江苏城建学校场外市政道路应用Soilfix聚合物道路结构设计方案

张国胜++郑惠虹

摘 要：本文主要针对江苏城建学校路基的设计，提出Soilfix有机胶结料进行路基处理，分析设计原则，处理路基后性能的测定和Soilfix有机胶结料铺筑工艺。

关键词：Solfix 有机胶结料 道路路基设计

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0034-03

1 工程概况

江苏城建学校选址位于常州市殷村南部，规划用地面积共约54公顷，共分为3个地块。学校规划总体上形成“一心、一环、双轴、六区”的空间结构，规划采用三级路网形式构筑校园车行交通系统。一级路网为12 m宽的校园主干道，采用自由环型道路组织校园内部车行交通，与校园内主要景观空间紧密结合，串接校园各功能区域。二级路网为校园次干道，主要串接建筑围合的组团空间。三级路网为建筑组团内部道路。近期对校园环型路网进行尽端式处理，并与二级路网形成一个完整的车行交通体系。

本次设计规划道路车行道宽度9 m。道路车行道部分采用双向抛物线型路拱，平均横坡2%，坡向道路外侧。道路远期车行道路面结构层为：5 cm细粒式沥青砼（AC-13C，玄武岩骨料）+透层油+20 cm聚合物（SRX）稳定级配碎石基层+20 cm10%石灰土。

由于是建设期间，本道路在建筑施工期间供施工车辆作为施工便道使用，近期在施工完道路基层后，暂时采用2 cm双层沥青表处对面层简单处治，1～2年后建筑全部施工完毕后直接在该路基上直接摊铺5cm细粒式沥青砼（AC-13C，玄武岩骨料）面层。道路结构层以下采用60 cm6%石灰土处理+20 cm3%灰土原槽翻挖处理，以提高路基抗压回弹模量，增强路基的整体强度，土基抗压回弹模量不低于30 MPa。

2 Soilfix聚合物应用结构设计

2.1 Soilfix一般结构形式（如图1）

Soilfix材料和厚度推荐表（见表1）。

2.2 技术规范标准

《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1-2008）《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）《公路路基施工技术规程》（JTG F10-2006）《城市道路和建筑物无障碍设计规范》（JGJ50-2001）《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路结构设计标准》Q/T.ROM001-2008标准、《路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路基层施工技术规范》Q/T.ROM001-2008标准。

Soilfix韧性结构层道路结构设计主要是依据国外全厚式沥青柔性长寿命道路的实际经验和标准，依据美国州公路与运输官员协会（AASHTO）标准等设计方法和思路，结合Soilfix材料的特点和实际工程数据采集而形成的《ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads》标准。

2.3 设计原理

（1）首先Soilfix结构层属半柔性高韧性基层，该种基层对上层传递来的荷载只起分散作用，结构本身不受拉应力影响，除材料软弱个体的破坏，不存在结构的破坏，所以该种结构层不像水泥路和水泥基层那样需要维修和大修。

（2）对于二灰基层沥青路面而言，车辆所造成的载重主要是透过二灰土板结层来负担，路基土壤或级配层则是在于提供二灰土板结层一个稳定且均匀的支承。对于柔性路面Soilfix韧性基层而言，则是透过应力传递与分布的行为，将车辆的载重由路面结构内的所有材料来分担（薄沥青面层、Soilfix级配料基、排水垫层、以及路基土壤）。除了结构的作用以外，沥青面层和Soilfix级配料基层都担负了保护道路结构其它材料，不因为环境的影响而出现破坏的情况。而水泥和二灰结合料基层对所承受的弯拉应力反应十分敏感，尤其在重载交通作用下很容易破坏。相反Soilfix半柔性路面结构的破坏不会造成开膛破肚式的养护和大修，多数只要进行薄沥青面层（磨耗层）的维修处理，再生或加铺就可以了。其次Soilfix结构层属柔性可避免干缩、温缩裂缝的产生，并对温度裂缝能够“自愈”，达到一定的修筑厚度后是理想的结构层材料。同时在施工控制方面Soilfix柔性基层能够克服粘结料不均、施工延时控制及污染大等缺点。

（3）受力模型：该种道路基层的验算的主要控制指标是考虑面层沥青疲劳破坏的路面顶弯沉、Soilfix韧性层底的弯拉应力、土基本身的承载能力。因为Soilfix柔性基层相对水泥和二灰层，具有较小的刚性和较大的抗变形能力，在相同的交通条件下前者的容许弯沉明显大于后者。英国TRRLLr 833以线图的形式介绍了沥青混凝土面层在不同基层上的容许弯沉，反映出沥青混凝土铺在半刚性基层和柔性基层上的容许弯沉比例在1.5～1.8之间。也就是说在在同样的交通荷载下，如果半刚性基层的容许弯沉为20，则柔性基层的容许弯沉为30～36。在此以累计当量轴次10×10的6次方为标准分别对两种基层结构进行厚度验算，结论聚合物Soilfix半柔性高韧性基层应用是可行的。

