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市政道路设计

市政道路路面及其路基设计

新闻时间:2018-03-21 文章来源:未知 文章作者:ztcjjt
          摘要:路基及其路面一直是道路设计的重点,本文通过结合笔者从事市政道路设计实践总结,归纳了路面及其路基设计原则及标准,从多方案对比论证来探讨路面及其路基设计可优选的方案,从而保证路基设计的安全合理。 
  关键词:市政道路设计路面设计;路基排水;路面结构 
  Abstract:Subgrade and pavement has been the road design focus, by combining the author engaged in municipal road design practice, summed up the pavement and subgrade design principles and standards, from many schemes comparison and demonstration of pavement and subgrade design optimization scheme, so as to ensure the safe and reasonable design of roadbed. 
  Key words:Municipal road design; Pavement design; Subgrade drainage; Pavement structure 
   引言 
   对于道路的路面及其路基设计应当根据道路使用要求及沿线气候、水文、地质等自然条件、施工条件、材料来源,密切结合当地实践经验进行路面技术经济综合设计。本着技术先进、合理选材、方便施工、利于养护、安全适用、经济合理的原则进行路面设计。 
   路面结构设计 
  2.1设计标准 
   根据《公路自然区划标准》(JTJ003-86),设计市政道路位于Ⅳ7(华南沿海台风区)。路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论,以设计弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标,计算路面结构厚度。路面设计采用以双轮组单轴轴载100kN为标准轴载。沥青混凝土路面设计使用年限15年,水泥混凝土路面设计使用年限30年。 
  2.2路面类型比选论证 
   市政道路常用的路面结构类型有两种,即水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。选择何种路面类型,应从使用要求、交通量大小及组成、当地的气候和自然环境、路基条件、材料供应、施工及维修养护水平、资金筹措、节约能源、环境保护等方面进行综合分析比较后作出抉择。 
   (1)从路面的技术适应性(结构功能)进行比较。沥青混凝土路面显著特点是抗变形能力强,荷载应力大部分由基层承担,路面结构对土基性状(土基模量)的改变极其敏感,对集料的要求很严格。水泥混凝土路面最显著的特点是刚性大,有良好的抗疲劳性、较高的抗压强度、抗弯拉强度及抗磨耗能力,其承载力大,稳定性好;但板体对于超载所引起的反映特别敏感,一旦载重超过极限,则路面板发生断裂,同时在板角会产生应力集中,极容易产生断板现象;水泥混凝土路面在使用中后期,路面防渗水能力差,降水通过板缝下渗到基层、土基,使基层发生唧泥,使土基软化失去承载力,最终导致结构层提前破坏。 
   本路段沿线土(岩)性主要为白云岩、砂岩、灰岩,这种岩石风化后多为砂性土(或土质砂),其渗透性强,压实性好,不存在大范围的不良土质,这对两种路面结构均有利。由于气候条件的原因,沥青混凝土路面可能出现高温车辙、低温缩裂、坑槽水损害等病害,而水泥混凝土路面则容易出现板底脱空、唧泥、冲刷基层、面板弯曲等病害;同时本路段交通量中、大货及大客车型所占比例较大,在这类重轴载车长期作用下而水泥混凝土路面则容易出现裂缝、断板等病害。 
   (2)从路面使用性能(表面功能)进行比较。路面平整度对路面的使用性能影响最大,它直接影响车辆运行的平稳性和驾驶人员的舒适性;路面平整度不良还会增加车辆的运行费用,加速路面损坏。沥青路面刚度低,有较好的减振和吸收能量效果,因此沥青路面具有很好的平整度(即使路面破坏后平整度易于修复),行车平稳、舒适,噪音小,但路面泛油和石料磨光后易造成抗滑性能下降。水泥混凝土路面夜间行车诱导视线良好,但刚性大,减振性能差,行车舒适性差,噪音污染大,路面磨损后抗滑性能大大降低而影响行车安全,恢复路面的抗滑性能困难。且水泥混凝土路面修复较沥青路面困难。 
   (3)从施工技术与质量控制水平对路面结构的影响进行比较。沥青混凝土路面和水泥混凝土路面都要求建设单位配置先进的施工设备,达到较高的施工技术水平和质量控制水平,两类路面的优点都必须在高质量控制的基础上才能发挥。 
   (4)从生态平衡与环保效应进行比较。在相同的技术标准条件下,汽车行驶在水泥混凝土路面和沥青混凝土路面上的排气污染情况无大的差别,但是水泥混凝土路面的噪声污染明显高于沥青混凝土路面。 
   (5)从经济效益进行比较。根据市政道路建设经验和资料研究表明,单纯从建设和使用养护来比较,水泥混凝土路面总费用现值略优于沥青混凝土路面总费用现值。但考虑到整个社会效益,沥青混凝土路面的社会效应要优于水泥混凝土路面的社会效应。 
   综合以上的比较分析,并结合当地实践经验等方面综合分析,全线除收费站采用水泥混凝土路面外,其它采用沥青混凝土路面结构。 
  2.3路面结构层方案比选论证 
   (1)采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)和细粒式改性沥青混凝土(AC-13C)上面层的比较论证。SMA路面较改性沥青混凝土路面在抗压强度、耐高温稳定性、水稳性、抗滑能力、平整度和抵抗收缩变形的能力等路用性能上要好,但SMA路面对原材料质量技术要求高,对施工工艺要求也高,价格相对要高,对应本路段交通量不大的情况下性价比不高。通过多条市政道路的经验总结,新的沥青路面设计规范对细粒式改性沥青混凝土的级配作了改进,对防止沥青混凝土早期破损起到了很好的作用。如果对沥青进行改性,改性沥青混凝土路面的路用性能会有较大的提高,造价也要稍高。综上所述,推荐4cm细粒式改性沥青混凝土(AC-13C)作为上面层。 
   (2)6cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)中面层。中面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能。总结广东地区多条市政道路建设经验,使用中粒式沥青混凝土(AC-20C)完全能满足中面层的功能要求。 
   (3)8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C)下面层。下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水、耐疲劳开裂的性能。总结广东地区多条市政道路建设经验,使用粗粒式沥青混凝土(AC-25C)完全能满足下面层的功能要求。 
   (4)基层、底基层方案。水泥稳定碎石作为基层、底基层早期强度大,施工工艺简单,施工经验成熟。本项目推荐采用水泥稳定碎石作为基层、底基层。 
   (5)垫层方案。结合广东地区部分路面垫层施工经验及实施效果,考虑到未筛分水泥碎石垫层结构强度较低,且受气候条件影响较大,本次考虑采用水泥稳定碎石作为垫层。 
   计算结果显示,主线路面结构推荐方案如下:上面层采用4cm细粒式SBS改性沥青混凝土(AC—13C),中面层采用6cm中粒式改性沥青混凝土(AC—20C),下面层采用8cm粗粒式沥青混凝土(AC—25C),封层采用改性乳化沥青稀浆封层(不计厚度)。 

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