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1、第十一章第十一章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计第十一章第十一章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计n n 第一节 概述n n 第二节 损坏形式与设计控制指标n n 第三节 路面结构组合设计n n 第四节 新建沥青路面结构层厚度设计n n 第五节 沥青路面改建设计第一节第一节 概述概述n n一、沥青路面结构设计内容与要求n n内容：原材料的调查与选择、沥青混合料配合比内容：原材料的调查与选择、沥青混合料配合比以及基层材料配合比设计、各项设计参数的测试以及基层材料配合比设计、各项设计参数的测试与选定、路面结构组合设计、路面结构层厚度验与选定、路面结构组合设计、路面结构层厚度验算以及路面结构方案的
2、比选等。对于高速公路和算以及路面结构方案的比选等。对于高速公路和一级公路，除了行车道路面外，路面设计还包括一级公路，除了行车道路面外，路面设计还包括路缘带、匝道、硬路肩、加减速车道、紧急停车路缘带、匝道、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区场面的设计，以及路面排水带、收费站和服务区场面的设计，以及路面排水系统设计等。系统设计等。n n要求：为汽车行驶提供快速、舒适、安全、稳定要求：为汽车行驶提供快速、舒适、安全、稳定的服务功能，并须满足设计交通量下应具有足够的服务功能，并须满足设计交通量下应具有足够的整体刚度（即承载能力）及各结构层的应力应的整体刚度（即承载能力）及各结构层的应力应变
3、的要求。变的要求。沥青路面技术指标 现代高等级道路沥青路面应符合下表11-1的各项技术要求。项项目目目目标值标值测试测试方法方法路面路面结结构构强强度度弯沉弯沉l ls sl ld d,及拉及拉应应力力 mm R R程序程序计计算算路表面平整度路表面平整度国国际际平整度指数平整度指数IRIIRI平整度平整度测试仪测试仪、多、多轮仪轮仪路表面抗滑性能路表面抗滑性能横向力系数横向力系数,构造深度构造深度横向力系数横向力系数SFC60,SFC60,铺铺砂法或激光法砂法或激光法沥沥青混合料高温青混合料高温稳稳定性定性动稳动稳定度定度6 60,0.70,0.7MPaMPa轮轮碾碾车辙试验车辙试验沥沥青混
4、合料低温抗裂性青混合料低温抗裂性能能极限拉极限拉应变应变0 0或或10,50mm/min10,50mm/min沥沥青混合料水青混合料水稳稳定性定性冻冻融劈裂融劈裂试验试验强强度比度比冻冻融劈裂融劈裂试验试验n n二、沥青路面结构设计的原则二、沥青路面结构设计的原则 沥沥青青路路面面结结构构设设计计的的原原则则1、根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件密切结合当地实践经验，将路基路面作为一个整体考虑，进行综合设计。2、遵循“因地制宜、合理选材 等原则进行路面设计方案的技术经济比较 3、结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果 4、充分考虑沿线环境的保护、自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员
5、的健康与安全 6、对于地处不良地基的路段，路面结构可以遵循“一次设计，分期修建”的方案 5、尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案 n n三、沥青路面结构设计方法三、沥青路面结构设计方法n n沥青路面结构设计方法可分为沥青路面结构设计方法可分为经验和半经验法及解析（或经验和半经验法及解析（或理论）法理论）法两大类型。两大类型。n n（一）经验和半经验法（一）经验和半经验法n n经验和半经验法是以已往的修建和使用经验为基础。经验和半经验法是以已往的修建和使用经验为基础。n n如果路面结构的材料、环境和受荷条件同经验和半经验法如果路面结构的材料、环境和受荷条件同经验和半经验法制定时所依据的相
6、似，那么按此方法设计的路面结构可以制定时所依据的相似，那么按此方法设计的路面结构可以得到满意的使用效果。得到满意的使用效果。n n由于环境条件的差异、轴载和交通量的迅速增长、新材料由于环境条件的差异、轴载和交通量的迅速增长、新材料的涌现，不断地提出把经验关系式外延的要求，经验和半的涌现，不断地提出把经验关系式外延的要求，经验和半经验法就不再适用。经验法就不再适用。n n（二）解析（或理论）法n n解析法是以结构分析为基础，按设计荷载所产生的应力、解析法是以结构分析为基础，按设计荷载所产生的应力、应变和位移量不超过路面任意结构层中材料所容许的范应变和位移量不超过路面任意结构层中材料所容许的范围，
