徐利梅

(榆林市公路勘察設(shè)計(jì)院，陜西榆林　719000)

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重載交通下路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)探討

徐利梅

(榆林市公路勘察設(shè)計(jì)院，陜西榆林719000)

摘要:分析了重載交通下瀝青路面的損害情況，并結(jié)合工程實(shí)例，從結(jié)構(gòu)層厚度、層間粘結(jié)、路面材料以及路線縱坡等方面，合理進(jìn)行了重載交通區(qū)路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，保證了道路的使用壽命和運(yùn)營安全。

關(guān)鍵詞:重載交通，瀝青路面，路面結(jié)構(gòu)，交通量

0　引言

近些年，重載交通成為了國際國內(nèi)道路界一個(gè)備受關(guān)注的名詞，它是指車輛軸載偏重，胎壓偏高或者是軸載作用次數(shù)較多，交通繁忙。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，公路運(yùn)輸不斷呈現(xiàn)出大交通量和(特)重載交通的特點(diǎn)，車輛超載已成為一個(gè)普遍存在的問題，它對(duì)道路路面的正常使用具有極大的影響，是路面使用初期產(chǎn)生各種破壞的主要原因。因此，在路面設(shè)計(jì)中必須考慮重載交通的影響。

重載交通造成了路面累計(jì)當(dāng)量軸次急劇增加，使瀝青路面出現(xiàn)嚴(yán)重的早期破壞現(xiàn)象，影響了路面使用性能、縮短了路面使用壽命。本文針對(duì)目前我國重載交通的現(xiàn)狀，分析重載交通下瀝青路面的損害情況，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范中路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則，在工程實(shí)例中進(jìn)行了合理的路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

1　重載交通下路面的主要損害類型

目前，我國超載超限運(yùn)輸車輛普遍存在，特別是煤礦等重工業(yè)區(qū)仍有增長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示，重載道路上通常存在著較為嚴(yán)重的車轍、裂縫等損壞現(xiàn)象。重載交通使得道路的損壞程度加大、破損期提前。

1．1車轍

車轍是重載交通作用下瀝青路面最典型的破壞形式之一。它的出現(xiàn)不僅會(huì)縮短路面使用壽命，還會(huì)影響行車舒適性、危及行車安全。分析認(rèn)為，產(chǎn)生車轍的主要原因是瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不良，在輪帶處出現(xiàn)相對(duì)其兩側(cè)的較大變形。通過對(duì)重載交通下路面產(chǎn)生車轍的原因分析，深入研究抗車轍的瀝青混合料，防止或減少車轍的產(chǎn)生。

1．2疲勞開裂

重載交通下，路面承受的累計(jì)當(dāng)量軸次增加，路面材料所能承受的疲勞應(yīng)力降低，路面結(jié)構(gòu)層就容易產(chǎn)生裂縫。重復(fù)的重荷載作用使得裂縫應(yīng)力集中，以復(fù)雜的形式自上而下擴(kuò)展，最終導(dǎo)致路面疲勞開裂。瀝青性能，礦料級(jí)配，瀝青混合料的性質(zhì)以及道路的結(jié)構(gòu)形式對(duì)疲勞耐久性都有一定的影響。

1．3其他損害

重載交通使得路面的病害提前出現(xiàn)，特別是雨季。水分不斷進(jìn)入瀝青與集料界面，使瀝青粘附性降低直至喪失，瀝青膜從集料表面剝離，導(dǎo)致了路面松散、剝落、坑槽等病害，水的反復(fù)作用使得路面水損害現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致道路的整體破壞。合理的路面結(jié)構(gòu)、材料、配比以及防排水措施可以有效降低路面水損害的產(chǎn)生，延長(zhǎng)道路的使用壽命。

2　工程實(shí)例

經(jīng)分析，(超)重載下道路產(chǎn)生的損壞情況要遠(yuǎn)超常規(guī)軸載，所以重載道路路面設(shè)計(jì)一般是不能低于普通路面的。本文在以往研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)陜西省大石一級(jí)公路重載交通特性進(jìn)行研究，并針對(duì)各路段實(shí)際情況，提出了切實(shí)可行的路面結(jié)構(gòu)。

1)項(xiàng)目背景。大柳塔至廟溝門至石馬川一級(jí)公路(大石一級(jí)公路)起于神木縣敏蓋兔溝口處，與陳楊一級(jí)公路相接，路線向東至石馬川與神府高速石馬川互通相接，路線全長(zhǎng)86．346 km。全線按四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度60 km/h，路基寬度24．5 m(分離式路基12．25 m)。

2)設(shè)計(jì)交通量見表1～表4。

表1　交通量預(yù)測(cè)(標(biāo)準(zhǔn)小客車)　輛/d

表2　交通量年平均增長(zhǎng)率　%

表3　設(shè)計(jì)基年(2012年)車型及交通量組合

表4　設(shè)計(jì)代表車型參數(shù)

