試論半剛性城市路橋路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

郝永亮

（河南五建建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

試論半剛性城市路橋路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

郝永亮

（河南五建建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

本文主要對半剛性城市路橋路面的概況、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗及結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的確定等方面進(jìn)行了分析與探究，以期為提升路橋工程的整體質(zhì)量提高可靠的保障。

半剛性路面 城市路橋 結(jié)構(gòu)設(shè)計 概況 試驗 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 參數(shù)

隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，人們越來越關(guān)注路橋建設(shè)質(zhì)量與安全問題，這種情況下，半剛性基層路面結(jié)構(gòu)得到了廣泛地應(yīng)與推廣，這種路面的應(yīng)用不僅可以對當(dāng)前交通量進(jìn)行最大限度地滿足，也十分符合耐久性與經(jīng)濟(jì)性的路面結(jié)構(gòu)需求。作為一種強(qiáng)基薄面結(jié)構(gòu)，半剛性路面的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在良好的水穩(wěn)性、耐久性、抗凍性與高強(qiáng)度等?，F(xiàn)階段，在城市路橋建設(shè)中半剛性路面結(jié)構(gòu)得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。

1　半剛性路面的概況

半剛性路面是指選用無機(jī)結(jié)合料如水泥、石灰等，處理的土或碎（礫）石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，這種路面前期具有柔性路面的力學(xué)性能，使用后期將大大提升其強(qiáng)度與剛度，相比水泥混凝土，其強(qiáng)度與剛度則較小。因其剛性屬于柔性路面和剛性路面之間，因此，將這種基層和在它上面鋪筑的瀝青面層叫做半剛性路面。

2　半剛性路面基層材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗的分析

半剛性路面的主要承重層為基層材料，這也是路面結(jié)構(gòu)最大厚度的層次。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中其設(shè)計參數(shù)主要為基層次啊聊后期的彈性模量與劈裂抗拉強(qiáng)度，則分別選用基層試件早期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與鉆芯試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為半剛性基層材料配合比設(shè)計與施工質(zhì)量的強(qiáng)度指標(biāo)。

2.1材料

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，路橋工程已經(jīng)成為我國基礎(chǔ)建設(shè)中的一項重要建設(shè)項目，路面設(shè)計作為路橋工程施工中的重要內(nèi)容，其設(shè)計水平的高低直接關(guān)系著工程的整體質(zhì)量。在半剛性路面設(shè)計中應(yīng)重視材料的選用，如下所示:

土料:選用某路段的幾種粒料及遵循80:20的比例將砂礫與碎石進(jìn)行砂礫碎石的配置，其組成形式如下表1所示。

水泥:試驗選用相應(yīng)的礦渣硅酸鹽水泥等作為試驗材料。

2.2試驗方式

擊實試驗:擊實試驗應(yīng)根據(jù)T0804—94無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土進(jìn)行試驗。

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗:遵循T0804—94無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，選用Φ100mm×100mm進(jìn)行直徑A粒料與B粒料混合料的試模，選用Φ70mm×70mm進(jìn)行C粒料混合料試模。

CBR試驗:遵循《公路土工試驗規(guī)程》T0134—93承載比（CBR）試驗進(jìn)行，將穩(wěn)定粒料制成擊實到一定壓實度后，進(jìn)行密封作業(yè)，主要選用塑料袋，隨后將濕布蓋在上面，進(jìn)行3天保溫養(yǎng)護(hù)作業(yè)，并進(jìn)行4天浸水施工，隨后對其膨脹值進(jìn)行測量，并進(jìn)行貫入試驗。

2.3結(jié)果分析

表1　粒料的顆粒分析

從試驗可以得出，水泥穩(wěn)定砂礫具有較低的強(qiáng)度，如水泥摻量在8%左右時，才能對高等級公路基層材料的需求進(jìn)行滿足。在對水泥標(biāo)號與碎石摻入方式進(jìn)行提升中，水泥摻量達(dá)到6%后，才能符合3.6Mpa的強(qiáng)度需求。如選用風(fēng)化山渣，應(yīng)確保水泥摻量為5%，才能符合施工建設(shè)強(qiáng)度需求。