7、来选择和确定铺面结构层的组合及其尺寸。围，来选择和确定铺面结构层的组合及其尺寸。n n这类设计方法的特征是：这类设计方法的特征是：选择一个合适的力学模型来选择一个合适的力学模型来代替现实的路面结构，寻求此模型中应力、应变和位移代替现实的路面结构，寻求此模型中应力、应变和位移方程的解；方程的解；表征各结构层中的材料在相应的环境和加表征各结构层中的材料在相应的环境和加载条件下的力学性质；载条件下的力学性质；定义以基本的应力、应变和位定义以基本的应力、应变和位移量表示的设计标准（或指标）；移量表示的设计标准（或指标）；用简便的方式表示用简便的方式表示设计体系和步骤。设计体系和步骤。n n我国的沥青路
8、面结构设计是以我国的沥青路面结构设计是以解析法解析法为的设计方法，为的设计方法，然然而，由于影响因素复杂、材料和结构性质的变异性大，而，由于影响因素复杂、材料和结构性质的变异性大，对荷载和环境的影响认识得还不够充分，结构分析和使对荷载和环境的影响认识得还不够充分，结构分析和使用性能之间尚未建立起定量的内在联系，采用解析法设用性能之间尚未建立起定量的内在联系，采用解析法设计路面结构还存在着许多不足，需要依赖经验予以补充。计路面结构还存在着许多不足，需要依赖经验予以补充。第二节第二节 损坏形式与设计控制指标损坏形式与设计控制指标n n一、沥青路面的损坏形式一、沥青路面的损坏形式n n常见的沥青路面
9、破损类型有如下四类：常见的沥青路面破损类型有如下四类：n n裂缝类破损裂缝类破损：包括龟裂、块裂及各类单根裂缝等；：包括龟裂、块裂及各类单根裂缝等；n n变形类破损变形类破损：包括车辙、沉陷、拥包、波浪等；：包括车辙、沉陷、拥包、波浪等；n n松散类破损松散类破损：包括掉粒、松散、剥落、脱皮等引起的集料：包括掉粒、松散、剥落、脱皮等引起的集料 n n 散失、坑槽等；散失、坑槽等；n n其他破损其他破损：包括泛油、磨光（抗滑性能差）等。：包括泛油、磨光（抗滑性能差）等。n n（一）裂缝（一）裂缝裂缝裂缝横向裂缝横向裂缝 纵向裂缝纵向裂缝 网状裂缝网状裂缝 由单根裂缝发展而引起由单根裂缝发展而引起
10、，春融期间反复的冻融交替等原因春融期间反复的冻融交替等原因 荷载型裂缝荷载型裂缝 非荷载型裂缝非荷载型裂缝 横向裂缝的主要形式横向裂缝的主要形式；形成原因复杂形成原因复杂，最主要的是温缩裂缝和半刚性基层最主要的是温缩裂缝和半刚性基层开裂引起的反射性裂缝开裂引起的反射性裂缝 路面承载能力下降、强度不足以路面承载能力下降、强度不足以承担车辆荷载或者反复循环荷载作承担车辆荷载或者反复循环荷载作用引起的疲劳所产生用引起的疲劳所产生 产生的原因多种：荷载作用过大，承载能力不足产生的原因多种：荷载作用过大，承载能力不足，纵向接缝没有做好纵向接缝没有做好，车辙裂缝，车辙裂缝 等等n n（二）车辙n n 车辙
11、是渠化交通的高等级道路沥青路面的主要车辙是渠化交通的高等级道路沥青路面的主要损坏形式之一。在正常情况下，沥青路面的车辙损坏形式之一。在正常情况下，沥青路面的车辙有三种类型（或三种机理）。有三种类型（或三种机理）。n n（1 1）第一种类型是由路面基层及路基变形引起的。）第一种类型是由路面基层及路基变形引起的。发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形永久性变形 ，宽度较大，两侧没有隆起现象，横，宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面呈断面呈“V”“V”形形 n n（2 2）第二种类型是在温度较高的季节，经车辆反）第二种类型是在温度较高的季节，经车
12、辆反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成的复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成的沥青混凝土的侧向流动变形。出现侧向隆起，成沥青混凝土的侧向流动变形。出现侧向隆起，成“W”“W”形车辙。形车辙。n n（3 3）第三种类型是轮胎（冬季埋钉）形成的磨损）第三种类型是轮胎（冬季埋钉）形成的磨损性车辙，主要发生在冰雪严重的寒冷地区。性车辙，主要发生在冰雪严重的寒冷地区。（三）水损害水损害是指沥青路面在水的作用下，沥青逐渐丧失水损害是指沥青路面在水的作用下，沥青逐渐丧失与矿料的粘结力，从集料表面脱落，在车辆的作用与矿料的粘结力，从集料表面脱落，在车辆的作用下沥青面层呈现松散状态，以致集料从路面脱落
