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摘 要：由于行车荷载超载、自然灾害等，导致路面建成几年后，就会出现各种病害现象。为避免路面出现各种病害现象，基于现行公路路面设计相关规范对中低等级交通量和车道系数等的规定，对路面结构类型采用不同的方案，并进行对比，得出综合性能的路面结构设计方案。
关键词： 路面结构;路面结构类型;方案比选
The Discussion on Pavement Structure Design of Middle and Low Grade Road
Zhang Xueshun
Jingtai County Transportation Bureau Gansu Baiyin 730400
Abstract： Various diseases will appear after the road has been built for a few years Due to overloading of traffic and natural disasters.In order to avoid various diseases on the pavement， based on the provisions of the current road pavement design related regulations on medium and low-grade traffic and lane coefficients， different schemes are adopted for the pavement structure types， and comparisons are made to obtain a comprehensive performance pavement structure design Program.
Keywords： pavement structure; pavement structure type; scheme comparison
对于一条公路而言，无论是路基部分还是路面结构部分，都不同地影响着路面的结构，所以在进行竣工验收时，各项指标都要符合要求。道路在投入使用时，会应对不同的作用，不同型号的车辆不同批次的行驶在路面上，如果在其承受范围内，变形会回复，反之，频繁的施加在路面上，变形就来不及恢复，长时间的塑性变形累积，最终导致裂缝产生，随之出现一些坑槽等病害。修路并非填一填、挖一挖、压一压如此简单的工艺就完成的，需要前期的勘察设计，确定好路线走向，然后根据高程进行填挖横断面设计;設计完成以后还需要根据地质条件、气候因素、当地的经济、车辆的累计当量轴载，从而确定道路所需要的材料、路面性能要求等。故本研究从路面结构设计原则出发，根据路面结构类型，提出不同的路面结构类型，并进行必选，选出综合性能良好的设计方案。
1 路面结构设计原则
路面结构的设计需要遵循的规定有很多，主要有以下几点：道路的路基和路面的全面规划设计;当地的自然、地质条件;能够满足当地的车辆运输、行驶使用要求;就地取材，充分利用当地的材料，降低工程成本;坚持绿色环保和维持生态平衡;尽可能实现施工一体化，保证施工质量;做好预防养护措施，积极维修道路，延长其使用寿命。
2 路面结构类型的选用
路面类型有很多分类方法，人们使用比较多的根据道路面层的材料种类进行划分，并以此命名，比如使用的是水泥，则就是水泥混凝土路面。根据参考文献[1]，本设计路段为某地三级或者四级公路，一般采用沥青路面或水泥混凝土路面。本设计中对路面做了半刚性沥青路面和水泥混凝土路面两种设计，然后进行比选。公路通车后，前5年交通量年平均增长率为5%;第六年开始交通量年平均增长率为3%;初定设计年限15年。甘肃某地路线所经地区属公路自然区划Ⅲ3区—黄土高原干湿过渡区。
2.1 半刚性路面设计
选择甘肃某地的一条三级公路为例，设计时速40km/h，8.5m双车道，设计使用年限15年，年平均交通量2570辆/日，方向系数取0.55，车道系数取1。
沥青混凝土面层的永久变形初始年设计车道平均当量轴次N1为712.56;无机结合料层疲劳开裂初始年设计车道平均当量轴次N2为53130.2;路基顶面竖向压应变N3 为1309.2;沥青混合料层永久变形当量设计轴载累计作用次数Ne为4418500;无机结合料层疲劳开裂当量设计轴载累计作用次数Ne为 329469000;路基顶面竖向压应变Ne为8118500。 （2）初拟路面结构。采用双层式沥青面层即上面层与下面层，4cmAC-13+6cmAC-16，沥青采用70#道路石油沥青，基层材料采用16cm水泥粉煤灰稳定碎石，底基层材料采用20cm的水泥稳定土。并进行沥青混合料层的五大指标的验算，比如沥青混合料的低温开裂性验算，路基顶面竖向压应变等等，均符合规范。
2.2 水泥混凝土路面设计
（1）交通量。公路通车后，前5年交通量年平均增长率为5%;第六年开始交通量年平均增长率为3%;初定设计年限15年。确定初始年平均日混合交通量为2570辆/日。由于该道路为三级公路，且为双向两车道道路，故车道系数取1.00. N1为1285，N2为1640;根据轴型构成调查情况，剔除2轴4轮及其以下的客货车后，按比例将N经轴载换算后得到设计车道初始年平均日标准轴载作用次数
为37次、47次。
=153508属“中等”交通荷载等级。
（2）水泥路面结构设计。三级公路安全等级为三级，目标可靠度为80%，目标可靠度指标为0.84，安全水平取中，目标可靠度取值范围为1.04-1.07，取中得可靠度系数为1.05，路面尺寸、接缝及路肩形式选择，与路面板间设拉杆连接，面层采用水泥混凝土。
