道路路面及其路基设计探析

李彪彪

摘要： 道路作为车辆和行人出行等必不可少的载体，其设计的合理性将关系到城市的发展以及行车安全，通过结合某市政道路设计实例，详细地探讨了道路中路基以及路面的设计要点，为同类工程提供参考实例。

关 键 词： 道路设计 路基设计 路面设计 防护工程

中图分类号： U41 文献标识码：A 文章编号：

Abstract： Road as the vehicle and pedestrian travel and other essential carrier, its design is reasonable will be related to the development of city and traffic safety, through a combination of a municipal road design example, this paper discusses the road subgrade and pavement design, provide a reference for other similar projects.

Key Words：Road design; The roadbed design; Pavement design; Protection engineering.

1工程概况

本道路工程项目属于一条次干道，道路设计线长为的25.4km，根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等和自然条件，依据相关意见等进行路线、路基、路面及排水、标志标线进行设计。

1.1路基、路面设计原则

对于公路路基以及路面设计应当充分结合当地地区地形地貌和工程地质、水文地质条件，结合笔者的工程实践，笔者总结了路基、路面设计时应当重点考虑的要素。

（1）在路线设计阶段，充分重视路基设计方案，选择经济合理的设计高度，选择合适的横断面型式和边坡坡率，以有效地确保路基有足够的强度、稳定性和耐久性。

（2）按照因地制宜、就地取材的原则，采取经济有效的排水防护及病害防治措施，防止各种不利因素对路基造成的危害。

（3）同时在当前形势下环保理念，应当注重环境保护，强调路系水系设计，妥善处理取、弃土场，尽量采用生物防护技术，配合农田水利建设和自然环境进行综合设计。

（4）充分利用机械化施工方法、应用新技术、新材料、新工艺，根据沿线地形地貌、地质、气象、地震等资料，结合环境景观选择适当的路基横断面形成，进行路基排水、防护、弃土等的综合设计，加强环境保护及水土保持工作。

1.2路基设计实践

对于路基设计应当关注到路基的压实度标准及压实度；同时路基须有足够的强度和稳定性，路基填料的选择尤其重要。通过土工取样分析，确定路基填料为砂砾石土（含粉粒较多），能满足路基设计要求。对于本路段路堤采用土质或土石混合填料，则应当按照《路基设计规范》土质路堤或土石路堤的填筑要求执行，对路堤分层填筑、采用机械分层压实。土质路堤最大松铺厚度不超过30cm，土石路堤最大松铺厚度不超过40cm。路基填料的压实采用重型标准，分层压实，路基压实标准及填料强度设计要求见表1所示。

路基部位 路面底面以下深度（cm） 填料最小CBR值（%） 压实度（%） 填料最大粒径（cm）

上路床 0~ 30 8 ≥96 10

下路床 30 ~ 80 5 ≥96 10

上路堤 80 ~ 150 4 ≥94 15

下路堤 150以下 3 ≥93 15

零填及路堑路床 0 ~ 30 8 ≥96 10

30 ~ 80 5 ≥96 10

表1路基压实标准及填料强度设计要求

1.3路面设计实践

路面设计应当根据公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方案的比较论证。

1.4路面设计模式

目前路面设计经过几十年的研究，现已建立了一整套较成熟的路面设计模式（有理论法、经验法）。其中柔性路面理论法设计是以弹性层状体系理论为基础，结合路表容许回弹弯沉指标进行设计，城市道路还应验算整体性层次的底面弯拉应力和面层的剪应力。而刚性路面设计以半无限地基的弹性薄板理论五基础，计算混凝土面板的板内应力，并以混凝土面板的抗折疲劳强度为控制指标，确定面板厚度。同时验算温度翘曲应力与一次行车荷载共同作用下的综合应力不超过混凝土面板的抗折疲劳强度。针对目前道路设计实践表明，道路的路面设计应当采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度设计指标，计算路面结构厚度，并对面层、基层、底基层进行拉应力验算。本道路的路面设计采用以双轮组单轴轴载100kN为标准轴载，路面设计使用年限15年。

1.5路面设计的标准轴载

我国路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示（低等级公路可取BZZ-60）。道路的动载问题按动载系数进行考虑。主要参数采取轴重100KN，单轮荷载25KN，轮胎接地压强0.7MPa,，单轮传压面当量圆半径10.65cm。对于不同汽车轴载与通行次数可以按照等效原则换算成标准轴载的作用次数（当量轴次）。同一种路面结构在不同轴载作用下，要达到相同的疲劳损坏程度。当进行弯沉值设计及沥青面层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车轮的前、后轴）Pi的作用次数Ni均应按下式换算成标准轴载作用次数。