13、形下沥青面层呈现松散状态，以致集料从路面脱落形成坑槽。成坑槽。造成沥青路面的水损害的原因是多方面的，其主要表现为以造成沥青路面的水损害的原因是多方面的，其主要表现为以下几方面下几方面：（1 1）沥青混合料的空隙率较大，施工时压实不足，更使空）沥青混合料的空隙率较大，施工时压实不足，更使空 隙率变大。隙率变大。（2 2）许多路面没有考虑设置完善的路面内部排水结构体系。）许多路面没有考虑设置完善的路面内部排水结构体系。（3 3）使用了与沥青粘附性不好甚至很差的中性或者酸性石）使用了与沥青粘附性不好甚至很差的中性或者酸性石 料，界面上容易为水浸入，降低粘附性。料，界面上容易为水浸入，降低粘附性。n
14、n（四）表面功能下降n n沥青路面在使用过程中，在车轮反复滚动摩擦的作用下，沥青路面在使用过程中，在车轮反复滚动摩擦的作用下，集料表面被逐渐磨光，有时还伴有沥青的不断上翻、泛油，集料表面被逐渐磨光，有时还伴有沥青的不断上翻、泛油，导致沥青面层表面光滑，尤其在雨季常会因此而酿成车祸。导致沥青面层表面光滑，尤其在雨季常会因此而酿成车祸。n n采用敏感性比较大的沥青混合料级配类型有关。采用敏感性比较大的沥青混合料级配类型有关。n n（五）松散和坑槽n n由于面层材料组合不当或施工质量差，结合料含量太少或由于面层材料组合不当或施工质量差，结合料含量太少或粘结力不足，使面层混合料的集料间失去粘结而成片散
15、开，粘结力不足，使面层混合料的集料间失去粘结而成片散开，称为松散。称为松散。n n网裂的后期，碎块被行车荷载继续碾碎，并被带离路面形网裂的后期，碎块被行车荷载继续碾碎，并被带离路面形成坑槽。成坑槽。n n原因：沥青与矿料之间的粘附性较差，混合料加热温度过原因：沥青与矿料之间的粘附性较差，混合料加热温度过高高 ，沥青老化。，沥青老化。二、设计控制指标n n由于沥青路面损坏模式的多样化，各种损坏对路面使用性由于沥青路面损坏模式的多样化，各种损坏对路面使用性能有不同性质和程度的影响，沥青路面设计不能像其他结能有不同性质和程度的影响，沥青路面设计不能像其他结构物的设计那样，仅选用一种损坏模式作为临界状
16、态和选构物的设计那样，仅选用一种损坏模式作为临界状态和选用单一的指标作为设计标准，而必须是多种临界状态和多用单一的指标作为设计标准，而必须是多种临界状态和多项设计标准。项设计标准。n n在沥青路面的各项损坏模式中，有些损坏是由于面层材料在沥青路面的各项损坏模式中，有些损坏是由于面层材料的组成不当或者施工和养护质量欠佳所引起的（如松散和的组成不当或者施工和养护质量欠佳所引起的（如松散和泛油等），它不属于结构设计考虑的范围；有些损坏（如泛油等），它不属于结构设计考虑的范围；有些损坏（如沉陷）在通常情况下，通过采用改善路基水温状况和加设沉陷）在通常情况下，通过采用改善路基水温状况和加设垫层以减小路基
17、应力等结构组合措施，完全可以避免出现；垫层以减小路基应力等结构组合措施，完全可以避免出现；还有些损坏（如反射裂缝）则通过采取与荷载、温度或材还有些损坏（如反射裂缝）则通过采取与荷载、温度或材料特性相适应的材料组成设计和结构措施可以使之避免出料特性相适应的材料组成设计和结构措施可以使之避免出现或减轻其危害程度。现或减轻其危害程度。n n通常认为：通常认为：疲劳开裂、车辙（永久变形）和低温开裂疲劳开裂、车辙（永久变形）和低温开裂是导是导致路面结构破坏的三项最主要的损坏模式，在结构设计中致路面结构破坏的三项最主要的损坏模式，在结构设计中应予着重考虑。应予着重考虑。：（一）疲劳开裂n n 路面材料在出
18、现疲劳开裂前所能承受的荷载重复作路面材料在出现疲劳开裂前所能承受的荷载重复作用次数，称为疲劳寿命。疲劳寿命的大小，与组成材料用次数，称为疲劳寿命。疲劳寿命的大小，与组成材料的特性、环境条件（温度）以及路面所受到重复应变的特性、环境条件（温度）以及路面所受到重复应变（或应力）级位的大小有关。（或应力）级位的大小有关。n n 以疲劳开裂作为临界状态的设计，可以选用沥青层以疲劳开裂作为临界状态的设计，可以选用沥青层底面的拉应变（或拉应力）作为设计指标，以标准轴载底面的拉应变（或拉应力）作为设计指标，以标准轴载在当量疲劳温度时产生的沥青层底面拉应变（或拉应力）在当量疲劳温度时产生的沥青层底面拉应变（或
19、拉应力）不大于该材料在该温度条件下的容许疲劳拉应变（或拉不大于该材料在该温度条件下的容许疲劳拉应变（或拉应力）作为设计标准。应力）作为设计标准。n n 无机结合料稳定类基层，由于刚度较大（相对于垫无机结合料稳定类基层，由于刚度较大（相对于垫层或土基）而易出现较大的径向拉应力，应控制其底面层或土基）而易出现较大的径向拉应力，应控制其底面的最大拉应力不大于基层材料的容许疲劳拉应力，以免的最大拉应力不大于基层材料的容许疲劳拉应力，以免产生疲劳开裂并导致面层断裂。产生疲劳开裂并导致面层断裂。n n（二）路表回弹弯沉n n路表面在荷载作用下的回弹弯沉量，反映了路基路表面在荷载作用下的回弹弯沉量，反映了路
