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1、沥青路面的结构设计沥青路面的结构设计August 2011 August 2011 陈海桂陈海桂 路面结构组成路面结构组成 1 1沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。2 2面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由一至三层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。3 3基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传播到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。4 4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，起次要
2、承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。5 5基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底基层。6 6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、防污等作用。沥青面层沥青面层1 1 沥青面层的技术要求沥青面层的技术要求 为了给汽车运输提供安全、快速、舒适的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗滑、耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨水渗入基层的功能。2 2 沥青面层分类及适用范围沥青面层分类及适用范围 沥青面层分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥
3、青碎石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治五种类型。沥青混凝土适用于做各级公路的沥青路面面层。对高速公路、一级公路的表面层、中面层、下面层应采用沥青混凝土：二级公路的表面层宜用沥青混凝土。沥青贯入式路面：沥青贯入式路面：指的是用沥青贯入碎(砾)石作基层、联结层、面层的路面。即在初步压实的碎石(或破碎砾石)上，分层浇洒沥青、撒布嵌缝料，或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层，经压实而成的沥青面层。热拌沥青碎石适用于做二级及二级以下公路的面层、柔性路面的上基层以及调平层 乳化沥青碎石混合料适用于做三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。沥青贯入式碎石适用于做二级及二级以下公路的沥青面
4、层。若沥青贯入碎石设在沥青混凝土层与半刚性基层、粒料基层之间时，沥青贯入式碎石应不撤封层料，也不做上封层。沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。封层：封层：为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面层下面、基层表面的称为下封层。根据道路的实际情况，选择铺筑合适的封层，并不是所有的沥青道路都需要做封层。3 选择沥青选择沥青 高速公路、一级公路的沥青路面，应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青，以及经过试验论证、行之有效的改性沥青。二级及二级以下公路的沥青路面，可采
5、用符合“中、轻交通道路石油沥青技术要求”的沥青或改性沥青.4集料的技术要求集料的技术要求5 各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合公路沥青路面施工技术规范(JTJ 032)的有关规定。5 5 沥青路面抗滑性能沥青路面抗滑性能 高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能，其抗滑性能应符合下表的要求。二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施，以提高路面抗滑性能。抗滑标准抗滑标准(p519)(p519)公路等公路等级级竣工竣工验验收收值值横向力系数横向力系数SFC摆值摆值Fb（BPN）构造深度构造深度TC（mm）高速公路高速公路一一级级公路公路54450.55 设计时应根据公路
6、等级、交通量及其组成、沥青品种和质量以及气候条件等因素，按照半刚性基层上沥青层推荐厚度如下表，综合论证地选用。若交通量较小或选用经实践证明行之有效的改性沥青，可选用推荐沥青层厚度的低值或中值。公公 路路 等等 级级沥青层推荐厚度沥青层推荐厚度(cm)公公 路路 等等 级级沥青层推荐厚度沥青层推荐厚度(cm)高速公路高速公路1218三级公路三级公路24一级公路一级公路1015四级公路四级公路12.5二级公路二级公路5l0半刚性基层上沥青层推荐厚度半刚性基层上沥青层推荐厚度沥青层厚度沥青层厚度 基层、底基层基层、底基层1基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区还应具有一定的抗冻性。2高级路
7、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。3基层、底基层结构设计应贯彻就地取材的原则，认真做好当地材料的调查，根据不同公路等级、交通量对基层、底基层的技术要求，选择技术可靠、经济合理的基层、底基层结构。4一般公路的基层宽度每侧宜比面层宽出25cm，底基层每侧宜比基层宽15cm.在多雨地区，透水性好的粒料底基层，宜铺至路基全宽，以利于排水。垫层垫层1.1.垫层的设置原则垫层的设置原则 处于下列状况的路基应设置垫层，以排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态。(1)地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。(2)排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水
