龔鳳剛，王新歧，王玉秀，張 洋

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300051）

1 項目背景

天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)（Tianjin Economictechnological Development Area,縮寫TEDA),簡稱“泰達”，是1984年12月6日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)成立，實行特殊的經(jīng)濟優(yōu)惠政策，致力于吸引國內(nèi)外投資，發(fā)展以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為主的現(xiàn)代化工業(yè)的首批國家級沿海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)之一。經(jīng)過二十多年的開發(fā)建設(shè)，濱海新區(qū)取得了顯著的成績，經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展，成為天津經(jīng)濟發(fā)展的龍頭。

天津濱海新區(qū)在發(fā)展的規(guī)劃上，確定了“一軸、一帶、三個城區(qū)、八個產(chǎn)業(yè)功能區(qū)”的布局，即沿京津塘高速公路建設(shè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軸，沿海岸線建設(shè)海岸經(jīng)濟的發(fā)展帶，在這個區(qū)域當(dāng)中建設(shè)塘沽、漢沽、大港這樣的三個生態(tài)城區(qū)和八個產(chǎn)業(yè)功能區(qū)。八個產(chǎn)業(yè)功能區(qū)包括先進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)、濱海高新區(qū)、臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)、臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)，南港工業(yè)區(qū)，重點發(fā)展航空航天、電子信息、石油化工、裝備制造和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，打造特色突出的現(xiàn)代制造業(yè)集群和我國自主創(chuàng)新的領(lǐng)航區(qū)。在中心商務(wù)區(qū)、海港物流區(qū)、濱海旅游區(qū)主要以金融、物流、商貿(mào)、旅游這些現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為重點，匯集人流、物流、資金流和信息流，構(gòu)筑發(fā)展的新優(yōu)勢，見圖1。

隨著開發(fā)區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，有些城市道路設(shè)施部分破損過于嚴(yán)重，或者未做好鋪設(shè)處理，尚不能滿足現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展的需要；部分鋪裝、井蓋被損壞，對城市環(huán)境質(zhì)量的提高也有很大阻礙，需要進一步完善景觀設(shè)施的細節(jié)。在不斷推進開發(fā)建設(shè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)更好地支持天津開發(fā)區(qū)的開發(fā)建設(shè)，加強各功能區(qū)間的協(xié)作和發(fā)展，不斷對道路景觀進行拓展。

2 新區(qū)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計思路

設(shè)計開發(fā)區(qū)典型道路路面結(jié)構(gòu)需要針對開發(fā)區(qū)現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)使用狀況及交通量組成情況，通過實地調(diào)查、理論分析，結(jié)合室內(nèi)外試驗，對現(xiàn)有路面交通量、車輛組成、土基模量、材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)組合形式進行較系統(tǒng)的研究，確定一個較合理的路面結(jié)構(gòu)，之后選取有代表性的道路按此結(jié)構(gòu)建設(shè)，再經(jīng)過一年多的工程實踐證明效果良好，才能最終確定一個比較合理的典型結(jié)構(gòu)。路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，見圖2。

（1）從現(xiàn)有路面使用狀況、交通組成情況、土質(zhì)情況的調(diào)查入手；

（2）分析路面破壞原因及交通參數(shù)、土基參數(shù)、材料參數(shù)，確定其對路面結(jié)構(gòu)的影響；

（3）進行土基回彈模量野外測試，路用材料劈裂強度及抗壓回彈模量測試，道路交通量、超載情況實地調(diào)查；

（4）確定道路交通參數(shù)、土基回彈模量的取值辦法，確定道路路用材料劈裂強度及抗壓回彈模量；

（5）分析各種路用材料的特性，分析各種結(jié)構(gòu)組合的優(yōu)缺點，聽取專家意見；

（6）初步提出瀝青路面典型結(jié)構(gòu)組合；

（7）優(yōu)化路面典型結(jié)構(gòu)，推薦瀝青路面典型結(jié)構(gòu)。

3 新區(qū)道路破壞原因分析

造成路面破壞的原因很多，主要有以下幾個方面：

（1）重載、超載交通引起路面早期開裂。

目前開發(fā)區(qū)的建設(shè)速度加快，造成了交通流量的急速增加，軸載和輪壓的大幅度提高，使得現(xiàn)有路面越來越不適應(yīng)交通量的需求。車輛的重載化、超載化是引起瀝青混凝土路面早期開裂的主要原因。這些損壞多因為基層的承載能力不足而引起，即路面基層已經(jīng)喪失應(yīng)有的結(jié)構(gòu)承載力。特別是在路面排水不暢的情況下，更加速了路面的開裂。