20、基路面结构的整体刚度。弯沉的大小路面结构的整体刚度。弯沉的大小与路面的使用与路面的使用状态（疲劳开裂和塑性变形量）之间存在着一定状态（疲劳开裂和塑性变形量）之间存在着一定的内在关系；回弹弯沉量越大，相应的塑性变形的内在关系；回弹弯沉量越大，相应的塑性变形量也越大，而出现疲劳开裂的机率越高（亦即，量也越大，而出现疲劳开裂的机率越高（亦即，能承受的轴载作用次数越小）。能承受的轴载作用次数越小）。n n根据路面使用状态和使用年限的要求，可以确定根据路面使用状态和使用年限的要求，可以确定一次荷载（标准轴载）作用下路面的容许回弹弯一次荷载（标准轴载）作用下路面的容许回弹弯沉量。沉量。n n路面以回弹弯沉
21、作为设计指标时，是以路基路面路面以回弹弯沉作为设计指标时，是以路基路面结构表面在双圆均布荷载作用下轮隙中心处的实结构表面在双圆均布荷载作用下轮隙中心处的实测路表弯沉值小于或等于设计弯沉值作为确定沥测路表弯沉值小于或等于设计弯沉值作为确定沥青路面结构厚度的设计标准。青路面结构厚度的设计标准。n n（三）车辙（永久变形）n n车辙是路基和路面各结构层在荷载反复作用下产车辙是路基和路面各结构层在荷载反复作用下产生的塑性变形的累积。车辙的深度与重复应力的生的塑性变形的累积。车辙的深度与重复应力的大小、作用次数、路基和路面各结构层材料的模大小、作用次数、路基和路面各结构层材料的模量以及温度状况有关。量以
22、及温度状况有关。n n以车辙作为临界状态的设计方法，选用车辙深或以车辙作为临界状态的设计方法，选用车辙深或永久变形量作为指标，限定设计年限内的累积车永久变形量作为指标，限定设计年限内的累积车辙深或永久变形量不超出行驶质量和行车安全所辙深或永久变形量不超出行驶质量和行车安全所容许的车辙深或永久变形量。容许的车辙深或永久变形量。n n（四）低温开裂n n与荷载因素无关、适用于寒冷地区。温度下降时，与荷载因素无关、适用于寒冷地区。温度下降时，面层材料因收缩受阻而产生的温度应力不大于该面层材料因收缩受阻而产生的温度应力不大于该温度下沥青材料的抗拉强度。温度下沥青材料的抗拉强度。n n还应在抗滑性和平整
23、度方面另外提出设计标准还应在抗滑性和平整度方面另外提出设计标准 第三节第三节 路面结构组合设计路面结构组合设计n n沥青路面是多层次结构物。沥青路面是多层次结构物。n n结构组合设计是路面结构设计中的重要组成部分，结构组合设计是路面结构设计中的重要组成部分，在设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状在设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状况的调查。况的调查。n n根据当地材料供应情况，确定满足密实、抗滑、根据当地材料供应情况，确定满足密实、抗滑、耐久的路面结构方案，合理设计各层路面结构，耐久的路面结构方案，合理设计各层路面结构，满足使用要求。满足使用要求。n n沥青路面结构层次的合理选择和安
24、排，是整个路沥青路面结构层次的合理选择和安排，是整个路面结构是否能在设计使用年限内承受行车荷载和面结构是否能在设计使用年限内承受行车荷载和自然因素的共同作用，同时又能发挥各结构层的自然因素的共同作用，同时又能发挥各结构层的最大效能，使整个路面结构经济合理的关键。最大效能，使整个路面结构经济合理的关键。一、沥青路面典型结构形式n n根据基层类型，沥青路面结构可组合成四种典型根据基层类型，沥青路面结构可组合成四种典型结构形式：结构形式：（1 1）半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面在半刚性基层上设在半刚性基层上设有较薄的沥青层结构。有较薄的沥青层结构。（2 2）柔性路面柔性路面各结构层由沥青混合料
25、，或沥各结构层由沥青混合料，或沥青贯入碎石、或冷拌沥青混合料、级配碎石、砂青贯入碎石、或冷拌沥青混合料、级配碎石、砂砾等柔性材料组成，无半刚性材料层的结构类型。砾等柔性材料组成，无半刚性材料层的结构类型。（3 3）刚性基层沥青路面刚性基层沥青路面采用贫混凝土、混凝采用贫混凝土、混凝土等基层的沥青路面。土等基层的沥青路面。（4 4）混合基层沥青路面混合基层沥青路面在半刚性材料或刚性在半刚性材料或刚性材料层与沥青面层之间设置柔性基层的路面结构。材料层与沥青面层之间设置柔性基层的路面结构。n n二、结构组合设计原则n n根据实践经验和理论分析，结构组合时宜考虑下根据实践经验和理论分析，结构组合时宜考
26、虑下述几方面的原则：述几方面的原则：（1 1）按道路的等级及交通繁重程度选择面层的类）按道路的等级及交通繁重程度选择面层的类 型和厚度；型和厚度；（2 2）满足对各结构层（面层、基层和垫层）的相）满足对各结构层（面层、基层和垫层）的相 关功能要求；关功能要求；（3 3）适应各结构层的荷载应力分布特性；）适应各结构层的荷载应力分布特性；（4 4）要顾及各结构层本身的结构特性；）要顾及各结构层本身的结构特性；（5 5）考虑当地水文状况的不利影响；）考虑当地水文状况的不利影响；（6 6）选择适当的结构层数和层厚，以便利施工；）选择适当的结构层数和层厚，以便利施工；（7 7）协调行车道与路肩部分的铺面
