小城镇沥青混凝土路面适用性结构研究

　　摘要:在对小城镇客观环境、交通轴载特性分析的基础上,进行了交通量范围的确定以及交通等级划分,并将交通等级划分与道路等级划分对应起来。同时,对路基强度等级进行了划分。分析了适用于小城镇各级道路的各结构层次类型及结构组合类型,可为小城镇的沥青混凝土路面结构设计提供参考。
　　关键词:小城镇;沥青混凝土路面;结构类型
　　目前,小城镇的路面设计工作主要依据城市道路或公路设计规范。由于小城镇道路资料不全,交通预测、轴载谱分析等难以正确估计,路面结构事实上处于凭经验确定的状态。另外,由于某些设计人员对小城镇道路具有的一些重要特点了解不够,其结果
　　是一些路面设计过分保守,另一些路面由于结构设计方法不当或厚度不足而过早产生破坏。在小城镇快速发展的今天,抓住小城镇路基路面结构设计特点中的主要矛盾,避免路面结构设计的不经济或不安全,显得十分重要。本文分析了小城镇镇区(镇政府所在地)道路沥青混凝土路面设计的影响因素,进行了交通分析,根据小城镇现有的经济水平和技术条件,提出了小城镇适宜的路面结构类型,并给出了路面典型结构。
　　1小城镇的交通轴载特点及交通等级划分
　　交通轴载是路面设计的主要依据之一,设计年限内的标准轴载累计当量轴次Ne是路基路面结构设计的主要参数。在确定路面典型结构材料与结构时,首先要进行交通量调查,掌握小城镇道路交通轴载特点及累计当量轴次的范围,并在此基础上合理划分交通等级。
　　1.1小城镇交通特性的影响因素
　　国际上一般将乡村道路、农村道路、牧区道路、林区道路、地方道路等交通量较小的道路称为小交通量道路。由于各地区的资源条件不同,我国小城镇在规模、经济发展水平、地域空间分布上存在很大的差异,道路建设水平差异性也很大。对部分小城镇交通调查结果显示,小城镇镇区内道路不能定位为小交通量道路,也不能定位为大交通量道路,它与国际上小交通量的概念既有区别又有共同点。小城镇镇区的交通轴载受到以下两方面因素的影响。
　　1.1.1小城镇的类型
　　按照人口规模、经济水平、主要职能、规划等级,可将小城镇划分为不同类型。根据人口规模,可分为大型(人口3万人以上)、中型(人口1万~3万人)、小型(人口小于1万人)3个等级;按规划等级,可分为县城镇、中心镇和一般镇3级;按经济水平,可分为发达、中等发达、欠发达小城镇。规模小的小城镇镇区道路交通轴载小,路面要求经济实用。而规模大的小城镇交通量大,对路面的要求高。县城镇与中心镇、一般镇之间存在较大差距,同样是主干道,县城镇的交通流量较大,而一般镇很小。经济水平发达地区由于经济活动的活跃,对外联系频繁,交通工具先进,交通运输必然也是活跃的,与欠发达地区差异很大。因此,在结构设计中既要考虑发达地区的较高标准和要求,又要兼顾欠发达地区经济性和实用性的要求。
　　1.1.2小城镇道路的等级划分与功能分类
　　通常将城镇道路按等级分为主干路、次干路、支路、巷道,考虑道路的使用功能,则又有交通性干道、生活性道路、商业性道路和景观性道路等。小城镇的主干路,特别是发达地区的交通性主干路,承担着较为繁重的客运和货运任务,其交通轴载较重,不能划分到小交通量的范围。而大多数小城镇由于规模的限制,生活性道路,尤其是次干路和支路,交通量小,交通轴载较轻,可归属于小交通量道路。
　　因此,小城镇的差异性、道路功能和等级的差异性,要求路面结构设计应进行相应的交通等级划分。
　　1.2交通轴载范围的确定
　　交通轴载是路面设计的主要依据之一,设计时应将不同轴重的车辆换算成标准轴载当量轴次,进而确定设计年限内的标准轴载累计当量轴次Ne。小城镇镇区内除了交通性干道外,其他道路上摩托车、自行车、步行的比重较大,机动车比重较小。而在路
