【正文】 公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范作者：日期：《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JTGD 50－2004條 文 說 明2004年9月16日1 總 則 由于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶來交通量激增和重載車增多，對路面設(shè)計和施工是一個挑戰(zhàn)。為提高路面設(shè)計水平和工程質(zhì)量，減少早期損害，總結(jié)工程實(shí)踐的經(jīng)驗教訓(xùn)，吸納新的科研成果，有必要對原規(guī)范進(jìn)行修訂。 路面設(shè)計工作是一個系統(tǒng)工程，它不是單純地厚度計算。因原材料性質(zhì)決定瀝青混合料或各種基層混合料的物理力學(xué)特性，各種混合料的性質(zhì)決定了各結(jié)構(gòu)層的路用性能，所以，材料直接影響路面質(zhì)量與耐久性。各結(jié)構(gòu)層的組合與當(dāng)?shù)氐臍夂?、交通量與交通組成密切相關(guān)，合理的結(jié)構(gòu)組合，使路面獲得經(jīng)濟(jì)、耐久效果。厚度計算與材料設(shè)計參數(shù)取值直接相關(guān)，沒有實(shí)測材料參數(shù)厚度計算缺乏依據(jù)。若缺原材料調(diào)查，無合理材料單價，可導(dǎo)致變更設(shè)計，突破投資。故設(shè)計人員應(yīng)重視材料調(diào)查，選用符合技術(shù)要求，經(jīng)濟(jì)合理材料，防止簡單地套用路面結(jié)構(gòu)，把設(shè)計變成是厚度計算。設(shè)計工作包括以下具體內(nèi)容：1 調(diào)查與收集有關(guān)交通量及其組成資料，積極開展軸載譜分布的調(diào)查、測試工作；2 收集當(dāng)?shù)貧夂?、水文資料，了解沿線地質(zhì)、路基填挖及干濕狀況，通過試驗或論證確定路基回彈模量；3 設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)真做好路用各種材料的調(diào)查，并取樣試驗，根據(jù)試驗結(jié)果選定路面各結(jié)構(gòu)層所需的材料；4 施工圖設(shè)計階段應(yīng)進(jìn)行混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計，并測試、確定材料設(shè)計參數(shù)；5 擬定路面結(jié)構(gòu)組合，采用專用程序計算厚度；6 對路面結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行概算、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，進(jìn)行初期投資或長期成本壽命分析，提出推薦的設(shè)計方案。但是目前我國尚未建立初期投資、營運(yùn)中的維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等全過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)估模型，希望有條件的設(shè)計、科研單位開展這方面的工作，積累資料。7 認(rèn)真做好路面排水、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水和中央分隔帶排水系統(tǒng)設(shè)計，使路面排水通暢，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部無積水滯留。 該條文僅增加了路面設(shè)計應(yīng)符合國家環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計中應(yīng)注意廢棄料的處理，不能污染環(huán)境。鼓勵積極開展舊瀝青面層、破碎水泥混凝土板和舊基層材料的再生利用，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。 