27、结构，考虑表）协调行车道与路肩部分的铺面结构，考虑表 面水和结构内部自由水的疏导和排放；面水和结构内部自由水的疏导和排放；（8 8）顾及当地的使用经验、已有习惯和施工技术）顾及当地的使用经验、已有习惯和施工技术 水平。水平。n n三、结构组合设计方法n n（一）按各结构层功能及其使用要求选择结构层次（一）按各结构层功能及其使用要求选择结构层次（一）按各结构层功能及其使用要求选择结构层次（一）按各结构层功能及其使用要求选择结构层次 n n 1、面层n n面层是直接承受轮荷载反复作用和各种自然因素影面层是直接承受轮荷载反复作用和各种自然因素影响，并将荷载传递到基层以下的结构层，面层响，并将荷载传递
28、到基层以下的结构层，面层应满应满足表而功能性和结构性的使用要求。足表而功能性和结构性的使用要求。n n面层一般为单层、双层。双层结构称为表面层、下面层一般为单层、双层。双层结构称为表面层、下面层；若采用三层结构可称表面层、中面层、下面面层；若采用三层结构可称表面层、中面层、下面层。层。n n沥青路面表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定沥青路面表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能，同时应具用高温抗车辙、抗低温耐久的服务功能，同时应具用高温抗车辙、抗低温开裂、抗老化等品质。开裂、抗老化等品质。旧路面可加设磨耗层以改善旧路面可加设磨耗层以改善表面服务功能。中、下面层应密实、基本不透水，
29、表面服务功能。中、下面层应密实、基本不透水，并具有高温抗车辙、抗剪切、抗疲劳的力学性能。并具有高温抗车辙、抗剪切、抗疲劳的力学性能。n n沥青面层分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、沥青面层分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、沥青贯入式、沥青表面处治与稀浆封层等几种类型。沥青贯入式、沥青表面处治与稀浆封层等几种类型。2、基层与底基层n n沥青路面面层下设置基层的主要作用有以下几个沥青路面面层下设置基层的主要作用有以下几个方面：方面：n n承受行车荷载的作用，它作为道路的主要承重承受行车荷载的作用，它作为道路的主要承重层和面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层和面层一起将车轮荷载的反复作用传布
30、到底基层、垫层和土基；层、垫层和土基；n n增加道路整体强度和面层的疲劳抗力，防止或增加道路整体强度和面层的疲劳抗力，防止或减轻面层裂缝的出现；减轻面层裂缝的出现；n n缓解土基不均匀冻胀或不均匀体积变形对面层缓解土基不均匀冻胀或不均匀体积变形对面层的不利影响；的不利影响；n n为面层施工机械提供稳定的行驶面和工作面。为面层施工机械提供稳定的行驶面和工作面。n n基层要求基层要求:具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区具有一定的抗冻性；高级路面下的半刚性基层应具有一定的抗冻性；高级路面下的半刚性基层应具有较小的收缩变形和较强的抗冲刷能力；表面具有较小的收缩变形和较
31、强的抗冲刷能力；表面平整、密实，拱度与面层一致，高程符合要求。平整、密实，拱度与面层一致，高程符合要求。n n底基层是设置在基层之下并与面层、基层一起承底基层是设置在基层之下并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用的次要承重层，因此，对底受车轮荷载反复作用的次要承重层，因此，对底基层材料的技术指标要求可比基层材料略低，底基层材料的技术指标要求可比基层材料略低，底基层也可分为上、下底基层。基层也可分为上、下底基层。n n基层、底基层设计应贯彻就地取材、就近取材的基层、底基层设计应贯彻就地取材、就近取材的原则，认真做好当地材料的调查，根据交通量及原则，认真做好当地材料的调查，根据交通量及其组成、气候
32、条件、筑路材料以及路基水文状况其组成、气候条件、筑路材料以及路基水文状况等因素，选择技术可靠、经济合理的结构。等因素，选择技术可靠、经济合理的结构。n n基层可选用无机结合料稳定类或沥青混合料、粒基层可选用无机结合料稳定类或沥青混合料、粒料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒士类或粒料方材料，可采用无机结合料稳定细粒士类或粒料类等。类等。n n基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及