2.4 设计原则

设计在满足工程经济的前提下符合城市主次干道Ⅱ级标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素。

数目增加不大的情况下，尽量采用较高的技术指标，不轻易的采用低指标和极限指标，同时不要不顾及工程量的增加采用高指标。在路线部设时尽量保证行车安全，舒适，快捷的前提下做到工程数量小，造价低，使用成本低，经济效益好的目的。

3 Soilfix结构层设计计算：endprint

依据ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads标准和美国沥青协会AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。

3.1 根据表2和甲方要求的荷载要求确定

确定Soilfix道路荷载能力等级，我国道路标准轴载是100 kN，Soilfix标准轴载是80 kN，根据表2和甲方要求的荷载要求确定重型车辆当量荷载ESALs。

例如：4轴40吨重型卡车当量荷载ESAL平均值为1.8 x 1000000 e.g.

见表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

将平均每日各类型车辆换算成标准轴载80 kN的当量荷载。

3.2 根据交通设计和表3要求确定总当量荷载ESALs

一般横断面为3幅路设计，一般路段为双向4车道。

（1）查表法。

设计寿命：15年，年平均交通增长6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000辆（小轿车）折合成重载交通单向单车道平均值取3000辆、次干道折合成重载交通也按3000辆计算，按四轴货车查表3，40 t重型卡车当量荷载ESAL平均值1.8取2，依据表3确定总当量载荷为ESALs=54.03×106。

（2）新建路计算法。

设计寿命15年，交通日流量15000辆、车道系数取0.45、年交通增长6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne为设计年限内一个车道上的累计当量轴次；Ni为路面竣工后第一年的双向日平均当量轴次；Y为设计年限内交通量年平均增长率；t为设计年限；η为车道系数。

根据方向分布系数D，单向车道数N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比较A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等级的确定

根据表4确定按T5级路施工，基层soilfix厚度150～180 mm，面层沥青混凝土厚度最小40 mm。

以上这些应用数据和等级，是Romix公司依据道路试验和化验室试验得出的真实结果和依据，相对应比国家标准要高。

3.4 Soilfix结构设计结果：

基层采用200 mm结构厚度的soilfix聚合物稳定碎石层，添加量按压实后实方计算，实方每10方加Soilfix 9升，压实度为大于97%，考虑地基层下的地下水和毛细水的影响，杜绝软基沉降因素在道路施工时，道路结构层以下采用60 cm6%石灰土处理+20 cm3%灰土原槽翻挖处理，以提高路基抗压回弹模量，增强路基的整体强度，土基抗压回弹模量不低于30 MPa。

道路要求完成软基处理压实合格后铺筑Soilfix层、并常温阳光下自然养生，以压实度控制施工质量，30天后检测弯沉，回弹模量数据。

因为Soilfix处理层是柔性基层，不需要设置收缩缝，不需要频繁洒水养生，铺筑后3～12 h即可开放所有交通，晴天连续4～5日，路表干燥后即可铺筑沥青面层。

参考文献

[1] Romix International Ltd公司标准/规范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路结构设计标准（修订版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司标准/规范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）稳定道路基层施工技术规范（修订版）[S].2010.endprint

依据ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads标准和美国沥青协会AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。

3.1 根据表2和甲方要求的荷载要求确定

确定Soilfix道路荷载能力等级，我国道路标准轴载是100 kN，Soilfix标准轴载是80 kN，根据表2和甲方要求的荷载要求确定重型车辆当量荷载ESALs。

例如：4轴40吨重型卡车当量荷载ESAL平均值为1.8 x 1000000 e.g.

见表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

将平均每日各类型车辆换算成标准轴载80 kN的当量荷载。

3.2 根据交通设计和表3要求确定总当量荷载ESALs

一般横断面为3幅路设计，一般路段为双向4车道。

（1）查表法。

设计寿命：15年，年平均交通增长6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000辆（小轿车）折合成重载交通单向单车道平均值取3000辆、次干道折合成重载交通也按3000辆计算，按四轴货车查表3，40 t重型卡车当量荷载ESAL平均值1.8取2，依据表3确定总当量载荷为ESALs=54.03×106。

（2）新建路计算法。

设计寿命15年，交通日流量15000辆、车道系数取0.45、年交通增长6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne为设计年限内一个车道上的累计当量轴次；Ni为路面竣工后第一年的双向日平均当量轴次；Y为设计年限内交通量年平均增长率；t为设计年限；η为车道系数。