分期修建的方案，由設(shè)計單位根據(jù)實(shí)際情況決定。 新條文強(qiáng)調(diào)了設(shè)計目的不僅確定路面結(jié)構(gòu)厚度，還應(yīng)為行車提供快捷、舒適、安全、穩(wěn)定、耐久的服務(wù)功能。現(xiàn)行彈性層狀理論設(shè)計方法和設(shè)計指標(biāo)，主要是考慮在車輛荷載的反復(fù)作用下，使路面具有相應(yīng)的整體剛度（即承載能力），以及抵抗各結(jié)構(gòu)層因拉應(yīng)力或拉應(yīng)變而產(chǎn)生的疲勞破壞。對于當(dāng)前出現(xiàn)的水損害、車轍、推移、擁包等病害，用彈性層狀理論尚難以得出符合實(shí)際的設(shè)計結(jié)果，故需通過瀝青混合料的性能設(shè)計，合理的結(jié)構(gòu)組合等因素間接地控制。瀝青混合料的高溫、低溫、疲勞、水穩(wěn)性等性能的各影響因素，有的是相互矛盾的，因此在瀝青混合料設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合各地的環(huán)境條件，抓住主要矛盾，綜合、全面地考慮各種性能的平衡進(jìn)行設(shè)計。2 術(shù)語及符號 術(shù) 語~ 近年來，由于交通事業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)了路面結(jié)構(gòu)類型多樣化的趨勢，有必要明確各種瀝青路面結(jié)構(gòu)的定義，以避免路面結(jié)構(gòu)概念稱呼的混亂，更有針對性地開展研究工作。因此，將基層分為三種：半剛性、柔性、剛性基層。瀝青路面分為半剛性基層瀝青路面，柔性路面，貧混凝土路面，混合式基層路面。~ 原規(guī)范未明確最大粒徑和公稱最大粒徑的定義，新規(guī)范加以明確。級配的粒徑以公稱最大粒徑命名，如AC13其公稱最大粒徑為13mm，最大粒徑為16mm。最大粒徑是指混合料中篩孔通過率為100%的最小篩孔尺寸。公稱最大粒徑是指混合料中篩孔通過率為90～100%的最小篩孔尺寸。 在路面結(jié)構(gòu)或混合料的設(shè)計應(yīng)考慮其最不利狀態(tài)。在厚度計算時應(yīng)考慮路面材料、路基的回彈模量在一年的季節(jié)變化中處于強(qiáng)度最低的狀態(tài)為最不利。對路基而言，冰凍地區(qū)系指春季凍融時期，非冰凍地區(qū)系指雨季，因各地的雨季不同，不利季節(jié)也不同，有的地區(qū)是梅雨季節(jié)最不利，有的地區(qū)是雨量大或雨期長的季節(jié)是最不利季節(jié)。對瀝青混合料設(shè)計而言，對無冰凍地區(qū)以夏季高溫狀態(tài)為最不利季節(jié)；對冰凍地區(qū)以冬季低溫狀態(tài)為最不利季節(jié)。3 一般規(guī)定 交通量 根據(jù)《重載瀝青路面設(shè)計規(guī)范》研究報告，國外資料表明“世界上采用100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載的國家最多，占34%；以80KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載的國家次之，占28%；標(biāo)準(zhǔn)軸載大于100KN的國家占26%；標(biāo)準(zhǔn)軸載為60KN或90KN的國家各占6%?！庇捎谖覈扇〖訌?qiáng)行政管理措施，限制超載，仍以雙輪組單軸100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。特殊運(yùn)煤、運(yùn)建筑材料等重載車為主的公路，據(jù)調(diào)查重載、超載車多的公路，~，相應(yīng)的接地面積也有一定增加。因此，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實(shí)測的輪胎壓力、當(dāng)量圓直徑資料，經(jīng)論證適當(dāng)提高荷載參數(shù)進(jìn)行計算。 