33、有利于施工等因素选择各结构层的厚度。能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层的材料变化不宜过于频繁，应有利于施各结构层的材料变化不宜过于频繁，应有利于施工组织、管理与质量控制。工组织、管理与质量控制。n n3 3、垫层、垫层n n垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污及减下层间模量比、降低半刚性底基层拉应力防冻、防污及减下层间模量比、降低半刚性底基层拉应力的作用。为排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结的作用。为排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态。构处于干燥或中湿状态。n n下列
34、情况下的路基应设置垫层：下列情况下的路基应设置垫层：地下水位高，排水不良，地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段；路基经常处于潮湿、过湿状态的路段；排水不良的土质排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼盼等水文不良的岩石挖方路段；季路堑，有裂隙水、泉眼盼等水文不良的岩石挖方路段；季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻层的路段；基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。层的路段；基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。n n垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料，垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料
35、，以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层，或为隔断地等。为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层，或为隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。垫层下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。垫层应与路基同宽，其最小厚度为应与路基同宽，其最小厚度为15cm15cm。n n一般来说，面层、基层（底基层）和垫层是路面结构层的一般来说，面层、基层（底基层）和垫层是路面结构层的基本组成，各级道路应根据具体情况设置必要的结构层，基本组成，各级道路应根据具体情况设置必要的结构层，但是，对三、四级公路最
36、少也不得低于两层，即面层和基但是，对三、四级公路最少也不得低于两层，即面层和基层。层。n n4 4、路（土）基、路（土）基 n n路（土）基，特别是路床部分，是路面结构的支承体。路（土）基，特别是路床部分，是路面结构的支承体。n n路面对路（土）基的基本要求是密实、均匀和水稳定。路面对路（土）基的基本要求是密实、均匀和水稳定。n n应采取各项技术措施，以减少土基的不均匀变形：应采取各项技术措施，以减少土基的不均匀变形：n n（1 1）对于软弱地基，应进行加固处理以减少工后沉降量）对于软弱地基，应进行加固处理以减少工后沉降量（残余沉降量）和不均匀沉降量；（残余沉降量）和不均匀沉降量；n n（2
37、2）对潮湿、过湿路基或软弱路基的上部，采用低剂量）对潮湿、过湿路基或软弱路基的上部，采用低剂量无机结合料（石灰、水泥）稳定或者换填砂（砂砾）、碎无机结合料（石灰、水泥）稳定或者换填砂（砂砾）、碎石等粒料，以保障路床部分土的强度和水稳定性；路床顶石等粒料，以保障路床部分土的强度和水稳定性；路床顶面的回弹模量值应不小于面的回弹模量值应不小于30MPa30MPa或不小于或不小于25MPa25MPa；n n（3 3）选用优质填料，合理安排填筑顺序，以避免或减轻）选用优质填料，合理安排填筑顺序，以避免或减轻膨胀和收缩引起的不均匀变形；膨胀和收缩引起的不均匀变形；n n（4 4）适当控制压实时的含水量，按
