重载交通下路面结构组合设计探讨

徐利梅

(榆林市公路勘察设计院，陕西榆林　719000)



重载交通下路面结构组合设计探讨

徐利梅

(榆林市公路勘察设计院，陕西榆林719000)

摘要:分析了重载交通下沥青路面的损害情况，并结合工程实例，从结构层厚度、层间粘结、路面材料以及路线纵坡等方面，合理进行了重载交通区路面结构组合设计，保证了道路的使用寿命和运营安全。

关键词:重载交通，沥青路面，路面结构，交通量

0　引言

近些年，重载交通成为了国际国内道路界一个备受关注的名词，它是指车辆轴载偏重，胎压偏高或者是轴载作用次数较多，交通繁忙。随着社会经济的进步，公路运输不断呈现出大交通量和(特)重载交通的特点，车辆超载已成为一个普遍存在的问题，它对道路路面的正常使用具有极大的影响，是路面使用初期产生各种破坏的主要原因。因此，在路面设计中必须考虑重载交通的影响。

重载交通造成了路面累计当量轴次急剧增加，使沥青路面出现严重的早期破坏现象，影响了路面使用性能、缩短了路面使用寿命。本文针对目前我国重载交通的现状，分析重载交通下沥青路面的损害情况，结合现行规范中路面结构组合设计原则，在工程实例中进行了合理的路面结构组合设计。

1　重载交通下路面的主要损害类型

目前，我国超载超限运输车辆普遍存在，特别是煤矿等重工业区仍有增长趋势。据相关调查资料显示，重载道路上通常存在着较为严重的车辙、裂缝等损坏现象。重载交通使得道路的损坏程度加大、破损期提前。

1．1车辙

车辙是重载交通作用下沥青路面最典型的破坏形式之一。它的出现不仅会缩短路面使用寿命，还会影响行车舒适性、危及行车安全。分析认为，产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不良，在轮带处出现相对其两侧的较大变形。通过对重载交通下路面产生车辙的原因分析，深入研究抗车辙的沥青混合料，防止或减少车辙的产生。

1．2疲劳开裂

重载交通下，路面承受的累计当量轴次增加，路面材料所能承受的疲劳应力降低，路面结构层就容易产生裂缝。重复的重荷载作用使得裂缝应力集中，以复杂的形式自上而下扩展，最终导致路面疲劳开裂。沥青性能，矿料级配，沥青混合料的性质以及道路的结构形式对疲劳耐久性都有一定的影响。

1．3其他损害

重载交通使得路面的病害提前出现，特别是雨季。水分不断进入沥青与集料界面，使沥青粘附性降低直至丧失，沥青膜从集料表面剥离，导致了路面松散、剥落、坑槽等病害，水的反复作用使得路面水损害现象愈加严重，最终导致道路的整体破坏。合理的路面结构、材料、配比以及防排水措施可以有效降低路面水损害的产生，延长道路的使用寿命。

2　工程实例

经分析，(超)重载下道路产生的损坏情况要远超常规轴载，所以重载道路路面设计一般是不能低于普通路面的。本文在以往研究成果的基础上，对陕西省大石一级公路重载交通特性进行研究，并针对各路段实际情况，提出了切实可行的路面结构。

1)项目背景。大柳塔至庙沟门至石马川一级公路(大石一级公路)起于神木县敏盖兔沟口处，与陈杨一级公路相接，路线向东至石马川与神府高速石马川互通相接，路线全长86．346 km。全线按四车道一级公路标准建设，设计速度60 km/h，路基宽度24．5 m(分离式路基12．25 m)。

2)设计交通量见表1～表4。

表1　交通量预测(标准小客车)　辆/d

表2　交通量年平均增长率　%

表3　设计基年(2012年)车型及交通量组合

表4　设计代表车型参数

3)设计累计轴载及设计弯沉见表5。

表5　累计轴次及设计弯沉值

本项目位于神府煤田产煤区，该区域交通量以大货车、拖挂车等重型运煤车辆为主。

由于煤炭运输具有明显的方向性，上下行车辆实载率差异极大，下行方向(敏盖兔—石马川)多为满载车辆，上行(石马川—敏盖兔)绝大多数为空车，因而，路面计算时分方向计算路面厚度，下行方向(敏盖兔—石马川)考虑超载。