以彎沉值為設(shè)計指標(biāo)時的軸載換算公式，原規(guī)范限定在雙輪組單軸重為130KN之內(nèi)使用，據(jù)《重載瀝青路面設(shè)計規(guī)范》研究報告，從理論計算和實(shí)際檢測的結(jié)果，再次確認(rèn)路面彎沉比與荷載比的b次方成正比關(guān)系，并根據(jù)ALF加速加載試驗，湖北襄樊試驗路，津圍公路，以及用落錘式彎沉儀FWD在鄭洛高速公路、八達(dá)嶺高速公路的試驗分析結(jié)果，當(dāng)路面彎沉在20—40() 內(nèi)，，前者比后者大6%，考慮柔性結(jié)構(gòu)的彎沉值比半剛性基層大些， b值應(yīng)小些，因此，軸載公式可不改變。根據(jù)研究報告，實(shí)測軸重達(dá)200KN，計算分析軸重達(dá)250KN，故將軸重適用范圍可擴(kuò)大至200KN。瀝青面層以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，，，法國柔性路面用5次方，Al美國瀝青協(xié)會采用4次方計算，英國采用4次方計算，澳大利亞采用5次方，日本采用4次方，因此。當(dāng)以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時, 軸載系數(shù)公式未變，仍以8次方計算。關(guān)于貧混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，如何進(jìn)行軸載換算？用拉應(yīng)力等效模式的軸載換算公式，對貧混凝土基層疲勞方程做的工作不多，從長安大學(xué)的研究結(jié)果得知，貧混凝土的疲勞方程如下式推導(dǎo)。Ks=σs/σr=根據(jù)國外資料可知，法國為12次方，澳大利亞對穩(wěn)定類的指數(shù)也為12次方，因此本規(guī)范建議貧砼基層采用指數(shù)為12次方計算。 路面設(shè)計年限是指路面完工開始營運(yùn)起，在正常養(yǎng)護(hù)和維修、罩面的條件下至路面服務(wù)性能下降到需大修時的時間，原規(guī)范一般規(guī)定為6~15年。但與國外相比，我國規(guī)定的設(shè)計年限較短。根據(jù)國外資料，路面設(shè)計中有設(shè)計年限和分析年限之分，設(shè)計年限的概念與我國相同，分析年限是用于進(jìn)行長期性能、壽命評價用。如美國AASHTO設(shè)計法，分析年限對交通量大的城市道路為30~50年，交通量大的郊區(qū)道路為20~50年；對交通量小的城市道路為15~25年，交通量小的砂礫路面為10~20年。設(shè)計年限一般為10~20年。英國、法國、德國、南非設(shè)計年限一般為20年。澳大利亞設(shè)計年限為20~40年，加鋪罩面為10~20年。日本的設(shè)計年限，從疲勞開裂出發(fā)為20年，但是，管理者可根據(jù)交通情況、環(huán)境、路面壽命成本效益，可用稍長或稍短的設(shè)計年限。因此，新規(guī)范在原有基礎(chǔ)上對特殊情況可適當(dāng)延長設(shè)計年限。對改、擴(kuò)工程，因公路等級和工程規(guī)模不同，由各省市根據(jù)具體情況，確定設(shè)計年限。 新建公路根據(jù)《工程可行性研究報告》提供的交通量OD調(diào)查資料，可得到多年各種汽車交通量(自然車輛數(shù))構(gòu)成，即小客車、小型貨車、大客車、中型貨車、大型貨車、拖掛車等各種車型組成的比例，以及預(yù)估第一年或設(shè)計年末的日平均汽車交通量。設(shè)計時應(yīng)對各種車型的軸重分布情況進(jìn)行調(diào)查，可不考慮小客車，小貨車，中客車，主要調(diào)查大客車，中貨車、大型貨車，拖掛車等的數(shù)量與軸重分布情況，并應(yīng)根據(jù)交通載重的實(shí)際情況，計入空載、滿載、超載等因素，更真實(shí)地預(yù)估設(shè)計交通量。對改建工程可根據(jù)有代表性的月、日、時的實(shí)測軸載譜，或調(diào)查的各類型車的軸載分布資料，可將單軸大于或等于25KN的各種車輛分別按軸重每10KN分級排列，按本節(jié)規(guī)定計算前、后軸的軸重?fù)Q算系數(shù)αi，并考慮輪組系數(shù)C1和軸數(shù)系數(shù)C2影響。 