【導(dǎo)讀】requirements.depth.flexiblepavement.

　　

【正文】 設(shè)計(jì)要合理選擇各 路面層材料，滿足瀝青混合料（柔性路面）或者水泥混凝土（剛性路面）配合比設(shè)計(jì)要求。這些問題將在本手冊(cè)的其他章節(jié)中進(jìn)行討論。本章 介紹 路面厚度設(shè)計(jì)的概念和方法。顧名思義，厚度設(shè)計(jì)是指確定每個(gè)路面層的厚度，形成一個(gè) 穩(wěn)定 的路面結(jié)構(gòu)，使得在規(guī)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)滿足設(shè)計(jì)交通量的要求。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)可檢驗(yàn)整個(gè)路面結(jié)構(gòu)在它的排水要求和一體化設(shè)施方面是否滿足相關(guān)要求。 2. 路面類型和材料 柔性路面和剛性路面 傳統(tǒng) 上，根據(jù)通過路面 結(jié)構(gòu) 傳遞到路基土上的交通荷載，路面分為兩類，即柔性路面和剛性路面。如圖 ，柔性路面具有足夠 的厚度來(lái)承受多層結(jié)構(gòu)傳遞的分布荷載，使得路基土層的應(yīng)力應(yīng)變值控制在容許范圍內(nèi)。柔性路面地基土的強(qiáng)度將直接關(guān)系到總厚度。路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)充分利用到了應(yīng)力隨著土層的加深而減少這一原理。 剛性路面 依靠 其剛度，能夠有效傳遞作用在整塊混凝土板塊上的車輛荷載，如圖 。剛性路面的結(jié)構(gòu)承載力大部分都是由混凝土板塊自身提供。在地基土強(qiáng)度的一般變化范圍內(nèi)，硅酸鹽水泥混凝土面板（最常見的剛性路面結(jié)構(gòu)）的剛度要求無(wú)需板塊厚度發(fā)生多大變化就能滿足。因此，路基土性能對(duì)剛性路面厚度的影響要比柔性路面小得多。 8 圖 柔性和 剛性路面 柔性路面結(jié)構(gòu) 層次 面層 瀝青路面是一種典型的傳統(tǒng)柔性路面，它的面層通常由兩個(gè)瀝青層組成，即磨耗層和聯(lián)結(jié)層。為了保證路面的耐久性、不透水、平穩(wěn)行車和防滑，磨耗層一般由熱拌瀝青混凝土和耐磨碎石組成，而聯(lián)結(jié)層則一般由大量的碎石和少量的瀝青組成。這兩層的瀝青混合料的組成以及骨料的最大公稱直徑是由使用目的、所希望的表面結(jié)構(gòu)（針對(duì)磨耗層而言）、層厚來(lái)決定的。由水稀釋乳化瀝青組成的粘結(jié)層的一個(gè)簡(jiǎn)易運(yùn)用就是增強(qiáng)磨耗層和聯(lián)結(jié)層之間的粘結(jié)性。表 在 ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 D3515[1992] 上的經(jīng)選定的混合成分。有些空隙率超過 20%的開級(jí)配磨 耗層也可作為強(qiáng)降雨天氣時(shí)的地面排水層，用于提高抗滑性和防止濺水。 基層 柔性路面的基層和底基層占總路面厚度的大部分，它們用來(lái)分配交通荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力。 通常 基層 也可作為排水層，并提供保護(hù)免受霜凍作用 。碎石是基層施工的常用材料，構(gòu)成俗稱的碎石基層。在本階段施工過程中，填充材料選用天然砂或者良好級(jí)配的壓碎碎石集料，形成具有更高抗剪承載力的密實(shí)結(jié)構(gòu)。根據(jù) 9 施工方法的不同，這樣的基層有不同名稱。 表 濃瀝青攤鋪混合料組成示例 干結(jié)碎石通過軋制和振動(dòng)，使填充料填塞到大塊石頭間的空隙，達(dá)到壓實(shí)的目的。 而對(duì)于水結(jié)碎石，在填充材料填塞空隙后，水在整塊被軋制前就得到應(yīng)用。另外，通過用適量的水預(yù)拌碎石或礦渣，濕混碎石也可被使用。這些材料先用攤鋪機(jī)攤鋪，然后再用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。 顆粒基層材料可選用瀝青或者水泥以提高荷載分配能力。為建造滲透碎石路面基層，在固結(jié)并壓實(shí)的碎石層上面噴灑熱拌瀝青混凝土?xí)r可采用瀝青結(jié)合料。瀝青路面基層的設(shè)計(jì)和攤鋪可以作為瀝青面層的示例。水泥穩(wěn)定基層粒料在達(dá)到壓實(shí)時(shí)的最佳含水量后采用廠拌法，通過攤鋪機(jī)攤鋪，養(yǎng)護(hù)足夠的時(shí)間。貧混凝土基層也被成功運(yùn)用到柔性路面。 底基層 跟基層材料相 比，底基層材料的強(qiáng)度、塑性和級(jí)配要求都要更低，但是在這些性能上，底基層更具優(yōu)勢(shì)?？赡芤?yàn)椴捎?了 壓實(shí)粒料或穩(wěn)定土，路面結(jié)構(gòu)造價(jià)相對(duì)較低 ，但 厚度 卻足以滿足要求 。對(duì)于柔弱底基層，它也可以作為構(gòu)建基層的有用的施工平臺(tái)。如果路基土滿足底基層材料的特定要求，也可以不構(gòu)建底基層。 