重載、超載車有的是來自集疏港的車輛，例如泰達大街和新港四號路；有的是開發(fā)區(qū)內(nèi)干道性的道路，例如聯(lián)系東、西區(qū)的九大街，貫穿南北的洞庭路；有的則是目前區(qū)內(nèi)開發(fā)建設(shè)產(chǎn)生的施工車輛，例如第七大街、第四大街、泰豐路、泰華路、花園街、榮泰街(交通量雖然不大，但路面破壞較為嚴(yán)重)，見圖 3。

（2）濱海軟土地基，強度較差引起路面早期開裂。

開發(fā)區(qū)地處近海軟土地區(qū)，淤泥層較深，地基強度差，土體固結(jié)時間長，由此造成工后沉降大，路面沉陷，從而導(dǎo)致路面早期開裂。加之開發(fā)區(qū)地下水位較高，路基為潮濕、過濕狀態(tài)，基層強度低。面層在過軟路基、強度不足的基層上承受荷載極易造成沉陷、開裂。例如花園街、榮泰街（泰豐路—泰祥路）是20世紀(jì)90年代根據(jù)規(guī)劃建設(shè)發(fā)展需要而建成的，從現(xiàn)場調(diào)查可看出，這些道路路面破損也比較嚴(yán)重，局部出現(xiàn)龜裂與網(wǎng)裂，并伴有沉陷發(fā)生。特別是在收水井和檢查井等處路面破損嚴(yán)重，但整體路面裂縫較規(guī)則且裂縫較小，說明這些破壞是由于瀝青路面收縮或由路基沉降所引起，基層破壞較小。收水井和檢查井處局部破損是由于在井子周圍路基或基層壓實度不足，且路基本身的沉降造成井與井周圍沉降不一，車輛的作用造成路面開裂，雨水的下滲加劇了這種開裂的程度，見圖4。

（3）路面結(jié)構(gòu)的強度不足引起路面早期開裂。

開發(fā)區(qū)的很多道路是在20世紀(jì)80年代到90年代初修建的，由于當(dāng)時的經(jīng)濟水平所限，并且對交通量的增長、車輛的超載缺乏一個前瞻的認識，有的道路造成了路面結(jié)構(gòu)強度的不足，引起早期開裂，見圖5。

例如第七大街（洞庭路—黃海路）路面結(jié)構(gòu)原設(shè)計分I、II期（1990年3月設(shè)計），目前僅完成了I期路面結(jié)構(gòu)。由于考慮到路基沉降穩(wěn)定還要施做II期路面結(jié)構(gòu)，因此I期路面結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度較薄，僅50 cm。I期路面結(jié)構(gòu)為：1.5 cm細粒式瀝青混凝土+3.5 cm粗粒式瀝青混凝土+15 cm 石灰粉煤灰碎石（10∶45∶45）+15 cm 石灰土（12%）+15 cm石灰土（10%）。其中基層石灰粉煤灰碎石為懸浮式結(jié)構(gòu)，其抵抗重車荷載的能力較低。

第七大街（黃海路—泰豐路）路面結(jié)構(gòu)原設(shè)計亦分I、II期（其中黃海路-南海路1991年6月設(shè)計，南海路-泰豐路1994年5月設(shè)計），目前也只完成了I期路面結(jié)構(gòu)。同樣考慮到路基沉降后還要施做II期路面結(jié)構(gòu)，I期路面結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度也只有51 cm。I期路面結(jié)構(gòu)為：2.0 cm細粒式瀝青混凝土+4.0 cm粗粒式瀝青混凝土+15 cm石灰粉煤灰碎石（10∶45∶45）+15 cm 石灰土（12%）+15 cm石灰土（10%）。

