行業(yè)資訊
公路路面結(jié)構(gòu)識(shí)圖及施工規(guī)范
一、路面的基本結(jié)構(gòu)
路基和路面是公路的主要工程結(jié)構(gòu)物。路基是在天然地表面按照路線的設(shè)計(jì)線性（位置）和設(shè)計(jì)橫斷面（幾何尺寸）的要求開挖或填筑而成的巖土結(jié)構(gòu)物，是路面的基礎(chǔ)，承受由路面?zhèn)鱽?lái)的行車荷載。路面是在路基頂面的行車部分用各種混合料分層鋪筑的供車輛行駛的一種層狀結(jié)構(gòu)物。
路床：路面結(jié)構(gòu)層底面以下0.8 m范圍內(nèi)的路基部分稱為路床。路床分為上路床（0～0.3 m）和下路床（0.3～0.8 m）兩層。
上路堤：路面結(jié)構(gòu)層底面以下0.8～1.5 m的填方部分稱為上路堤。
下路堤：上路堤以下的填方部分稱為下路堤。
高速公路、一級(jí)公路的路基寬度一般是由車道、中間帶和路肩組成的，如圖1-1所示。
二、三、四級(jí)公路的路基寬度一般是由車道和路肩組成的，如圖1-2所示。
【施工規(guī)范】高速、一級(jí)公路石灰應(yīng)不低于Ⅱ級(jí)，二級(jí)公路石灰應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)，二級(jí)以下公路宜不低于Ⅲ級(jí)。高速、一級(jí)公路的基層，宜采用磨細(xì)消石灰。二級(jí)以下公路使用等外石灰時(shí)，有效氧化鈣含量應(yīng)在20%以上，且混合料強(qiáng)度應(yīng)滿足要求。
一、具有足夠的承載力
行駛在公路上的汽車，通過(guò)車輪把垂直力、水平力以及汽車產(chǎn)生的振動(dòng)力和沖擊力傳給路面，使路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變和位移。如果路基和路面結(jié)構(gòu)整體或某一組成部分的強(qiáng)度或抵抗變形的能力不足，路面就會(huì)出現(xiàn)斷裂、沉陷、波浪或車轍等病害，影響路基、路面的正常使用。
【施工規(guī)范】高速、一級(jí)公路極重、特重交通荷載等級(jí)基層的4.75 mm以上粗集料應(yīng)采用單一粒徑的規(guī)格料。
在路基和路面交工驗(yàn)收時(shí)，一般情況下，柔性材料（如級(jí)配碎石、瀝青混凝土）用彎沉表示承載力，剛性材料（如水泥混凝土）、半剛性材料（如無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料）用強(qiáng)度表示承載力。
【施工規(guī)范】混合料攤鋪應(yīng)保證足夠的厚度，碾壓成型后每層攤鋪厚度宜不小于160㎜，最大厚度宜不大于200㎜。
施工過(guò)程的壓實(shí)度檢測(cè)，應(yīng)以每天現(xiàn)場(chǎng)取樣的擊實(shí)結(jié)果確定的最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)，每天取樣的擊實(shí)試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：
A擊實(shí)試驗(yàn)應(yīng)不少于3次平行試驗(yàn)，且相互之間的最大干密度差值應(yīng)不大于0.02g/cm3；否則，應(yīng)重新試驗(yàn)，并取平均值作為當(dāng)天壓實(shí)度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
B該數(shù)值與設(shè)計(jì)階段確定的最大干密度差值大于0.02g/cm3時(shí)，應(yīng)分析原因，及時(shí)處理。
具有足夠的穩(wěn)定性
路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指路面結(jié)構(gòu)在水和溫度等自然因素的作用下，能較好地保持其工程設(shè)計(jì)要求的幾何形態(tài)及物理、力學(xué)性能。路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要包括整體穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性（高溫穩(wěn)定性或低溫穩(wěn)定性）等。
氣溫的周期性變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響。高溫季節(jié)瀝青路面因軟化，會(huì)在車輪荷載的作用下產(chǎn)生較大的變形。水泥混凝土路面面板在高溫季節(jié)會(huì)翹曲變形，在車輪荷載的反復(fù)作用下，容易產(chǎn)生裂縫或造成斷板。北方在低溫冰凍季節(jié)，瀝青路面、水泥混凝土路面、半剛性基層由于低溫會(huì)產(chǎn)生大量收縮裂縫。
具有足夠的表面平整度
