学习情境六 路面设计

学习情境六路面设计学习目标1.能够描述我国路面发展趋势以及对路面的要求，说明路面结构、层次划分及各层的功能，解释路面的分类。2.描述沥青路面的特点、柔性路面设计程序和原则、路面结构的破坏状态与设计指标。3.了解轴载换算法以及结构组合设计的原则与方法。4.了解既有路面补强设计要求与步骤，以及水泥混凝土路面的特点；叙述水泥混凝土路面构造及其作用。5.掌握多层体系路面厚度计算、路面结构层弯拉应力计算、路面结构设计及路面厚度计算的方法。6.掌握水泥混凝土路面的荷载疲劳应力与温度应力计算、水泥混凝土路面板的厚度计算，以及水泥混凝土路面的接缝设计。学习指南本学习情境的重点在于路面结构层次的划分及各层的功能、路面设计理论、路面设计指标、轴载换算及累计当量轴次计算方法、路面结构组合设计的方法、路面厚度计算的理解，尤其是能按照规范要求独立进行一般水文地质条件下路面设计的内容。学习情境六路面设计单元2单元1路面设计认知水泥混凝土路面设计沥青路面设计单元3一、路面工程发展趋势⒈设计自动化路面材料和配合比设计，路面应力、应变计算，路面结构选型、各层厚度计算，工程概预算以及路面优化设计，均能使用计算机自动进行计算。⒉施工机械化在路面施工中，从土基整修、路面材料的备料及拌制、运料到摊铺、压实、成型，已全部采用机械化流水作业。⒊勘测新技术利用航空摄影测量、地面立体测量、电磁波测量仪器以及遥感技术，使勘测技术正进一步向自动化、数字化、多功能化和高精度方向发展。单元1路面设计认知一、路面工程发展趋势⒋量测自动化路面量测是对路面工程结构物进行检查、质量鉴定、技术品质检测、工作状态测定的工作。⒌设计和质检规范化对于各类路面材料和结构，强度检验和稳定性监测等都先后制定了有关设计和工程质量检验标准。⒍材料和结构多样化在高等级沥青路面中，广泛采用高性能、高粘度的重交通沥青和改性沥青。⒎路面管理系统路面管理系统是路面工程技术、系统工程理论和计算机技术相结合的产物，是一种现代化的路面养护管理新技术。单元1路面设计认知二、路面的基本要求⒈足够的强度和刚度路面的强度是指路面抵抗破坏的能力。⒉良好的稳定性能路面的稳定性能是指路面保持其本身结构强度的性能，也就是指在外界各种影响因素的作用下路面强度的变化幅度。⒊足够的平整度路面的平整度是反映路面使用质量的一项重要指标。⒋足够的耐久性路面在荷载、气侯因素的长期作用下耐疲劳、耐老化和没有不容许的塑性变形积累。⒌足够的抗滑性能路面表面应具有足够的粗糙度，即要具有足够的抗滑性。⒍与环境相谐调路面应与周围环境协调。单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分路面结构层是为了适应行车和自然因素影响而设计的。路面结构层如图6-1所示。单元1路面设计认知

