焦桐高速路面设计咨询建议

结构设计咨询及优化建议

二零零九年二月

一、概述

通过对本项目设计文件中的路面结构方案（包括主线、匝道、桥面铺装）、各结构层材料的选择进行分析与评价，并结合以往工程的应用经验，以及我院关于路面的相关科研成果，对本项目的路面结构方案、结构材料提出咨询意见。

二、主要咨询意见

1、基层及底基层

设计文件中基层及底基层为“18cm水泥稳定天然砂砾+36cm水泥稳定碎石”，且规定了水泥用量和强度要求，底基层强度要求为2-3MPa，基层强度要求为4-5MPa。

底基层采用水稳砂砾材料在河南省内使用经验较少，由此需对砂砾材料的来源及数量作进一步的调查，同时增加对材料的要求。

《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）要求高等级公路水稳基层采用骨架密实型，并推荐采用振动成型设计方法。通过国内大量的实践应用经验表明，骨架密实型水稳基层在设计过程中减少水泥剂量、细集料用量，可有效减少水稳基层裂缝的产生机率。设计文件规定水泥剂量是不合适的，水稳基层的水泥用量与沥青混合料的油石比一样是配合比设计的结果，而不应为定值。设计文件中已规定了水泥稳定砂砾的无侧限抗压强度，没必要再水泥用量。

在岩质挖方路段，原设计为18cm水泥稳定碎石基层+20cm级配碎石垫层+10cm混凝土调平。由于下层的级配碎石模量较低，而上层的水泥稳定碎石模量较高，从路面力学的角度考虑，水泥稳定碎石基层底部受弯拉应力，易产生疲劳破坏。有必要通过优化级配碎石的级配，加强级配碎石的施工控制，提高级配碎石的承载力，减少路面疲劳破坏的风险。建议采用振动成型法进行级配碎石混合料设计和施工控制，我院2008年在汝鑫高速公路上应用了采用振动成型法的骨架密实型级配碎石基层，取得良好的效果。岩质挖方路段路面结构另外一个优化建议是可将级配碎石垫层调整为低剂量水泥稳定碎石底基层，可提高路面的承载能力，克服级配碎石模量低的不足，并避免出现类似通常水泥稳定碎石基层的收缩裂缝。

水稳基层施工中合理的养生方式同样是减少裂缝产生的重要工作之一，建议设计文件中增加对于水稳基层的养生措施要求，如覆盖旧毡布、麻袋或草帘等方式。

2、沥青面层

①沥青混合料

根据设计文件，该项目交通量为中等，而项目所在地区属于多雨地区，因此沥青路面建设中需着重考虑沥青混合料的抗水损害能力。提高沥青混合料的抗水损害能力，可从保证沥青与集料的粘附性、优化混合料配合比设计、提高沥青面层的密水性和均匀性等方面综合考虑。如混合料配合比设计过程中吸收Superpave 混合料设计理念，采用改进型AC混合料，而在施工控制过程中加强对表面密水性的要求，提高渗水系数要求，避免路面产生的水损害。

②沥青材料

为保证本项目沥青路面良好的使用性能，设计文件中对沥青路面中、上面层采用SBS改性沥青。SBS改性沥青由于在基质沥青中添加聚合物材料，可有效提高沥青材料的高、低温性能，如SBS改性沥青软化点一般可达到70℃以上，甚至达到90℃以上。诚然，沥青材料软化点指标过高降低了混合料的施工和易性，但本设计文件中提出的80℃高限显得过低，建议对于软化点的高限不作要求，而采用135℃动力粘度指标控制来保证混合料的施工和易性。

3、透层、封层及粘层

沥青路面的设计是根据多层弹性理论、层间接触是紧密而不产生层间滑移的完全连接体系，而在不同结构层之间设置合理的层间粘结措施，可保证路面的整体性能，进而提高路面的使用性能。

对于透层、封层及粘层等功能层的设计，提出以下建议：

①从以往使用经验来看，水稳基层顶面透层油作用有限，建议取消或采用对人体毒害小的液体石油沥青；

②沥青封层建议采用改性乳化沥青+碎石结构，以提高层间粘结效果；

③沥青面层之间的粘层油采用改性乳化沥青；

④水稳上、下基层之间采用喷洒水泥净浆以提高粘结效果

4、桥面铺装

近年来，沥青路面质量大幅提高，与之相对的是桥面铺装质量问题日益突显。与正常路段相比，水泥混凝土桥面沥青铺装层服务期间更容易出现病害。

针对此现象，国内对水泥混凝土桥面铺装体系开展了大量研究，积累了丰富的技术成果。结合本项目的特点，建议从如下几个方面优化桥面铺装方案设计：

①水泥混凝土桥面板处理方案建议采用机械清扫方案，对于大桥、特大桥采用精铣刨或喷砂法处理；

②提出明确的桥面防水层材料、技术要求和现场质量控制要求。防水层建议采用改性乳化沥青或热喷改性沥青+碎石的结构方式；

③提出针对性的沥青铺装层施工控制要求。尤其对桥面沥青铺装层的压实度及渗水系数标准及其检测方式提出针对性要求，并关注薄弱环节的检测（如桥面两侧1m范围内等）。