　　面结构设计中,小客车、小货车、拖拉机和非机动车等轴重小于20kN的车辆,对路面结构的损伤作用极其轻微,可忽略不计。根据对深圳市周边小城镇主次干道的交通研究成果,有的主干道交通量很大,日交通量达到3×pcu/d,尽管其中小客车、小货车占的比例很大,但粗略折算后其日当量轴次达到了1000次/d以上。按照5%的交通量增长率,其累计当量作用次数将达到200万次以上。又由于处于深圳都市边缘的小城镇发达程度比较高,是经济发达小城镇的典型代表之一,交通活跃,因此将小城镇主干道交通累计当量作用轴次定为200万次以上,上限值定为400万次。根据支路和巷道的实际调研情况,累计当量作用轴次最小值定为10万次。
　　1.3交通等级划分
　　一般认为,交通等级划分应以不同的交通等级对基层或底基层厚度产生大致相同的效应为依据。根据设计和施工经验,相邻交通等级以对基层和底基层分别产生4~5cm和5~6cm的影响为宜。本文以累计当量轴次的变化对路面底基层厚度的影响程度来划分交通等级,经过计算分析共分为6个等级,见表1
　　表1交通等级划分
　　
　　交通等级和道路等级的划分应该对应起来,仅考虑交通等级或仅考虑道路等级的做法都是片面的。一方面,路面设计中部分设计参数与交通分级有关,部分与道路等级有关。另一方面,如果仅有交通分级,对于多数小城镇交通轴载谱资料不全的实际情况不能做出明确的指导,且不能突出不同等级道路的功能定位和政治经济意义;如果仅有道路分级,又不能区分不同使用性质的道路和不同类型小城镇交通量的差别。又由于不同等级道路的交通量没有一个绝对的界线,如有的一般建制镇主干路交通量,仅相当于县城镇次干路的交通量,而在一个镇内主干路交通轴载不一定大、次干路不一定小,因此道路等级和交通等级对应时应该允许有交叉,并强调虽属下一等级,但交通量超过规定时,应按上一等级路面设计。小城镇道路分为主干路、次干路、支路和巷道4个等级,交通等级T1、T2对应主干路和次干路,T3、T4对应次干路和支路,T5和T6对应支路和巷道。
　　2路基强度等级划分
　　路基土质、土的密度及含水量不同,造成了路基强弱程度的不同,土基的强弱直接影响路面的使用寿命。土基回弹模量值或CBR值是路基路面结构设计的主要参数之一,结构设计时通常将土基等级划分为几个等级,给出不同土基等级下路面厚度的建议值。交通量越大,土基模量对基层或底基层厚度的影响越大。反之,交通量小时,土基模量对基层或底基层厚度的影响较小。确定典型结构时应适当划分土基等级,既不能太细也不能太粗,划分太细没有必要,划分太粗则起不到应有的指导作用。一般认为,相邻路基等级对基层或底基层厚度的影响,分别以相差3~5cm和4~6cm为宜。本文主要根据路基回弹模量的变化对路面基层和底基层厚度的影响程度,来划分路基等级。结合中南、华东、华北等地区野外的实测资料,将土基回弹模量的低限值定为25MPa。通过计算分析后,将路基强度划分为4个等级,见表2。
　　
　　3路面结构确定遵循的原则
　　3.1主导因素原则
　　影响路面典型结构设计有众多的自然因素和社会经济因素,而且有些因素很难定量地考虑分析,只能突出对小城镇路基路面设计影响较大的主导因素,重点分析这些因素对结构设计的作用,以便合理地揭示小城镇路基路面不同于其他同类研究的特征和发展的差异性。
　　3.2相似性原则
　　虽然我国各地区自然因素和经济因素差别较大,但路基路面设计所采用的材料和路面结构具有很大的相似性。因此,在分类中可以进行简化,以突出典型结构指导上的简洁性和明了性。
　　3.3适当超前原则
　　小城镇的快速发展以及机动化程度的提高,要求结构设计应体现适当超前的原则,只有超前,才能发展。但超前要有一个度,要考虑经济实力水平,量力而行,否则会造成不必要的浪费。