路面表面平整度是影響行車安全、行車舒適性及運(yùn)輸效益的重要使用性能。不平整的路面表面會(huì)增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加的振動(dòng)作用。這種振動(dòng)會(huì)造成行車顛簸，影響行車的速度和安全、駕駛的平穩(wěn)和乘客的舒適感。此外，不平整的路面還會(huì)積滯雨水，加速路面的破壞。
優(yōu)良的路面平整度，要依靠?jī)?yōu)良的施工裝備、精細(xì)的施工工藝、嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制以及經(jīng)常和及時(shí)的養(yǎng)護(hù)來(lái)保證，路基交工驗(yàn)收要驗(yàn)收平整度，路面的所有結(jié)構(gòu)層次均要驗(yàn)收平整度。
具有足夠的表面抗滑性能
路面表面要求平整，但不能光滑。汽車在光滑的路面上行駛，車輪與路面之間缺乏足夠的附著力（摩擦力），在雨天高速行車，當(dāng)緊急制動(dòng)或突然起動(dòng)、爬坡或轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輪易產(chǎn)生空轉(zhuǎn)或打滑，致使行車速度下降，油料消耗增加，甚至引發(fā)交通事故。
瀝青路面表面的抗滑能力通常選用堅(jiān)硬、耐磨、表面粗糙的粗集料來(lái)實(shí)現(xiàn)，而對(duì)水泥混凝土路面則會(huì)采取一些工藝性措施（如刻槽）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具有足夠的耐久性
路面結(jié)構(gòu)在行車荷載和冷熱、干濕氣候因素的多次重復(fù)作用下，路面材料會(huì)產(chǎn)生老化衰變，路面的使用性能將逐步降低，從而逐漸產(chǎn)生疲勞破壞和塑性形變累積，縮短路面的使用年限。因此，路面結(jié)構(gòu)必須具備足夠的抗疲勞強(qiáng)度及抗老化和抗累積形變的能力，以保持或延長(zhǎng)路面的使用壽命。
為了提高路面的耐久性，除了精心設(shè)計(jì)、精選材料和精細(xì)施工外，經(jīng)常和及時(shí)地養(yǎng)護(hù)、維修和恢復(fù)路用性能也是十分必要的。
具有盡可能低的揚(yáng)塵性
車身后面所產(chǎn)生的真空吸力會(huì)將路表的細(xì)小顆粒吸出而造成塵土飛揚(yáng)，導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散、脫落和坑洞等破壞。路面揚(yáng)塵會(huì)影響行車視距，降低行車速度，給沿線環(huán)境衛(wèi)生帶來(lái)不良影響。因此，要求路面在行車過(guò)程中應(yīng)盡量減少揚(yáng)塵。
二、路面結(jié)構(gòu)層次
路面結(jié)構(gòu)通常是分層鋪筑的，即按照使用的要求、受力狀況、土基支撐條件和自然因素影響程度的不同分成若干層次。
按照各個(gè)層位功能的不同，路面結(jié)構(gòu)層一般可劃分為面層、基層、底基層和墊層等多層，如圖1-3所示。
面層
面層是直接承受車輪荷載的反復(fù)作用和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，它承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時(shí)還受到雨水侵蝕和氣溫變化的影響。因此，面層應(yīng)具備較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力、較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)當(dāng)耐磨、不透水；其表面還應(yīng)具有良好的抗滑性和平整度。
修筑面層所用的材料主要有水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎（礫）石、砂礫（碎石）摻土（或不摻土）的混合料及塊料等。路面面層的材料類型及適用范圍見表1-2。
基層與底基層
基層主要承受由面層傳來(lái)的車輛荷載的垂直力，并將力擴(kuò)散到下面的墊層和土基中。當(dāng)基層太厚時(shí)，為保證工程質(zhì)量，可將其分為兩層或三層鋪筑。當(dāng)采用不同材料修筑基層時(shí)，下層為底基層。當(dāng)?shù)谆鶎訛殡p層時(shí)，可分別稱為上底基層、下底基層。
修筑基層和底基層的材料主要有各種結(jié)合料（如石灰、水泥、瀝青等）穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎（礫）石、貧水泥混凝土、天然砂礫、碎石、礫石、片石、塊石，各種工業(yè)廢渣（如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等）和土、砂、石所組成的混合料等。常用的基層和底基層類型見表1-3。
【施工規(guī)范】用作基層時(shí)，高速公路和一級(jí)公路公稱最大粒徑應(yīng)不大于26.5mm，二級(jí)及二級(jí)以下公路公稱最大粒徑應(yīng)不大于31.5mm;用作底基層時(shí)，公稱最大粒徑應(yīng)不大于37.5mm