（3）初步拟定结构组合：采用普通混凝土路面板（h）+级配碎石基层（21cm）+路基（综合回弹模量为60MPa）。预估（h），三级公路、 “中”变异水平得面层厚度为230～200mm，因此取厚度为22cm。平面尺寸：长4m，宽3.5m。接缝：缩缝为不设传力杆的假缝，纵缝为带拉杆的平头真缝。路肩：与路面板间设拉杆连接，面层采用水泥混凝土。因为本路段属于中等交通，所以可不设底基层。
2.3 方案比选
本项目工程中，在施工的过程中要注意材料采购尽可能方便，施工方法盡量简单，工程造在满足规范的前提下尽可能低，要结合当地的水文、气候、地质条件，合理选用最佳施工方案，采用性价比最高的方案。
方案一（半刚性路面）：与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整，没有接缝，行车平稳，施工期较短等特点。但是，沥青路面的抗弯拉强度低，温度稳定性差，高温时路面容易拥包，低温时路面容易开裂。半刚性路面既有沥青路面的柔韧性，也有刚性路面的抗压强度高的特性，尽管后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但最终的刚度强度仍小于水泥混凝土的。
方案二（水泥混凝土路面）：水泥混凝土路面具有很高的抗压、抗弯拉强度，而且抗磨耗性能好;路面稳定性比较好，不会像沥青路面那样有老化的现象;路面的耐久性也比较好，一般能用15～20年。但是，水泥混凝土路面必须设置许多的接缝，增加施工和养护的难度。
半刚性路面具有柔性路面和刚性路面的综合性优点，而且比刚性路面更加美观，比柔性路面更加稳定，故经过综考量，拟采用方案一（半刚性路面）。
3 结论
路面结构的类型直接影响路面的服务性能。根据甘肃某地的气候特点，针对当地的交通量进行分析，进行当量轴载换算，进行路面结构组合，半刚性路面设计和水泥混凝土路面设计，并对半刚性路面中的沥青混合料层进行疲劳开裂寿命、不可恢复的塑性变形等指标进行验算，同时组合水泥混凝土路面结构。综合比较，该地的路面结构更适合半刚性路面。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通运输部.公路工程技术标准（JTG B01-2014）[S]. 北京：人民交通出版社， 2014.
[2]中华人民共和国交通运输部.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.
[3]李佳，任桂娇.基于轴载交通量调查的沥青路面使用寿命分析[J].交通科技与经济.2020（4）：67-70.
[4]谭红霞，谢森.基于实测轴载谱的沥青路面轴载换算系数细化研究[J].交通信息与安全.2018（3）：84-91.
[5]沈燕.基于层位功能的重载沥青路面结构与材料设计研究[D].江苏：扬州大学硕士论文，2018.
[6] 施磊.季冻区沥青路面结构设计指标研究[J].北方交通.2017（3）：72-76.
作者简介：张学舜（1973— ），男，汉族，甘肃景泰人，本科，工程师，从事路基路面管理。
关键词： 路面结构;路面结构类型;方案比选
The Discussion on Pavement Structure Design of Middle and Low Grade Road
Zhang Xueshun
Jingtai County Transportation Bureau Gansu Baiyin 730400
Abstract： Various diseases will appear after the road has been built for a few years Due to overloading of traffic and natural disasters.In order to avoid various diseases on the pavement， based on the provisions of the current road pavement design related regulations on medium and low-grade traffic and lane coefficients， different schemes are adopted for the pavement structure types， and comparisons are made to obtain a comprehensive performance pavement structure design Program.
Keywords： pavement structure; pavement structure type; scheme comparison
对于一条公路而言，无论是路基部分还是路面结构部分，都不同地影响着路面的结构，所以在进行竣工验收时，各项指标都要符合要求。道路在投入使用时，会应对不同的作用，不同型号的车辆不同批次的行驶在路面上，如果在其承受范围内，变形会回复，反之，频繁的施加在路面上，变形就来不及恢复，长时间的塑性变形累积，最终导致裂缝产生，随之出现一些坑槽等病害。修路并非填一填、挖一挖、压一压如此简单的工艺就完成的，需要前期的勘察设计，确定好路线走向，然后根据高程进行填挖横断面设计;設计完成以后还需要根据地质条件、气候因素、当地的经济、车辆的累计当量轴载，从而确定道路所需要的材料、路面性能要求等。故本研究从路面结构设计原则出发，根据路面结构类型，提出不同的路面结构类型，并进行必选，选出综合性能良好的设计方案。
1 路面结构设计原则