增加交通量等級的原因：1 路面厚度計算中采用設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne作為依據(jù)，但是，累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次它不能完全反映車輛荷載對路面產(chǎn)生車轍、平整度、耐磨抗滑等性能指標(biāo)的直接作用，則難以用累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次建立直接相關(guān)性。2 在材料與混合料的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面，一般均考慮公路等級的關(guān)聯(lián)，但從有關(guān)調(diào)查資料分析可知，同一公路等級的交通量及組成卻大不相同。這樣造成對交通量小的高速公路的技術(shù)要求過高，而對交通量很大的二級公路的技術(shù)要求卻偏低，因此，有必要根據(jù)國內(nèi)交通的實(shí)際情況，在考慮公路等級的同時，也考慮交通量等級。3 國外交通量的分級，多采用日平均貨車或大型車分級，如澳大利亞、法國、德國、日本等，也有用累計當(dāng)量軸次(萬次)進(jìn)行交通量分級，如美國瀝青協(xié)會AI、南非等，一般分為四至七級或更多。我國過去多以累計當(dāng)量軸次(萬次)表征交通量的大小，鑒于考慮多種性能指標(biāo)，以及對材料、混合料的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面技術(shù)要求，有必要增加以汽車為主的劃分交通量等級方法。根據(jù)國家干線公路交通調(diào)查資料劃分等級為七級，經(jīng)綜合分析，考慮我國汽車交通量構(gòu)成比例、國道交通量和高速公路上(中型標(biāo)準(zhǔn)車)的分級，將我國交通量劃分為五級，分為特輕、輕、中、重、特重交通等級。因我國地域大、東西南北地域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，交通量分布相差也很大，因此劃為五級是合理的。 對路用材料的技術(shù)要求 瀝青標(biāo)號和瀝青技術(shù)指標(biāo)的選擇與工程所在地的氣候密切相關(guān)。一般情況下宜按公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范選擇劃分氣候區(qū)、選擇瀝青標(biāo)號。由于最熱月份每天最高氣溫的平均值表征的氣溫低于最熱月份連續(xù)七天的最高氣溫平均值，而車轍最容易在最熱的幾天發(fā)生。因此，有的地區(qū)在選擇瀝青標(biāo)號和瀝青技術(shù)指標(biāo)時，參考了美國Superpave的PG分級方法，用歷年最高月氣溫中連續(xù)七天高溫的平均值和98%保證率，并考慮氣溫與路面溫度的相關(guān)關(guān)系，計算路面最高溫度，以此選擇瀝青高溫技術(shù)指標(biāo)。同時以歷年極限最低氣溫選擇低溫技術(shù)指標(biāo)。該方法己在部分省中使用。附錄B提供部分地區(qū)1960年至2000年累計的氣象資料整理，供使用。當(dāng)連續(xù)七天高溫的平均值小于30℃的地區(qū)可視為涼區(qū)；當(dāng)平均值為30℃~35℃的地區(qū)為溫區(qū)；當(dāng)平均值大于35℃的地區(qū)為熱區(qū)。各地可根據(jù)氣溫資料，建立與路面下2cm深處的溫度與當(dāng)?shù)氐臍夂?、地理參?shù)等建立相關(guān)關(guān)系，預(yù)估路面最高溫度。氣候區(qū)劃為熱區(qū)，對夏季持續(xù)高溫較長,或重載車較多的高速公路，可選用稠度高、60℃粘度大的瀝青；對氣候區(qū)劃為涼區(qū)，宜選用稠度較低、低溫延度較大的瀝青。