基層在養(yǎng)生過(guò)程中出現(xiàn)裂縫，經(jīng)過(guò)彎沉檢測(cè)，結(jié)構(gòu)層的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可繼續(xù)鋪筑上面的瀝青面層，也可采取下列措施處理裂縫:
1）在裂縫位置灌縫。
2）在裂縫位置鋪設(shè)玻璃纖維格柵。
3） 灑鋪熱改性瀝青。
灌縫時(shí)原則上不對(duì)裂縫擴(kuò)縫。鋪設(shè)玻璃纖維格柵與灑鋪熱改性瀝青綜合處治是當(dāng)前處治裂縫向上反射最佳措施，適用于基層裂縫比較嚴(yán)重路段。
墊層
墊層是設(shè)置在基層（或底基層）和土基之間的結(jié)構(gòu)層，它的主要作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是改善土基的濕度和溫度狀況，以保證面層及基層的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不受土基水溫狀況變化的影響；另一方面是將基層傳來(lái)的車輛荷載應(yīng)力加以擴(kuò)散，以減少土基產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，同時(shí)也能阻止路基土擠入基層中影響基層結(jié)構(gòu)的性能。
墊層應(yīng)具有排水、隔水、防凍、防污等功能，故對(duì)修筑墊層所用材料的強(qiáng)度要求并不是很高，但要求其水穩(wěn)定性和隔溫性能要好。墊層常用的材料有兩類。
路拱及路拱橫坡度
為了保證路面上的雨水能夠被及時(shí)排出，減少雨水對(duì)路面的浸潤(rùn)和滲透，從而保證路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，路面表面應(yīng)做成中間高、兩側(cè)低的形狀，稱之為路拱，如圖1-3所示。在橫斷面上，路拱常采用直線形（直線-直線）和直線拋物線組合線形（直線-拋物線-直線）兩種形式。
路面排水結(jié)構(gòu)
路面排水的目的是迅速排除路面表面的大氣降水和滲入路面結(jié)構(gòu)中的水，防止水對(duì)路面結(jié)構(gòu)層造成損害（水損害），確保路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
路面排水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、降水量、路線縱坡等因素，結(jié)合路基、橋涵結(jié)構(gòu)物的排水設(shè)計(jì)，合理選擇排水方案，布置排水設(shè)施，形成完整、暢通的排水體系，保證路基和路面的穩(wěn)定。路面排水包括路面表面排水、中央分隔帶排水及路面內(nèi)部排水。
路面表面排水
路面表面排水常采用分散排水和集中排水兩種形式。分散排水由路面橫坡、路肩和邊坡防護(hù)組成，適用于路線縱坡平緩、匯水量較小、路堤高度較低的路段。集中排水由路面橫坡、攔水緣石或矩形槽、泄水口和急流槽組成，適用于路堤高度較高或路堤邊坡易受沖刷的粉性土、砂性土路段及凹形曲線的底部等。
對(duì)于新建高速公路超高段的集中排水，宜采用在左側(cè)路緣帶的左側(cè)設(shè)置帶有鋼筋混凝土蓋板的預(yù)制整體式U形混凝土溝或縫隙式排水溝，每25～50 m設(shè)一處集水井，并通過(guò)橫向排水管引至邊坡的急流槽或暗管中，如圖1-7所示。
中央分隔帶排水
中央分隔帶的排水設(shè)施由排水溝（明溝、暗溝）、滲溝、雨水井、集水井、橫向排水管等組成。中央分隔帶可采用凸式（見圖1-8）、平式或凹式，一般不封閉，但也可封閉。
路面內(nèi)部排水
1）路面邊緣排水系統(tǒng)由縱向排水管、橫向出水管、集水溝和反濾織物（土工布）等組成，如圖1-9所示。
2）排水基層。當(dāng)路面內(nèi)部可能出現(xiàn)自由水滯留時(shí)，可采用瀝青碎石或骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石或級(jí)配碎石做排水基層。
縱向集水溝可設(shè)在面層邊緣外側(cè)、路肩下或路肩邊緣外側(cè)，如圖1-10所示。集水溝中的填料應(yīng)采用與排水基層相同的透水性材料。水溝的下部設(shè)置帶槽口或圓孔的縱向排水管，并間隔適當(dāng)距離設(shè)置不帶槽孔的橫向出水管。
3）排水墊層。為攔截地下水、滯水或泉水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，或排出因負(fù)溫差作用而積聚在路基上層的自由水， 可直接在路基頂面設(shè)置透水性排水墊層，并適當(dāng)配置縱向集水溝、排水管或出水管等，如圖1-11所示。
三、路面的分級(jí)與分類
路面等級(jí)分為高級(jí)、次高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)，不同路面等級(jí)的面層類型和所適用的公路等級(jí)見表1-5。
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