3　半剛性城市路橋路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的確定

作為整個公路工程建設(shè)的重要組成部分，路面設(shè)計是否合理將直接影響到公路工程施工的整體質(zhì)量。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中其核心參數(shù)為路面材料的回彈模量、劈裂強(qiáng)度等，這些參數(shù)的選用將對路面設(shè)計的成敗造成直接的影響，為此必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計要求，進(jìn)行各個參數(shù)的選用。

3.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載核算

半剛性基層底面拉應(yīng)力應(yīng)選用軸載比的換算公式進(jìn)行驗算。如以設(shè)計彎沉為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時，當(dāng)軸載在25KN以上時，各級軸載（Pi）的作用次數(shù)（ni），應(yīng)遵循以下公式進(jìn)行換算:

公式中:軸數(shù)系數(shù)為C1；輪組系數(shù)為C2；標(biāo)準(zhǔn)軸承為P；當(dāng)量作用次數(shù)為N。

3.2設(shè)計彎沉值

通過調(diào)查與分析大量有代表性路段，可以得出多種路面結(jié)構(gòu)都可以應(yīng)用設(shè)計彎沉Ld計算公式:

公式中:基層類型系數(shù)為Ab；面層類型系數(shù)為As；公路等級系數(shù)為Ac。這個公式可以對“原規(guī)范”中容許彎沉值不能直接作為竣工驗收彎沉指標(biāo)的問題進(jìn)行有效處理，并對路表設(shè)計彎沉與竣工驗收3.3路面材料設(shè)計參數(shù)

彎沉進(jìn)行了統(tǒng)一，并路橋工程竣工驗收提供了可靠的保障。

選用抗壓回彈模量對彎沉、抗拉強(qiáng)度驗算指標(biāo)進(jìn)行計算，選用圓柱體劈裂試驗對抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測定，在半剛性路橋路面材料設(shè)計中，不能選用梁試件進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測定，這樣可以有效防止混用2種模量取值，更能便于施工檢驗。

3.4路面厚度計算

為方便新、老規(guī)范中各結(jié)構(gòu)層厚度的計算，本文通過表1進(jìn)行了分析，可以得出，在容許彎沉值設(shè)計路面厚度計算中，老規(guī)范相比新規(guī)范要大出許多，但在老規(guī)范3層補(bǔ)強(qiáng)（4層體系）和新規(guī)范4層體系內(nèi)具有相同性。由此可見，通過老規(guī)范經(jīng)驗補(bǔ)強(qiáng)過程中，如果選用雙層補(bǔ)強(qiáng)，選用的初年路表彎沉值應(yīng)比選用的末年容許彎沉值要小出許多，使用路面時則加大了安全性。如選取3層補(bǔ)強(qiáng)，選用的初年路表彎沉值則符合選用末年容許彎沉值，此時路面極易產(chǎn)生損害，將大大降低其使用年限（表2）。

3.5面層剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度

選用半剛性基層，可以有效提升面層的剪應(yīng)力，但將嚴(yán)重影響面層的抗剪強(qiáng)度。如選用較大空隙的級配瀝青混合料，并將水泥漿滲透到空隙內(nèi)形成的半剛性面層材料時，可以有效降低低溫中的脹縮系數(shù)，并避免溫度縮裂等情況的出現(xiàn)，同時在高溫中可以有效提升其凝聚力，進(jìn)而起到高溫剪切抵抗的作用，并能對面層材料的作用進(jìn)行充分發(fā)揮，由此可見，半剛性路面的應(yīng)用有利于減少面層厚度、剪應(yīng)力降低及提升抗車轍能力等。

4　結(jié)語

綜上所述，路橋工程因受到大氣因素與行車荷載的直接作用，在各種因素的長期影響下，往往會出現(xiàn)各種病害問題。路面設(shè)計作為路橋施工的主要內(nèi)容，只有確保其設(shè)計的合理性，充分掌握其技術(shù)要點(diǎn)，才能有效提升其整體質(zhì)量。

［1］崔永日.淺析半剛性城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.才智，2011（36）.

［2］蘇凱，孫立軍，石鴻.半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計研究［J］.石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報.2007（01）.

表2　新老瀝青路面設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)層匯總表