綜上所述，重載交通、軟基沉降、路面結(jié)構(gòu)不足等問題是造成路面破壞的基本原因。

4 新區(qū)路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計

針對開發(fā)區(qū)道路的使用情況的分析，我們進行了幾種路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計：

將開發(fā)區(qū)內(nèi)的道路按照交通等級歸結(jié)為快速路、主干道、次干道及支路三大類，其中每一類又分別對應(yīng)著Ⅰ類交通和Ⅱ類交通兩種。Ⅰ類交通的路面結(jié)構(gòu)適用于交通量大、重車多的道路上，例如集疏港道路、工業(yè)區(qū)內(nèi)重要道路、區(qū)域開發(fā)建設(shè)時施工期間的主要道路；Ⅱ類交通的路面結(jié)構(gòu)適用于交通量小、重車少的道路上，例如開發(fā)區(qū)內(nèi)的生活區(qū)、商業(yè)區(qū)。

本次路面結(jié)構(gòu)方案中主要采用兩種路面結(jié)構(gòu)，一種為半剛性基層的路面結(jié)構(gòu)，一種為柔性基層的路面結(jié)構(gòu)，見表1。

方案一采用傳統(tǒng)的半剛性路面，利用半剛性基層來承受重載車輛傳來的荷載，利用瀝青面層提高路面的舒適性，但由于半剛性基層所具有的干縮性和溫縮性，半剛性基層中裂縫從下往上逐漸反射到瀝青路面中，加上瀝青路面的溫度收縮裂縫，造成路面開裂，影響路面的使用功能；另一方面瀝青面層無法避免水分的侵入，從而導(dǎo)致半剛性基層中與瀝青面層之間存在大量自由水，這些水經(jīng)車輛動荷載的反復(fù)作用出現(xiàn)唧漿引起路面破壞。但是該方案造價較方案二小，在一些交通量較小的道路上養(yǎng)護得當(dāng)，加上合理的封層設(shè)置，還是較為適用。

方案二由于采用剛?cè)峤M合基層，充分結(jié)合了半剛性基層高強度、柔性下面層耐久性好、水穩(wěn)性

能高、剛度適中的特點，大大減小水損壞的幾率，消除瀝青路面反射裂縫，同時提高了路面的耐久性，對重載車輛具有較高的適應(yīng)性。該方案結(jié)合了開發(fā)區(qū)內(nèi)大型車輛及重型車輛多的特點，充分發(fā)揮了瀝青上面層防開裂、耐磨耗、密水、降噪的特點，具有很高的優(yōu)越性。但由于瀝青面層厚度大，如瀝青中面層和下面層瀝青混合料抗車轍性能差，在重車的作用下容易產(chǎn)生車轍，所以該種路面必須作好瀝青面層抗車轍問題。同時方案二造價較高，如果大量采用該路面結(jié)構(gòu)對工程費用影響較大。

表1 新區(qū)道路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

5 結(jié)論

道路是交通的載體，道路交通特性也影響著路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是在對道路交通功能、交通量預(yù)測、交通量構(gòu)成比例等方面進行分析研究的基礎(chǔ)上來確定合理的路面結(jié)構(gòu)，因此，不同交通特性的道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)區(qū)別對待。在天津濱海新區(qū)道路設(shè)計過程中，將城市規(guī)劃、交通規(guī)劃、道路設(shè)計等專業(yè)相結(jié)合，通過不同產(chǎn)業(yè)功能分區(qū)道路交通特性研究，分析總結(jié)了不同產(chǎn)業(yè)功能區(qū)道路的交通量以及交通量組成比例，并在此基礎(chǔ)上提出了各等級道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

濱海新區(qū)產(chǎn)業(yè)功能區(qū)典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合了道路交通特性分析，提出了不同產(chǎn)業(yè)功能區(qū)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，延長了路面使用壽命，節(jié)約了道路養(yǎng)護維修成本。同時，由于延長了路面養(yǎng)護維修的周期，一定時期內(nèi)保證了道路的通暢，增強了各功能區(qū)之間的聯(lián)系。天津濱海新區(qū)產(chǎn)業(yè)功能區(qū)典型路面結(jié)構(gòu)設(shè)計思路對于類似地區(qū)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的借鑒意義。

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