素土夯實(shí)層 用于路面建筑的絕大部分天然土路床要求進(jìn)行素土夯實(shí)或者特殊處理。某一 10 指定深度的頂層通常需要壓實(shí)來(lái)獲得理想的 壓實(shí) 密度。壓實(shí)深度和壓實(shí)密度的要求要根據(jù)土壤類型、車輪荷載大小以及輪胎壓力而定。在公路建筑上，壓實(shí)至100%修改過的 AASHTO（美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）密度時(shí)，覆蓋厚度為12英寸 (300毫米 )，通常的做法都是低于 這個(gè) 正常水平的。 對(duì) 于重交通路面，壓實(shí)深度可能要求高達(dá) 24英寸（ 600毫米）。例如，對(duì)于粘性路基，瀝青研究所（ 1991）要求達(dá)到最低的 95%AASHTO標(biāo)準(zhǔn) T180次 (D法 )密度時(shí)，厚度為頂級(jí) 12英寸（ 300毫米）， 在所有填方 中最少 90%要低于頂級(jí) 12英寸（ 300毫米）。對(duì)于無(wú)粘性路基，相應(yīng)的壓實(shí)要求是 100%和 95%。 由于飛機(jī)的輪載和輪壓更大， 因此在機(jī)場(chǎng)路面施工時(shí)，對(duì) 壓實(shí)要求更為嚴(yán)格。 在某些情況 下，處理或者加固 軟 弱不良路基材料是一種經(jīng)濟(jì)的做法，并且可以減少所需的總路面厚度。硅酸鹽水泥、石灰、瀝青等的成功運(yùn)用就是為了達(dá)到這樣的效果 。選擇怎樣的加固方法要根據(jù)土壤性質(zhì)、預(yù)期改善效果和建設(shè)成本而定。 剛性路面 在交通繁忙的公路和機(jī)場(chǎng)路面，硅酸鹽水泥混凝土剛性路面結(jié)構(gòu)幾乎隨處可見?？紤]到混凝土板的 膨脹 、 收縮 、翹曲或者開裂，混凝土路面設(shè)有接縫。接縫間距 取決 于混凝土板 中 鋼筋的選用 ，它能決定 單獨(dú)每板 塊的長(zhǎng)度 。接縫式素混凝土路面結(jié)構(gòu)（ JPCP）是一種很流行的建筑形式，它不需要鋼筋，因而造價(jià)最低。根據(jù)混凝土板 厚度的大小，普通混凝土路面的標(biāo)準(zhǔn)接縫間距是 10— 20英尺（ 3— 6米）。當(dāng)混凝土板塊接縫間距大于 6米時(shí)，需要增設(shè)鋼筋防止開裂，從而進(jìn)入到使用接縫式鋼筋混凝土路面（ JRCP）和連續(xù)鋼筋混凝土路面（ CRCP）階段。連續(xù)鋼筋混凝土路面通常多含 %的鋼筋，用來(lái)減少除結(jié)構(gòu)和伸縮縫以外的接縫數(shù)量。 剛性路面基層，有時(shí)又叫做底基層，通常用于防止出現(xiàn)唧泥（在交通作用下，混凝土板垂直運(yùn)動(dòng)，基礎(chǔ)材料通過裂縫或者接縫噴出的現(xiàn)象）。基層材料必須具有良好的排水性能并且能夠抵抗水的腐蝕作用。當(dāng)短縫路面沒有傳力桿時(shí)，通常的做法是構(gòu)建水 泥穩(wěn)定基層來(lái)協(xié)助傳遞橫穿接縫的荷載。 3. 公路和機(jī)場(chǎng)路面注意事項(xiàng) 柔性路面和剛性路面這兩種路面類型已經(jīng)廣泛運(yùn)用到了公路和機(jī)場(chǎng)路面建筑。選擇哪種路面類型要根據(jù)路面的預(yù)期使用功能（例如運(yùn)行速度和安全要求）、交通荷載類型、工程造價(jià)和維修代價(jià)而定。 公路和機(jī)場(chǎng)路面設(shè)計(jì)考慮因素 方面主要的不同 在于使用它們的交通特點(diǎn)各 11 異。柔性路面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)年限是 1020年，剛性路面是 2040年，在它們各自的設(shè)計(jì)年限內(nèi)，公路路面將受到數(shù)于百萬(wàn)計(jì)的高 渠化 輪載作用?？紤]到重復(fù)荷載的影響 —— 例如累積永久變形、裂紋擴(kuò)展和疲勞破壞 —— 變得重要 ，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮到整個(gè)設(shè)計(jì)年限范圍內(nèi)的荷載作用總效應(yīng)。相比之下，機(jī)場(chǎng)路面的負(fù)荷頻率要小得多。所謂的飛機(jī)著陸、起飛漂移，大差異的機(jī)輪裝配配置，不同飛機(jī)的布局設(shè)計(jì)，這些因素使得作用在機(jī)場(chǎng)路面的輪載 渠化 程度比公路路面低。因此在機(jī)場(chǎng)路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以最關(guān)鍵的飛機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)是很有必要的。 另外一個(gè)重要的不同就在于輪載的大小。機(jī)場(chǎng)路面受到的荷載遠(yuǎn)大于作用在公路上的。機(jī)場(chǎng)路面要設(shè)計(jì)能夠承受 50噸（或接近 50噸）的等效單輪荷載，然而大部分公路部門所允許的最大公路路面單輪荷載只有 10噸（或接 近 10噸）。此外，一架飛機(jī)的輪 胎壓力大約是 1200KP（ 175磅），接近于兩倍的標(biāo)準(zhǔn)卡車輪胎壓力。這些不同因素對(duì)路面材料的要求影響都很大。