38、要求压实度进行充分）适当控制压实时的含水量，按要求压实度进行充分压实，以提供塑性变性小且支承均匀的土基；压实，以提供塑性变性小且支承均匀的土基；n n（5 5）充分考虑路基地表和地下排水，以改善土基的水文）充分考虑路基地表和地下排水，以改善土基的水文状况。状况。n n（二）按各结构层的应力分布特性n n作用在路面上的行车荷载，通常包括垂直力和水平力。作用在路面上的行车荷载，通常包括垂直力和水平力。n n路面在垂直力作用下，内部产生的力和应变随深度向下而递减。路面在垂直力作用下，内部产生的力和应变随深度向下而递减。n n水平力作用产生的应力、应变，随深度递减的速率更快。因此，水平力作用产生的应力
39、、应变，随深度递减的速率更快。因此，对各层材料的强度和刚度的要求也可随深度的增大而相应降低。对各层材料的强度和刚度的要求也可随深度的增大而相应降低。n n路面各结构层如按强度刚度自上而下递减的方式组合，则既能充路面各结构层如按强度刚度自上而下递减的方式组合，则既能充分发挥各结构层材料的能力，又能充分利用当地材料充当底基层分发挥各结构层材料的能力，又能充分利用当地材料充当底基层或基层，从而降低造价，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。或基层，从而降低造价，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。n n采用递减规律组合路面结构层次时，还须注意相邻结构层之间的采用递减规律组合路面结构层次时，还须注意相邻
40、结构层之间的刚度不能相差过大。刚度不能相差过大。n n上下两层的相对刚度比过大时，上层底面将出现较大的弯拉应力上下两层的相对刚度比过大时，上层底面将出现较大的弯拉应力（或弯拉应变）。此值一旦超过上层材料的抗拉强度（或抗拉应（或弯拉应变）。此值一旦超过上层材料的抗拉强度（或抗拉应变）时，上层将产生开裂。变）时，上层将产生开裂。n n根据应力分析和设计经验，沥青路面基层与面层之间的模量比不根据应力分析和设计经验，沥青路面基层与面层之间的模量比不宜大于宜大于3 3；基层与底基层之间的模量比不宜大于；底基层与土基；基层与底基层之间的模量比不宜大于；底基层与土基之间模量比不大于之间模量比不大于1010。
41、（三）选用适当的层厚和层数n n各各类类结结构构层层，应应按按所所用用材材料料的的规规格格（公公称称最最大大粒粒径径）和和施施工工工工艺艺（摊摊铺铺、压压实实和和整整修修）的的要要求求，有有一一最最小小厚厚度度的的规规定定，低低于于此此厚厚度度就就不不能能形形成成稳稳定定而而有有效效的的结结构构层层次次。各各沥沥青青层层的的厚厚度度应应与与混混合合料料的的公公称称最最大大粒粒径径相相匹匹配配，一一般般沥沥青青层层的的最最小小压压实实厚厚度度不不宜宜小小子子混混合合料料公公称称最最大大粒粒径径的的2.532.53倍倍，对对断断级级配配或或以以粗粗集集料料为为主主的的嵌嵌挤挤型型级级配配的的沥沥青
42、青混混合合料料，其其一一层层压压实实最最小小厚厚度度不不宜宜小小于于公公称称最最大大粒粒径的倍，以利于辗压密实，提高其耐久性、水稳性。径的倍，以利于辗压密实，提高其耐久性、水稳性。n n沥青层最小厚度和适宜厚度应符合教材表沥青层最小厚度和适宜厚度应符合教材表112112的要求。的要求。n n为便于施工，路面结构层的层数不宜过多。同时，各结为便于施工，路面结构层的层数不宜过多。同时，各结构层的适宜厚度应按压实机具所能达到的效果选定。适构层的适宜厚度应按压实机具所能达到的效果选定。适宜的结构层厚度需结合材料供应、施工工艺并按该表的宜的结构层厚度需结合材料供应、施工工艺并按该表的规定确定，从强度要求
43、和造价考虑，宜自上而下由薄到规定确定，从强度要求和造价考虑，宜自上而下由薄到厚。厚。沥青层厚度应根据公路等级、交通量和交通组成、沥青层厚度应根据公路等级、交通量和交通组成、气候条件以及所选路面结构类型等因素拟定：气候条件以及所选路面结构类型等因素拟定：n n（l l）当采用半刚性基层沥青路面时，高速公路、一级公路的沥青）当采用半刚性基层沥青路面时，高速公路、一级公路的沥青层厚度宜为层厚度宜为120180mm120180mm；二级公路的沥青层厚度宜为；二级公路的沥青层厚度宜为60l20mm60l20mm；三级公路的沥青层厚度宜为；三级公路的沥青层厚度宜为3050mm3050mm（拌和法）（拌和法
44、）或或l530mml530mm（层铺法表处）；四级公路的沥青层厚度宜（层铺法表处）；四级公路的沥青层厚度宜1030mm1030mm。n n（2 2）当采用柔性（基层）路面结构时，面层宜设计）当采用柔性（基层）路面结构时，面层宜设计100l20mm100l20mm双层式，其下设沥青混合料、贯入式碎石、级配碎双层式，其下设沥青混合料、贯入式碎石、级配碎石等柔性材料层。沥青厚度应根据公路等级、交通量等具体情况石等柔性材料层。沥青厚度应根据公路等级、交通量等具体情况计算而定。计算而定。n n（3 3）采用贫混凝土（刚性基层）沥青路面时宜设计）采用贫混凝土（刚性基层）沥青路面时宜设计100l80mm10