式中：Nci—设计初期，机动车车行道上日交通量换算为日标准轴载的当量轴次（次/日）；Ni—被换算某级轴载的作用次数（次/日）；P，d—标准轴载的轮胎触地压强(MPa)及传压面当量圆直径(cm)；Pi，di—被换算轴载的轮胎触地压强(MPa)及传压面当量圆直径(cm) ；Ci—被换算轴载的轮组系数，双轮组1.0；单轮组0.25；四轮组4.0；当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载进行计算；当轴间距小于3m。

1.6路面结构

针对本道路地处南亚热带海洋气候区，降雨丰沛而且日照充足。年平均气温22.4度，极端最高气温38.7度，极端最低气温-0.5度，年平均降水量1775mm，以4~9月降量最多，11月至翌年2月为旱季，降雨量约占全年的10%。为此根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），确定本道路属于1-4-1区，即夏炎热冬温潮湿区。所采取的路面结构材料的设计参数及路基回弹模量见表1以及表2所示。

材料名称 抗压模量（Mpa） 劈裂强度（Mpa）

20°C 15°C 15°C

细粒式改性沥青混凝土（SMA-13） 1200 1800 1.2

中粒式沥青混凝土（AC-20C） 1000 1600 0.8

粗粒式沥青混凝土（AC-25C） 800 1200 0.6

表1沥青混合料设计参数

材料名称 抗压模量（回弹模量）（Mpa） 劈裂强度15°C（Mpa）

水泥（剂量5%）稳定碎石基层 1200 0.5

水泥（剂量3%）稳定碎石底基层 800 0.4

土基 35 /

表2基层及土基材料设计参数

本道路在施工图设计阶段，对初步设计推荐的路面结构方案进行了优化，考虑交通量、交通组成、交通增长率、前后路面结构的协调一致等因素，经计算确定路面结构及厚度。路在设计标高为路中线路面标高。本道路路面决定采用沥青砼路面，设计轴载：BZZ-100，设计年限为15年，交通等级为中等交通。所采取的路面结构如下：○1上面层：4cm厚SMA-13沥青玛蹄脂；○2上面层：6cm厚AC-20C沥青混凝土；○3上面层：7cm厚AC-25C沥青混凝土；○4基层：30cm厚5%水泥稳定级配碎石；○5底基层：20cm厚4%水泥稳定石屑；基层与底层的7天无侧限抗压强度要求分别不小于3.5 Mpa和2.0 Mpa.

2路基、路面排水系统及防护工程设计

对于公路路基排水设计应当采取防、排、疏结合形式，并且与路面排水、路基防护以及桥涵构筑物等相应协调，形成完善的道路排水系统。通过工程实践表明，对于填方路堤的排水方式可采取集中排水，而对于挖方段路面排水除设置浅碟型边沟时采用散排外，其余设置集水井的挖方段路面均采用集中排水的方式。对于路基排水设施应当按照《公路排水设计规范》的方法以及公式计算设计流量，以准确地确定其断面尺寸，沟顶应高出沟内设计水面0.2m。

（1）公路路基排水系统的设计原则主要是针对经济实用，除必要路段外，其余路段采用自然漫流，路基排水系统即能满足本身要求，又考虑与市政排水系统构成系统。

（2）路基防护工程设计：路基防护工程是保证路基稳定，改善环境景观，保护生态平衡的重要措施。本项目所选用的防护类型是针对当地气候、水文、地形、地质条件和筑路材料的分布情况确定，并尽量与周围景观保持协调。本合同工程的防护主要针对部分高填方路基边坡设置防护和深挖方段路堑边坡设置护坡，填方路基填高小于5m时，坡面采用植草；大于5m，采用拱形护坡及满铺草皮；挖方路基挖方高度小于5m时，坡面采用植草；大于5m时。采用拱形护坡及满铺草皮，大于10m时，分级采拱形护坡。

3结语

文章通过结合某道路设计实例以及笔者对道路设计经验，提出道路路基以及路面设计应当采取因地制宜原则，同时还应兼顾到环保设计理念，分别就路基以及路面提供详细设计思路，为同类工程提供参考。

参考文献：

[1] 黄爱朋，彭俊杰．广州国际生物岛市政道路设计[J]．山西建筑，2007，28（05）：118~119．

[2] 张艺霞．沈阳市市政道路结构研究[J]．公路，2007，27（09）：31~33．

[3] 谭国强．市政道路改造工程的设计[J]．建材技术与应用，2010，31（03）：57~58．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。