn)和美國瀝青協(xié)會AI IS-181、AI MS-1設(shè)計方法和《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）。

3.1 根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定

確定Soilfix道路荷載能力等級，我國道路標(biāo)準(zhǔn)軸載是100 kN，Soilfix標(biāo)準(zhǔn)軸載是80 kN，根據(jù)表2和甲方要求的荷載要求確定重型車輛當(dāng)量荷載ESALs。

例如：4軸40噸重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值為1.8 x 1000000 e.g.

見表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

將平均每日各類型車輛換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載80 kN的當(dāng)量荷載。

3.2 根據(jù)交通設(shè)計和表3要求確定總當(dāng)量荷載ESALs

一般橫斷面為3幅路設(shè)計，一般路段為雙向4車道。

（1）查表法。

設(shè)計壽命：15年，年平均交通增長6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000輛（小轎車）折合成重載交通單向單車道平均值取3000輛、次干道折合成重載交通也按3000輛計算，按四軸貨車查表3，40 t重型卡車當(dāng)量荷載ESAL平均值1.8取2，依據(jù)表3確定總當(dāng)量載荷為ESALs=54.03×106。

（2）新建路計算法。

設(shè)計壽命15年，交通日流量15000輛、車道系數(shù)取0.45、年交通增長6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne為設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次；Ni為路面竣工后第一年的雙向日平均當(dāng)量軸次；Y為設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率；t為設(shè)計年限；η為車道系數(shù)。

根據(jù)方向分布系數(shù)D，單向車道數(shù)N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比較A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等級的確定

根據(jù)表4確定按T5級路施工，基層soilfix厚度150～180 mm，面層瀝青混凝土厚度最小40 mm。

以上這些應(yīng)用數(shù)據(jù)和等級，是Romix公司依據(jù)道路試驗和化驗室試驗得出的真實結(jié)果和依據(jù)，相對應(yīng)比國家標(biāo)準(zhǔn)要高。

3.4 Soilfix結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果：

基層采用200 mm結(jié)構(gòu)厚度的soilfix聚合物穩(wěn)定碎石層，添加量按壓實后實方計算，實方每10方加Soilfix 9升，壓實度為大于97%，考慮地基層下的地下水和毛細(xì)水的影響，杜絕軟基沉降因素在道路施工時，道路結(jié)構(gòu)層以下采用60 cm6%石灰土處理+20 cm3%灰土原槽翻挖處理，以提高路基抗壓回彈模量，增強路基的整體強度，土基抗壓回彈模量不低于30 MPa。

道路要求完成軟基處理壓實合格后鋪筑Soilfix層、并常溫陽光下自然養(yǎng)生，以壓實度控制施工質(zhì)量，30天后檢測彎沉，回彈模量數(shù)據(jù)。

因為Soilfix處理層是柔性基層，不需要設(shè)置收縮縫，不需要頻繁灑水養(yǎng)生，鋪筑后3～12 h即可開放所有交通，晴天連續(xù)4～5日，路表干燥后即可鋪筑瀝青面層。

參考文獻(xiàn)

[1] Romix International Ltd公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（修訂版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）穩(wěn)定道路基層施工技術(shù)規(guī)范（修訂版）[S].2010.endprint