路面结构的设计需要遵循的规定有很多，主要有以下几点：道路的路基和路面的全面规划设计;当地的自然、地质条件;能够满足当地的车辆运输、行驶使用要求;就地取材，充分利用当地的材料，降低工程成本;坚持绿色环保和维持生态平衡;尽可能实现施工一体化，保证施工质量;做好预防养护措施，积极维修道路，延长其使用寿命。
2 路面结构类型的选用
路面类型有很多分类方法，人们使用比较多的根据道路面层的材料种类进行划分，并以此命名，比如使用的是水泥，则就是水泥混凝土路面。根据参考文献[1]，本设计路段为某地三级或者四级公路，一般采用沥青路面或水泥混凝土路面。本设计中对路面做了半刚性沥青路面和水泥混凝土路面两种设计，然后进行比选。公路通车后，前5年交通量年平均增长率为5%;第六年开始交通量年平均增长率为3%;初定设计年限15年。甘肃某地路线所经地区属公路自然区划Ⅲ3区—黄土高原干湿过渡区。
2.1 半刚性路面设计
选择甘肃某地的一条三级公路为例，设计时速40km/h，8.5m双车道，设计使用年限15年，年平均交通量2570辆/日，方向系数取0.55，车道系数取1。
沥青混凝土面层的永久变形初始年设计车道平均当量轴次N1为712.56;无机结合料层疲劳开裂初始年设计车道平均当量轴次N2为53130.2;路基顶面竖向压应变N3 为1309.2;沥青混合料层永久变形当量设计轴载累计作用次数Ne为4418500;无机结合料层疲劳开裂当量设计轴载累计作用次数Ne为 329469000;路基顶面竖向压应变Ne为8118500。 （2）初拟路面结构。采用双层式沥青面层即上面层与下面层，4cmAC-13+6cmAC-16，沥青采用70#道路石油沥青，基层材料采用16cm水泥粉煤灰稳定碎石，底基层材料采用20cm的水泥稳定土。并进行沥青混合料层的五大指标的验算，比如沥青混合料的低温开裂性验算，路基顶面竖向压应变等等，均符合规范。
2.2 水泥混凝土路面设计
（1）交通量。公路通车后，前5年交通量年平均增长率为5%;第六年开始交通量年平均增长率为3%;初定设计年限15年。确定初始年平均日混合交通量为2570辆/日。由于该道路为三级公路，且为双向两车道道路，故车道系数取1.00. N1为1285，N2为1640;根据轴型构成调查情况，剔除2轴4轮及其以下的客货车后，按比例将N经轴载换算后得到设计车道初始年平均日标准轴载作用次数
为37次、47次。=153508属“中等”交通荷载等级。
（2）水泥路面结构设计。三级公路安全等级为三级，目标可靠度为80%，目标可靠度指标为0.84，安全水平取中，目标可靠度取值范围为1.04-1.07，取中得可靠度系数为1.05，路面尺寸、接缝及路肩形式选择，与路面板间设拉杆连接，面层采用水泥混凝土。
（3）初步拟定结构组合：采用普通混凝土路面板（h）+级配碎石基层（21cm）+路基（综合回弹模量为60MPa）。预估（h），三级公路、 “中”变异水平得面层厚度为230～200mm，因此取厚度为22cm。平面尺寸：长4m，宽3.5m。接缝：缩缝为不设传力杆的假缝，纵缝为带拉杆的平头真缝。路肩：与路面板间设拉杆连接，面层采用水泥混凝土。因为本路段属于中等交通，所以可不设底基层。
2.3 方案比选
本项目工程中，在施工的过程中要注意材料采购尽可能方便，施工方法盡量简单，工程造在满足规范的前提下尽可能低，要结合当地的水文、气候、地质条件，合理选用最佳施工方案，采用性价比最高的方案。
方案一（半刚性路面）：与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整，没有接缝，行车平稳，施工期较短等特点。但是，沥青路面的抗弯拉强度低，温度稳定性差，高温时路面容易拥包，低温时路面容易开裂。半刚性路面既有沥青路面的柔韧性，也有刚性路面的抗压强度高的特性，尽管后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但最终的刚度强度仍小于水泥混凝土的。
方案二（水泥混凝土路面）：水泥混凝土路面具有很高的抗压、抗弯拉强度，而且抗磨耗性能好;路面稳定性比较好，不会像沥青路面那样有老化的现象;路面的耐久性也比较好，一般能用15～20年。但是，水泥混凝土路面必须设置许多的接缝，增加施工和养护的难度。
半刚性路面具有柔性路面和刚性路面的综合性优点，而且比刚性路面更加美观，比柔性路面更加稳定，故经过综考量，拟采用方案一（半刚性路面）。
3 结论
路面结构的类型直接影响路面的服务性能。根据甘肃某地的气候特点，针对当地的交通量进行分析，进行当量轴载换算，进行路面结构组合，半刚性路面设计和水泥混凝土路面设计，并对半刚性路面中的沥青混合料层进行疲劳开裂寿命、不可恢复的塑性变形等指标进行验算，同时组合水泥混凝土路面结构。综合比较，该地的路面结构更适合半刚性路面。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通运输部.公路工程技术标准（JTG B01-2014）[S]. 北京：人民交通出版社， 2014.
[2]中华人民共和国交通运输部.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.
[3]李佳，任桂娇.基于轴载交通量调查的沥青路面使用寿命分析[J].交通科技与经济.2020（4）：67-70.
[4]谭红霞，谢森.基于实测轴载谱的沥青路面轴载换算系数细化研究[J].交通信息与安全.2018（3）：84-91.
[5]沈燕.基于层位功能的重载沥青路面结构与材料设计研究[D].江苏：扬州大学硕士论文，2018.
[6] 施磊.季冻区沥青路面结构设计指标研究[J].北方交通.2017（3）：72-76.
作者简介：张学舜（1973— ），男，汉族，甘肃景泰人，本科，工程师，从事路基路面管理。