45、0l80mm沥青层，当采取防止反射裂缝措施时，沥青层可适沥青层，当采取防止反射裂缝措施时，沥青层可适当减薄。当减薄。n n（4 4）当采用混合式（基层）沥青路面时，面层宜设计）当采用混合式（基层）沥青路面时，面层宜设计100120mm100120mm双层式，其下设柔性基层。柔性基层，可为单层双层式，其下设柔性基层。柔性基层，可为单层或双层，厚度宜为或双层，厚度宜为80180mm80180mm。（四）要考虑各类结构层的特点与相邻层次之间的互相联系n n路面结构层通常是用密实级配、嵌挤以及形成板体等方式构成的，路面结构层通常是用密实级配、嵌挤以及形成板体等方式构成的，由于各类结构层材料具有不同的特
46、性，因而如何构成具有要求强由于各类结构层材料具有不同的特性，因而如何构成具有要求强度和刚度并且稳定的结构层是设计和施工都必须注意的问题。度和刚度并且稳定的结构层是设计和施工都必须注意的问题。n n在组合时应注意相邻层次的互相影响，采取措施限制或消除所产在组合时应注意相邻层次的互相影响，采取措施限制或消除所产生的不利影响。如在半刚性基层上修建沥青面层时，由于基层材生的不利影响。如在半刚性基层上修建沥青面层时，由于基层材料的干缩或低温收缩而开裂，会导致面层也相应地出现反射裂缝。料的干缩或低温收缩而开裂，会导致面层也相应地出现反射裂缝。n n在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒在
47、潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒类材料，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层类材料，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层损坏。损坏。n n对半刚性基层宜采取以下措施减少低温缩裂、防止反射裂缝：对半刚性基层宜采取以下措施减少低温缩裂、防止反射裂缝：n n选用骨架密实型半刚性基层，并严格控制细料含量、水泥剂量、选用骨架密实型半刚性基层，并严格控制细料含量、水泥剂量、含水量；含水量；n n采用混合式沥青路面结构；采用混合式沥青路面结构；n n在刚性基层上设置改性沥青应力吸收膜或应力吸收层。在刚性基层上设置改性沥青应力吸收膜或应力吸收层。n n（五）垫层与
48、防冻层设计（五）垫层与防冻层设计 当路基处于潮湿、过湿路段，应设置排水垫层当路基处于潮湿、过湿路段，应设置排水垫层 ；当路线通过潮当路线通过潮湿、软弱地基，应换填湿、软弱地基，应换填2040cm2040cm厚的砂砾等透水材料，或掺厚的砂砾等透水材料，或掺入无机结合料固化剂等处理地基入无机结合料固化剂等处理地基2030cm2030cm厚使其加固稳定，厚使其加固稳定，并根据实测资料适当提高路基回弹模量设计值。并根据实测资料适当提高路基回弹模量设计值。在冰冻地区潮在冰冻地区潮湿、过湿路段应加设防冻层，进行防冻层验算。湿、过湿路段应加设防冻层，进行防冻层验算。n n垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣
49、、矿渣等；粒料以及垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等；粒料以及水泥或石灰煤渣稳定类，石灰粉煤灰稳定类等。水泥或石灰煤渣稳定类，石灰粉煤灰稳定类等。n n（l l）防冻垫层应采用透水性好的粒料类材料，通过筛孔颗粒含）防冻垫层应采用透水性好的粒料类材料，通过筛孔颗粒含量不宜大于量不宜大于5%5%。采用煤渣时，小于。采用煤渣时，小于2mm2mm的颗粒含量不宜大于的颗粒含量不宜大于20%20%。垫层厚度视具体情况而定，一般。垫层厚度视具体情况而定，一般l525cml525cm，防冻层宜，防冻层宜根据需要设计。根据需要设计。n n（2 2）采用碎石和砂砾垫层时，最大粒径应与结构层厚度相协）采用
50、碎石和砂砾垫层时，最大粒径应与结构层厚度相协调，一般最大粒径应不超过结构层厚度的调，一般最大粒径应不超过结构层厚度的l/2l/2，以保证形成骨架，以保证形成骨架结构，提高结构层的稳定结构，提高结构层的稳定 性。颗粒组成应符合规定的要求。性。颗粒组成应符合规定的要求。n n（3 3）为防止路基污染粒料垫层或为隔断地下水的影响，可在）为防止路基污染粒料垫层或为隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料的隔离层。路基顶面设土工合成材料的隔离层。防冻层厚度检验n n季节性冰冻地区各级公路的中湿、潮湿路段，设计时应进行防冻厚度检验。n n根据交通量计算结构层总厚度应不小于教材表117最小防冻厚度的规定