根据方向分布系数D，单向车道数N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比较A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等级的确定

根据表4确定按T5级路施工，基层soilfix厚度150～180 mm，面层沥青混凝土厚度最小40 mm。

以上这些应用数据和等级，是Romix公司依据道路试验和化验室试验得出的真实结果和依据，相对应比国家标准要高。

3.4 Soilfix结构设计结果：

基层采用200 mm结构厚度的soilfix聚合物稳定碎石层，添加量按压实后实方计算，实方每10方加Soilfix 9升，压实度为大于97%，考虑地基层下的地下水和毛细水的影响，杜绝软基沉降因素在道路施工时，道路结构层以下采用60 cm6%石灰土处理+20 cm3%灰土原槽翻挖处理，以提高路基抗压回弹模量，增强路基的整体强度，土基抗压回弹模量不低于30 MPa。

道路要求完成软基处理压实合格后铺筑Soilfix层、并常温阳光下自然养生，以压实度控制施工质量，30天后检测弯沉，回弹模量数据。

因为Soilfix处理层是柔性基层，不需要设置收缩缝，不需要频繁洒水养生，铺筑后3～12 h即可开放所有交通，晴天连续4～5日，路表干燥后即可铺筑沥青面层。

参考文献

[1] Romix International Ltd公司标准/规范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路结构设计标准（修订版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司标准/规范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）稳定道路基层施工技术规范（修订版）[S].2010.endprint

依据ROMIX Holdings LimitedDesign Criteria for Soilfix application to Roads标准和美国沥青协会AI IS-181、AI MS-1設計方法和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。

3.1 根据表2和甲方要求的荷载要求确定

确定Soilfix道路荷载能力等级，我国道路标准轴载是100 kN，Soilfix标准轴载是80 kN，根据表2和甲方要求的荷载要求确定重型车辆当量荷载ESALs。

例如：4轴40吨重型卡车当量荷载ESAL平均值为1.8 x 1000000 e.g.

见表2，4-axle Truck=Ave 1.8 ESALs3

将平均每日各类型车辆换算成标准轴载80 kN的当量荷载。

3.2 根据交通设计和表3要求确定总当量荷载ESALs

一般横断面为3幅路设计，一般路段为双向4车道。

（1）查表法。

设计寿命：15年，年平均交通增长6%。

主干道年平均交通日流量3000～15000辆（小轿车）折合成重载交通单向单车道平均值取3000辆、次干道折合成重载交通也按3000辆计算，按四轴货车查表3，40 t重型卡车当量荷载ESAL平均值1.8取2，依据表3确定总当量载荷为ESALs=54.03×106。

（2）新建路计算法。

设计寿命15年，交通日流量15000辆、车道系数取0.45、年交通增长6%。

公式：Ne=365Ni/Y[（1+Y）t-1]×η

Ne为设计年限内一个车道上的累计当量轴次；Ni为路面竣工后第一年的双向日平均当量轴次；Y为设计年限内交通量年平均增长率；t为设计年限；η为车道系数。

根据方向分布系数D，单向车道数N=2，η取0.45

Ne=（365×15000）÷6%×〔（1+6%）15-1〕×0.45=57.34×106

（3）比较A和B。

ESALs=54.03x 106和Ne=57.34×106代入表4。

3.3 道路等级的确定

根据表4确定按T5级路施工，基层soilfix厚度150～180 mm，面层沥青混凝土厚度最小40 mm。

以上这些应用数据和等级，是Romix公司依据道路试验和化验室试验得出的真实结果和依据，相对应比国家标准要高。

3.4 Soilfix结构设计结果：

基层采用200 mm结构厚度的soilfix聚合物稳定碎石层，添加量按压实后实方计算，实方每10方加Soilfix 9升，压实度为大于97%，考虑地基层下的地下水和毛细水的影响，杜绝软基沉降因素在道路施工时，道路结构层以下采用60 cm6%石灰土处理+20 cm3%灰土原槽翻挖处理，以提高路基抗压回弹模量，增强路基的整体强度，土基抗压回弹模量不低于30 MPa。

道路要求完成软基处理压实合格后铺筑Soilfix层、并常温阳光下自然养生，以压实度控制施工质量，30天后检测弯沉，回弹模量数据。

因为Soilfix处理层是柔性基层，不需要设置收缩缝，不需要频繁洒水养生，铺筑后3～12 h即可开放所有交通，晴天连续4～5日，路表干燥后即可铺筑沥青面层。

参考文献

[1] Romix International Ltd公司标准/规范[S].Q/T.ROM001-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）柔性道路结构设计标准（修订版）[S].2010.

[2] Romix International Ltd.公司标准/规范[S].Q/T.ROM002-2008.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）稳定道路基层施工技术规范（修订版）[S].2010.endprint