　　4沥青混凝土路面适用性结构
　　4.1面层
　　主干道作为经济文化中心区城镇的交通量较为集中的路段,建议面层尽量采用热拌沥青混凝土,厚度范围宜为7~12cm。一般采用双层式沥青混凝土路面,交通量大者也可采用三层式。双层式结构分为表面层和下面层,表面层厚度一般为2~5cm,下面
　　层厚度一般为5~7cm。
　　次干路交通轴载相对较轻,采用较薄的沥青混凝土面层比较经济合理。沥青混凝土厚度通常小于等于7cm,为单层式或双层式,通常为1.5~2.0cm的沥青混合料上封层加4~5cm的沥青碎石层。支路和街坊路(巷道)轴载很小,可采用单层式热拌沥青碎石混合料,厚度为3cm(AM-13)或4cm(AM-16),并适当增加细集料,尽量减少空隙率,以减少水损害。也可采用沥青贯入式路面,厚度为4~8cm。或采用沥青表处,厚度为2.5~3.0cm。或采用稀浆封层进行表面处理。支路、街坊道路或旧路修补工程也可采用冷拌乳化沥青碎石混合料。建议面层类型选择如表3所列。
　　4.2基层(底基层)
　　基层应根据交通量及其组成、气候条件、筑路材料分布情况以及路基水文状况等因素,选择技术可靠、经济合理的结构类型。小城镇各级道路均可采用半刚性材料作为基层,主干道和次干道的基层应采用收缩性小、抗冲刷能力强的水泥稳定粒料和石灰粉煤灰稳定粒料(二灰粒料)类。对冰冻地区、多雨潮
　　
　　注:●表示可以选用;○表示不选用。
　　湿地区,二灰粒料宜用于下基层或底基层。石灰稳定类材料适用于各级道路的底基层,或次干路及以下道路的基层。
　　研究表明,仅从力学性能分析,只有交通轴载较大时半刚性基层才显示其明显优势,而半刚性基层的施工技术要求较高。因此,在交通量较小路段,特别是潮湿多雨地区,可将粒料类材料作为基层尤其是底基层材料,充分发挥粒料类基层和底基层的造价低廉、施工工艺简单、减少面层反射裂缝的优势。小城镇柔性基层主要是无结合料的粒料类材料。底基层应就地取材,充分利用沿线地方材料。
　　4.3垫层
　　小城镇交通量总的来说不大,垫层设置适当,可以降低处理不良地基的的费用,起到事半功倍的效果。垫层类型包括碎石、砂砾、粗砂、炉渣、矿渣等粒料,以及水泥或石灰煤渣稳定类、二灰稳定类等无机结合料稳定土。
　　4.4结构组合
　　沥青混凝土路面结构类型分半刚性基层沥青混凝土路面、组合式沥青混凝土路面、柔性路面和贫混凝土基层沥青混凝土路面。根据小城镇的交通特点、调查资料和实际经验,除贫混凝土基层外,其他几种结构组合均可在小城镇应用。小城镇各种路面结构类型宜按表4进行选择。
　　
　　注:●表示可以选用;○表示不选用。
　　半刚性基层沥青混凝土路面是我国普遍采用的路面结构,适合于各地区和各等级道路。半刚性基层是主要承重层,要求按照“强基、薄面、稳土基”的原则进行设计。组合式沥青混凝土路面适合于寒冷地区的道路。小城镇柔性路面主要采用沥青贯入碎石、级配碎石、砂砾等粒料作为底基层和基层,且用于多雨地区交通量较轻的道路。
　　5结语
　　本文通过对小城镇客观环境的分析,总结了小城镇的交通特性,并给出适用的路面结构类型。
　　(1)分析了小城镇的交通特性,确定了累计当量轴次的范围。应用弹性层状理论体系,进行了交通等级划分,并将交通等级与道路等级对应起来,见表1。
　　(2)提出典型路面结构确定要遵循主导因素原则、相似性原则和适当超前的原则。
　　(3)在对小城镇各级道路的交通特性分析的基础上,给出了各结构层适宜类型,以及路面组合结构类型,见表3和表4。
　　参考文献:
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