经以上交通量计算分析，下行线敏盖兔至席麻沟段设计年限内一个车道上的设计弯沉值相近，因此选取大昌汗至席麻沟段作为该段设计交通量，一个车道上的累计轴次为:以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为3 554万次，进行半刚性基层层底拉应力验算时为5 410万次，设计弯沉值ld=18．5 mm。

下行线席麻沟至石马川段设计年限内一个车道上的设计弯沉值相近，因此选取新庙至野芦沟段作为该段设计交通量，一个车道上的累计轴次为:以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为5 129万次，进行半刚性基层层底拉应力验算时为7 807万次，设计弯沉值ld=17．2 mm。

上行线选取新庙至野芦沟段作为该段设计交通量，一个车道上的累计轴次为:以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为3 099万次，进行半刚性基层层底拉应力验算时为2 775万次，设计弯沉值ld=19．1 mm。

4)路面设计参数及路面结构确定。根据沿线地形地质、筑路材料以及交通量分析计算，确定各路面结构层厚度及材料设计参数，见表6。

依据现行规范及重载交通区要求进行路面结构组合设计，同时结合当地已建高速公路经验，路面结构确定如下:

a．主线路面结构。上面层:5 cm AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土;中面层:7 cm AC-20中粒式SBS改性沥青混凝土;下面层: 9 cm粗粒式沥青稳定碎石(ATB-30);封层:SBS改性热沥青同步碎石(不计厚度);透层:煤油稀释沥青或液体石油沥青;基层:34 cm水泥稳定碎石(上行线)(掺8%粉煤灰替换等量石屑);36 cm水泥稳定碎石(适用于起点至K27+360段下行线)(掺8%粉煤灰替换等量石屑);40 cm水泥稳定碎石(适用于K27+360至终点段下行线)(掺8%粉煤灰替换等量石屑);底基层:20 cm石灰粉煤灰稳定碎石。当主线路线纵坡大于2%时，在中面层添加抗车辙剂，抗车辙剂掺量为混合料总量的3‰。沥青层间设置粘层，沥青与基层间洒布透层油并设下封层。

表6　路面材料设计参数　MPa

b．主线构造物间距不大于200 m的短路基。上面层:5 cm AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土;中面层:7 cm AC-20中粒式SBS改性沥青混凝土;封层:SBS改性热沥青同步碎石(不计厚度);基层:25 cm水泥混凝土;底基层:20 cm贫混凝土;当路线纵坡大于2%时，基层水泥混凝土改为等厚度的露石水泥混凝土铺筑以增强层间粘结。本次路面设计同时考虑了结构层厚度、层间粘结问题、路面材料以及路线纵坡等实际问题，并结合国内外经验，合理进行了路面结构组合设计。

3　结语

重载交通是道路设计中一个普遍需要考虑的问题，为了延长道路的使用寿命和保障运营安全，必须从路面设计着手。本文结合工程实例，根据不同路段进行路面设计，针对重载交通从路面结构组合、材料选择等方面提出了适宜的路面结构。理论与实践均表明，本文提出的路面结构形式合理可行，能适应目前该道路重载、超载的交通状况，具有较高实用价值。

参考文献:

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［2］ 刘绍宁．重载交通沥青路面结构设计研究［J］．公路交通科技(应用技术版)，2007(9):41-43．

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［4］谭炯．重载交通长寿命沥青路面结构及材料设计研究［D］．长沙:长沙理工大学，2008．

［5］ 隋园园，刘斌，赵文姣．重载交通作用下沥青路面设计探讨［J］．山西建筑，2007，33(9):265-266．

［6］ 胡昌斌，黄晓明．重载交通沥青路面典型早期破损与成因分析［J］．福建建筑，2005(3):48-50．

中图分类号:U416．2

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0144-02

收稿日期:2016-04-08

作者简介:徐利梅(1983-)，女，硕士，工程师

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