关于城市道路拓宽路基路面设计相关探讨

关于城市道路拓宽路基路面设计相关探讨

盛晓东

金华宏正建设设计院有限公司321000

摘要：本文将对城市道路拓宽工程项目建设过程中的路基、路面设计问题进行分别分析，并在此基础上就如何加强优化设计，谈一下个人的观点和认识，以供参考。

关键词：拓宽工程；城市道路；路基路面；设计

一、城市道路路基拓宽过程中的损坏模式及其优化设计

1、路基拓宽损坏模式

基于对城市道路路基拓宽损坏机理的研究，结合新旧道路路基变形、路面结构力学分析，可将路基拓宽损坏模式概况为四种，具体分析如下：

第一，新旧路基结合位置剪切开裂问题。比如，图1所示的路基损坏形成机理，与诸多原因造成的新旧路基结合面出现的滑移情况关系密切。在该种损坏模式下，设计状态是：结合面剪应力大于抗剪强度。

第二，新旧路面结合位置弯拉开裂问题。比如，路基损坏原因主要是新旧路基顶面不变形不协调造成的；在新旧路面结合位置，形成了不协调变形变坡率差异，在结合处基层顶面也因此产生附加弯拉应力。与该种损坏模式对应的设计状态是：不协调变形造成的结合位置路面基层顶面附加应力，大于基层顶面受拉强度；不协调形变造成的底面附加应力与荷载应力之和，大于基层弯拉强度。

第三，旧路基层顶面出现开裂问题。比如路基损坏形成机理为原基顶面上凸变形，在旧路基层顶面形成附加弯拉应力所致。该种类型的损坏模式下，设计的状态为：路基形变造成的旧路基层顶面附加应力，大于旧路基层的弯拉强度。

2、城市道路路基拓宽工程优化设计

虽然是路基拓宽工程项目，但是与新建城市道路基本相同，路基结构的稳定性成为设计的重点和难点。然而，在城市道路路基拓宽项目中，还需要充分考虑形变造成的路基以及路面损坏。对于新旧路基变形而言，通过新旧路基顶面变坡率进行表征；变坡率，通过形变计算，而且控制了城市道路路基顶面变坡率，对路面附加应力进行控制，可将变坡率作为城市道路路基拓宽工程设计指标。路基拓宽工程设计时，其重点包括两方面。第一，路基变形与路面结构力计算、变坡率标准确定；第二，稳定性验算以及路面结构力学验算无法实现时，如何选择路基拓宽处治措施、设计方案，应当加强重视。其中，不同路面结构对变形响应也存在着一定的差异，实践中可根据道路路面弯拉强度确定变坡率标准，通过对城市道路典型路面结构系统分析，并在此基础上提出设计标准，从而为路基工程项目设计提供相应的参考。

二、城市道路拓宽路面优化设计

1、工况概述

某城市道路地处市郊，全长共计1.2千米，预设速度为每小时30公里。该路段道路规划设计的红线为15米，采用的是两块板形式进行设计，具体布置时其机非混行车道宽度为9米，而且两侧位置的侧带宽度为3米(其中树穴带宽度为1.45米，人行道宽度为1.55米)。该道路为Ⅰ级城市支路。从该道路现状来看，其水泥路宽度为7米，始建于2009年；因目前只有两条连接道路，该道路交通量特别大，通过的重型车辆数量比较多，加之现状路面路况非常的差，而且有多处存在着接缝破损问题，其中有些局部板块脱空或者脱皮。该市政道路修建时间比较短，路面大部分结构层相对比较完整，本次设计主要考虑到旧有路面板块的利用，对路面进行加宽，以满足不断增长的交通需求。

2、拓宽路面设计

从主车道水泥路面现状来看，由于其路面保存良好，因此本次设计的主要内容是拓宽现有水泥路面，并且在旧路面修复后在其上面加铺沥青层（两层）。基于双圆均布垂直、水平荷载的三层弹性体系理论，荷载标准为100kN准轴载的双轮组单轴，预设年限十五年。在优化设计路面结构时，应当注意以下事项。就行车道改建而言，利用沥青进行罩面之前，应当先铣刨厚度为1厘米的水泥混凝土板；局部加铺时，如果其厚度小于11厘米，则应当对该部位适当加大其铣刨厚度，以确保实际加铺的厚度至少11厘米。就加铺厚度超过11厘米的部位，通过加厚使下面层厚度达标。对于沥青层而言，结构层自上而下依次采用厚度为4厘米的细粒式沥青混凝土(其中混合料的级配为AC-13，包括抗滑以及耐磨性较强的石料)、改性沥青、厚度为7厘米的粗粒式沥青混凝土以及混凝土面板上满铺粘层油和土工格栅。采用该种方法作为沥青层，其结构整体厚度达到11厘米。

行车道路面结构层拓宽以后，总厚度达到了81厘米，其中，11厘米的厚度为沥青混凝土面层、钢筋水泥混凝土的厚度为20厘米，现浇水泥混凝土的厚度为15厘米、天然砂砾底基层的厚度为20厘米。值得一提的是，沥青混凝土面层设计时，选用厚度为4厘米的细粒式沥青混凝土(其中混合料采用的级配为AC-13)。对于面层混凝土而言，其弯拉强度值应当至少4.5MPa；底层与基层混凝土结构的弯拉强度值至少要3.5MPa，而且路表允许的回弹弯沉为0.034厘米。

在路面拓宽工程项目建设过程中，原来的水泥混凝土面层上，采用自粘式土工格栅满铺的形式进行施工建设，以此来有效增强结构的抗反射裂缝性能。其中，自粘式土工格栅的型号采用的是“BJG60X60-2”，该种类型的土工格栅的技术指标为断裂强度(单位kN/m)，其中经向和纬向均不小于60，而且伸长率不超过4%，每平方米质量不小于350g。同时，弹性模量为67GPa，网眼的尺寸为25.4毫米×25.4毫米，幅宽不小于6米。

针对该市政道路拓宽工程项目工况特点，实践中为了能够有效加强新路面与原路面之间的有效衔接，交接位置设置了拉杆以及混凝土垫块。在对拉杆进行施工建设时，应当先在原路面面板二分之一板厚位置，每隔大约600毫米的距离，钻直径和深度分别为20毫米和400毫米的水平孔，然后用高压水枪将孔中的杂质清理干净；同时，还要压入一定量的环氧砂浆，并插入纵缝拉杆；在此过程中，水泥混凝土垫块选型为C25现浇微膨胀水泥混凝土（其中掺入了大约10%的铝酸钙膨胀剂)。先将松散的底基层和基层进行彻底的清理，然后根据其松散情况，确定浇筑厚度，以超过20厘米为宜。

结束语：

总而言之，城市道路拓宽工程项目设计过程中，路基路面是关键，既要做好各环节的质量控制，又要确保整体工程建设质量。路基路面工程项目建设方案设计科学合理与否，直接关系着该工程项目建设质量，应当进行全面调查，必要时还要对比多个方案。在设计过程中，应当严格遵循就地取材、因地制宜，外形美观、安全经济以及周围的环境相协调等基本原则，只有这样才能确保设计方案的切实可行性，才能节约工程建设成本，以免城市道路出现病害，危及车辆运行安全稳定性。

参考文献：

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[4]姜振，姜锋.关于公路路基路面设计的主要问题与解决分析[J].城市建设理论研究：电子版，2014（05）.