8、文不良的岩石挖方路段。(3)季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设置防冻垫层的路段。(4)基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。2 垫层材料垫层材料 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粗粒土，石灰粉煤灰稳定粗粒土等。若采用粗砂砂砾料时，通过0.074mm筛孔的颗粒含量不应大于5。采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20。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。3 垫层宽度垫层宽度 高速公路、一、二级公路的排水垫层应铺至路基同宽，以利路面结构排水，保持路基稳定。三、四级公路的垫层宽度可比底基
9、层每侧至少宽25cm。1.1.沥青混凝土沥青混凝土 1.1.沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素，按下表选用适当的最大粒径及级配类型，使之满足对沥青面层使用功能的要求。高级路面高级路面沥沥青混合料青混合料类类型的型的选择选择(方孔方孔筛筛)层层位位沥沥青青层层厚度厚度（cm）混合料混合料类别类别高速公路、一高速公路、一级级公路公路二二级级及二及二级级以以下下三三层层式式双双层层式式表面表面层层2.5-44-5细粒式中粒式AC-13AC-16AC-13AC-16AC-13AM-13AC-16中面中面层层
10、4-65-6中粒式粗粒式AC-20AC-25-下面下面层层4-55-66-8中粒式粗粒式粗粒式AC-25AC-30AC-20AC-25AC-30AC-20AM-25AC-25AM-30AC-30上基上基层层调调平平层层5-66-88-10粗粒式粗粒式特粗粒式AM-25AM-30AM-40AM-25AM-30AM-40AM-25AM-30抗滑表抗滑表层层2.5-4细粒式中粒式AK-13AAK-13BAK-16AAK-16BAK-13AAK-13BAK-16AAK-16BAK-13AAK-16A 1.2.选择沥青面层各层级配时，应至少有一层是I型密级配沥青混凝土，以防止雨水下渗。三层式沥青面层的表
11、面层采用抗滑表层时，中面层应用I型密级配沥青混凝土，下面层宜根据当地气候、交通量采用I型或II型沥青混凝土。双层式沥青面层的表面层采用抗滑层时，下面层应用I型密级配沥青混凝土；若采用半开级配或开级配热拌沥青碎石做表面层时，应在沥青面层下设下封层。多雨地区采用乳化沥青碎石混合料作面层时，必须设置上封层或下封层。2 2 沥青混凝土的稳定性沥青混凝土的稳定性 对高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时，应进行车辙试验，以检验沥青混凝土的高温稳定性。高温稳定性是以温度60、0.7MPa轮压条件下进行车辙试验所获得的动稳定度表示，对高速公路的表面层、中面层沥青混合料，其动稳定度不应低
12、于800次mm；对一级公路的表面层、中面层沥青混合料不应低于600次mm。关于动稳定度低的问题，我查过了公路沥青路面施工技术公路沥青路面施工技术规范规范 20042004，这个数据是普通沥青混凝土路面的要求，改性沥青和其他类型的沥青路面的动稳定度要比这高很多，还有就是不同的工程项目和气候区都有不同的动稳定度要求。详情查看公路沥青路面施工技术规范2004。3 3 沥青混凝土的水稳性沥青混凝土的水稳性 高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土应具有良好的水稳定性。沥青混合料的水稳性指标，除通常采用浸水马歇尔试验和沥青与矿料的粘附性试验，以检验沥青混合料受水损害时的抗剥落性能外，对年最低气温低于-2
13、15的寒冷地区，还应增加沥青混合料冻融劈裂残留强度试验。沥青混合料的水稳性指标应符合下表的规定。年 降 雨 量 （mm）10005001000250500250浸水马歇尔试验（48h）残留稳定度%，不低于75706560沥青与石料的粘附性级，不低于4级4级3级3级冻融劈裂试验残留强度，不低于7070654 4 沥青玛蹄脂碎石混合料沥青玛蹄脂碎石混合料 沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)，是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的沥青混合料。具有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙，减少低温开裂的优点。适用于高速公路、一级公路做抗滑表层使用，其厚
14、度宜为3.5cm4cm。SMA应选用磨光值大于42的硬质石料，最大粒径宜为13mm或16mm。应选用针入度较小、粘度较大的沥青，并宜采用改性沥青，油石比不宜小于6.2纤维稳定剂的用量，对木质素纤维为混合料总质量的0.3，矿物纤维为混合料总质量的0.4。磨光值：磨光值：表示集料抗滑的指标，集料的磨光值越高，表示抗滑性能越好次高级路面次高级路面 1 热拌沥青碎石热拌沥青碎石 热拌沥青碎石的配合比设计应根据实践经验和马歇尔试验的结果，并通过施工前的试拌、试铺确定。2 乳化沥青碎石混合料乳化沥青碎石混合料 乳化沥青碎石混合料的面层宜做成双层式,若用单层式应根据当地降雨量设置下封层或上封层。混合料配合比
15、设计可根据当地成功的经验或试拌试铺确定。3 沥青贯入式路面沥青贯入式路面 沥青贯入式面层的厚度一般为4cm8cm。当沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料时，也称为上拌下贯，此时拌和层的厚度宜为3cm4cm，其总厚度为7cm10cm。乳化沥青贯入式路面厚度不宜大于5cm沥青贯入式面层之下应做下封层，以避免雨雪下渗至基层，或滞留在面层与基层之间而导致路面破坏。4 沥青表面处治沥青表面处治 沥青表面处治按施工方法分类有层铺法和拌和法 层铺法可分为单层、双层、三层，厚度为1.0cm3.0cm。单层表处厚度为1.0cm1.5cm；双层表处厚度为1.5cm2.5cm；三层表处厚度为2.5cm3.0cm。采用拌和法施工时，基层顶面应洒透层沥青或粘层沥青或做下封层，使面层与基层之间结合紧密，防止雨雪下渗。沥青表面处治：沥青表面处治：是用沥青和细粒料按层铺或拌和方法施工，厚度不超过3cm的薄层路面面层。由于处治层很薄,一般不起提高强度作用,其主要作用是抵抗行车的磨耗和大气作用,增强防水性,提高平整度,改善路面的行车条件。层铺法层铺法：集料与结合料分层摊铺、洒布、压实的路面施工方法。拌和法拌和法：指的是集料与结合料按一定配比拌和均匀、摊铺、压实的路面施工方法。