當(dāng)瀝青層為二至三層或瀝青層較厚時，表面層宜考慮選用高溫、低溫性能均較好，并耐老化的瀝青；對中面層、下面層宜選用高溫抗車轍、熱穩(wěn)性好的瀝青，或選用稠度高一級的瀝青。 改性瀝青是根據(jù)對瀝青路面的使用要求，在基質(zhì)瀝青中摻入一定數(shù)量的高分子聚合物、天然瀝青或其他的改性劑，經(jīng)加工制作使其某些性能有所改善或提高的結(jié)合料。選擇改性劑應(yīng)根據(jù)使用要求考慮以下因素，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)踐經(jīng)驗和投資條件綜合確定。1 為提高高溫抗車轍能力，宜使用熱塑性橡膠類、熱塑性樹脂類或其他化學(xué)、物理改性劑及天然湖瀝青等。熱塑性橡膠類改性劑——最廣泛運(yùn)用的是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物（簡稱SBS）改性劑。熱塑性樹脂類改性劑——己有實(shí)踐經(jīng)驗的乙稀—醋酸乙烯脂聚合物（簡稱EVA），聚乙烯（簡稱PE）等。天然瀝青——有天然湖瀝青(如特立尼達(dá)湖瀝青)，頁巖瀝青等。 2 為提高低溫抗裂能力，宜使用熱塑性橡膠類或橡膠類，及其他化學(xué)改性劑。橡膠類改性劑——使用較多的是丁苯橡膠（簡稱SBR）乳液，以及廢舊橡膠粉等。3 當(dāng)交通繁重或氣候條件嚴(yán)酷，可采用兩種改性劑進(jìn)行改性，以綜合改善路用性能。4當(dāng)采用新品種的改性劑時，宜參考國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，經(jīng)實(shí)踐驗證是合理的。5 改性瀝青品種較多，同一改性劑獲得的改性瀝青其質(zhì)量也有差異，應(yīng)加強(qiáng)試驗檢測工作，嚴(yán)格控制改性瀝青的質(zhì)量。 路面的橫向力系數(shù)與瀝青混合料的石料品質(zhì)，構(gòu)造深度與集料的級配密切相關(guān)。設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)真調(diào)查瀝青表面層用粗集料，選擇強(qiáng)度較高、磨光值大、耐磨耗、符合石料磨光值PSV要求的石料。常用的石料有玄武巖、安山巖、片麻巖、輝綠巖，砂巖, 花崗巖，閃長巖, 硅質(zhì)石灰?guī)r以及經(jīng)軋制破碎的礫石等。，為提高混合料的水穩(wěn)性，在年平均降雨量大于500mm的地區(qū)，高速公路和一級公路抗滑表面層所用的細(xì)集料，可摻入一定量的石灰?guī)r石屑或其他磨光值較小的石屑；二級公路和三級公路表面層所用的粗集料，可摻入一定量的石灰?guī)r碎石或其他磨光值較小的碎石。在年平均降雨量小于500mm的地區(qū)，表面層的粗、細(xì)集料均可摻入一定比例的石灰?guī)r或其他磨光值較小的碎石或石屑。 當(dāng)粗集料與瀝青的粘附性達(dá)不到要求時，應(yīng)進(jìn)行試驗確定摻入消石灰或水泥劑量，因各地的石質(zhì)不同，不宜照搬?！?%的消石灰或摻入總質(zhì)量為2—3%的水泥代替礦粉，使瀝青混合料達(dá)到本規(guī)范第7章中有關(guān)水穩(wěn)性指標(biāo)的要求；若仍不能滿足水穩(wěn)定性的要求時，可在瀝青中采取摻入耐高溫、耐水性持久的抗剝落劑或采用改性瀝青等措施，以提高其粘附性，防止瀝青與石料間剝離。4 結(jié)構(gòu)層與組合設(shè)計 結(jié)構(gòu)層設(shè)計 原規(guī)范將瀝青混凝土路面都稱為高級路面，表面處治為次高級路面，泥結(jié)碎石、級配碎礫石等為過渡式路面，砂石路面為低級路面。由于瀝青混凝土適用于各級公路，但僅因不同公路等級的瀝青層厚度不同。若三級公路鋪筑30~50mm瀝青混凝土也稱高級路面顯然是不妥的。因此，本規(guī)范修改了沿用四十年的路面等級劃分方法。 瀝青路面結(jié)構(gòu)層最小厚度有一些調(diào)整，主要是考慮瀝青層的厚度與瀝青混合料的公稱最大粒徑相適應(yīng)，以便于輾壓密實(shí)，提高其耐久性、水穩(wěn)性，防止水損害。最小厚度是從施工角度考慮可以施工的最小厚度限制，但并不是適宜的鋪裝厚度，設(shè)計