3)設(shè)計(jì)累計(jì)軸載及設(shè)計(jì)彎沉見表5。

表5　累計(jì)軸次及設(shè)計(jì)彎沉值

本項(xiàng)目位于神府煤田產(chǎn)煤區(qū)，該區(qū)域交通量以大貨車、拖掛車等重型運(yùn)煤車輛為主。

由于煤炭運(yùn)輸具有明顯的方向性，上下行車輛實(shí)載率差異極大，下行方向(敏蓋兔—石馬川)多為滿載車輛，上行(石馬川—敏蓋兔)絕大多數(shù)為空車，因而，路面計(jì)算時(shí)分方向計(jì)算路面厚度，下行方向(敏蓋兔—石馬川)考慮超載。

經(jīng)以上交通量計(jì)算分析，下行線敏蓋兔至席麻溝段設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的設(shè)計(jì)彎沉值相近，因此選取大昌汗至席麻溝段作為該段設(shè)計(jì)交通量，一個(gè)車道上的累計(jì)軸次為:以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為3 554萬次，進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為5 410萬次，設(shè)計(jì)彎沉值ld=18．5 mm。

下行線席麻溝至石馬川段設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的設(shè)計(jì)彎沉值相近，因此選取新廟至野蘆溝段作為該段設(shè)計(jì)交通量，一個(gè)車道上的累計(jì)軸次為:以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為5 129萬次，進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為7 807萬次，設(shè)計(jì)彎沉值ld=17．2 mm。

上行線選取新廟至野蘆溝段作為該段設(shè)計(jì)交通量，一個(gè)車道上的累計(jì)軸次為:以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為3 099萬次，進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)為2 775萬次，設(shè)計(jì)彎沉值ld=19．1 mm。

4)路面設(shè)計(jì)參數(shù)及路面結(jié)構(gòu)確定。根據(jù)沿線地形地質(zhì)、筑路材料以及交通量分析計(jì)算，確定各路面結(jié)構(gòu)層厚度及材料設(shè)計(jì)參數(shù)，見表6。

依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及重載交通區(qū)要求進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)匾呀ǜ咚俟方?jīng)驗(yàn)，路面結(jié)構(gòu)確定如下:

a．主線路面結(jié)構(gòu)。上面層:5 cm AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土;中面層:7 cm AC-20中粒式SBS改性瀝青混凝土;下面層: 9 cm粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石(ATB-30);封層:SBS改性熱瀝青同步碎石(不計(jì)厚度);透層:煤油稀釋瀝青或液體石油瀝青;基層:34 cm水泥穩(wěn)定碎石(上行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);36 cm水泥穩(wěn)定碎石(適用于起點(diǎn)至K27+360段下行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);40 cm水泥穩(wěn)定碎石(適用于K27+360至終點(diǎn)段下行線)(摻8%粉煤灰替換等量石屑);底基層:20 cm石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石。當(dāng)主線路線縱坡大于2%時(shí)，在中面層添加抗車轍劑，抗車轍劑摻量為混合料總量的3‰。瀝青層間設(shè)置粘層，瀝青與基層間灑布透層油并設(shè)下封層。

表6　路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)　MPa

b．主線構(gòu)造物間距不大于200 m的短路基。上面層:5 cm AC-16中粒式SBS改性瀝青混凝土;中面層:7 cm AC-20中粒式SBS改性瀝青混凝土;封層:SBS改性熱瀝青同步碎石(不計(jì)厚度);基層:25 cm水泥混凝土;底基層:20 cm貧混凝土;當(dāng)路線縱坡大于2%時(shí)，基層水泥混凝土改為等厚度的露石水泥混凝土鋪筑以增強(qiáng)層間粘結(jié)。本次路面設(shè)計(jì)同時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)層厚度、層間粘結(jié)問題、路面材料以及路線縱坡等實(shí)際問題，并結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，合理進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

3　結(jié)語

重載交通是道路設(shè)計(jì)中一個(gè)普遍需要考慮的問題，為了延長(zhǎng)道路的使用壽命和保障運(yùn)營安全，必須從路面設(shè)計(jì)著手。本文結(jié)合工程實(shí)例，根據(jù)不同路段進(jìn)行路面設(shè)計(jì)，針對(duì)重載交通從路面結(jié)構(gòu)組合、材料選擇等方面提出了適宜的路面結(jié)構(gòu)。理論與實(shí)踐均表明，本文提出的路面結(jié)構(gòu)形式合理可行，能適應(yīng)目前該道路重載、超載的交通狀況，具有較高實(shí)用價(jià)值。

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中圖分類號(hào):U416．2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-6825(2016)17-0144-02

收稿日期:2016-04-08

作者簡(jiǎn)介:徐利梅(1983-)，女，碩士，工程師

Discussion on pavement structure combination under heavy traffic

Xu Limei
(Yulin Highway Survey and Design Institute，Yulin 719000，China)

Abstract:This paper analyzed the damage situation of asphalt pavement under heavy traffic，and combining with the engineering example，from the structure layer thickness，inter layer bonding，pavement materials and route longitudinal slope and other aspects，reasonably made heavy traffic area pavement structure combination design，ensured the road service life and operation safety．

Key words:heavy traffic，asphalt pavement，pavement structure，traffic volume