图6-1路面结构层次划分示意图i－路拱横坡

1－面层2－基层（包括底基层）3－垫层4－路缘石5－加固路肩6－土路肩三、路面结构及其层次的划分（一）面层面层是直接承受车轮荷载反复作用（垂直力、水平力与冲击力）和自然因素（降雨的浸蚀与气温变化）影响的结构层，由一至三层组成。面层应具备较高的力学强度（抗压与抗剪）和稳定性（水与温度），同时，还应具备耐磨性和不透水性，表面还应有良好的抗滑性与平整度。1．水泥混凝土面层水泥混凝土面层具有强度高、刚度大、使用寿命长的特点，能承受较繁重的车辆荷载的作用。2．沥青混合料面层以碎石为集料，沥青作结合料的各种沥青混合料。单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分3．粒料面层以土作为结合料的各种碎石或砾石混合料，如泥结碎石和级配砾石等。4．块料面层由水泥混凝土嵌锁式块料，整齐或半整齐块石、其他材料块料铺筑而成。5．复合式路面由水泥混凝土（贫水泥混凝土或经济混凝土）作下面层，沥青混合料或水泥混凝土作上面层组成。单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分（二）基层主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，应具有足够的强度与刚度和良好的扩散应力的能力。基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，应具有足够的水稳定性。为保证面层平整，应具有较好的平整度。用作基层的材料主要有：（1）有机结合料稳定类它包括热拌沥青碎石或乳化沥青碎石混合料、沥青贯入碎石等。（2）无机结合料稳定类（半刚性类）它包括水泥稳定类、石灰稳定类与工业废渣稳定类三大类。（3）粒料类它包括嵌锁型与级配型两大类。（4）刚性类如经济型混凝土和碾压混凝土。单元1路面设计认知水泥稳定类石灰稳定类工业废渣稳定类沥青稳定碎石沥青稳定砾石等基层材料柔性类刚性类无机结合料稳定类（半刚性类）贫水泥混凝土碾压混凝土泥结碎石级配碎石等沥青稳定粒料粒料类三、路面结构及其层次的划分单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分（三）垫层垫层是底基层和土基之间的层次，它的主要作用是加强土基、改善基层的工作条件。垫层根据选用材料的不同，分为透水性垫层和稳定性垫层。根据设置的目的和作用不同，有可分为稳定层、隔离层、防冻层、防污层、整平层和辅助层。透水性垫层是由松散的颗粒材料如砂、砾石、炉渣、片石、锥形块石及圆石等构成。其对材料的强度要求不高，但水稳性、隔热性和吸水性一定要好。这类垫层具有较大的孔隙，能切断毛细水的上升，冻融时又能蓄水、排水，可减少路面的冻胀和沉陷。稳定性垫层是由整体性材料如水泥土、石灰土等构成。这类垫层成型后，强度高，板底性强，有良好的水稳性和冻稳性。煤渣石灰土具有较强的保温性能，可以减少翻浆和冻胀的危害。单元1路面设计认知各类路面各结构层次可选用的组成材料

结构层次路面类型沥青路面水泥混凝土路面复合式路面块料路面粒料路面面层沥青混凝土、沥青碎石、乳化沥青碎石、沥青贯入碎石、沥青表面处治普通水泥混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、钢纤维混凝土、预应力混凝土、碾压混凝土经济混凝土（下面层）＋高强水泥混凝土或沥青混凝土（上面层）嵌锁式混凝土块料整齐或半整齐块石级配碎（砾）石泥灰结碎（砾）石粒料改善土基层水泥或石灰－粉煤灰稳定碎石或砾石粒料、经济型混凝土、沥青碎石、沥青贯入式、水结碎石、泥灰结碎石石灰、水泥或石灰、粉煤灰稳定土、砂砾垫层水泥、石灰或石灰－粉煤灰稳定土、碎石、砂或砂砾三、路面结构及其层次的划分单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分（四）路拱和路面排水为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线形成抛物线形的路拱。选择路拱横坡度应充分考虑有利于行车平稳和有利于横向排水两方面的要求。高速公路和一级公路设有中央分隔带，通常采用两种方式布置路拱横断面。路基、垫层和基层顶面的横坡应略大于路拱的横坡。路面结构内部排水应与公路其他相关排水系统相衔接，并应符合现行《公路排水设计规范》的有关规定。采用开级配沥青混合料表面层，或设置粒料、开级配或半开级配混合料等排水层、防冻层时，可采用横贯整幅路基的形式，或设置边缘排水系统。单元1路面设计认知三、路面结构及其层次的划分（五）路肩行车道两侧的路肩，承受车辆的偶然停留作用，并对路面基层和垫层起侧向支承作用。路肩结构层和排水设计应同路面结构层和排水统盘考虑。路肩横坡度一般较路面横坡大1％，以利于迅速排除表面水。但是高速公路和一级公路的硬路肩采用与路面行车道相同的结构时，应采用与路面行车道相同的路面横坡度。路肩结构组合和材料选用应与行车道路面相协调，不应影响路面结构中水的排出。极重、特重和重交通荷载等级公路及冻土地区，硬路肩基层、底基层材料和厚度应与行车道路面相同。三级和四级公路硬路肩可采用沥青结合料类材料或粒料。单元1路面设计认知四、路面的等级与分类（一）路面的等级通常按照路面面层的使用品质、材料组成类型以及结构的强度与稳定性，将路面分为高级、次高级、中级和低级等四个等级。各等级对应的面层类型及所适用公路见下表。单元1路面设计认知等

级面层类型适用公路高级路面水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石高速、一级、二级公路次高级路面沥青混凝土、沥青贯入式、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处治、半整齐石块二级、三级公路中级路面泥结或级配碎（砾）石、（水）结碎石、不整齐石块、其他粒料三级、四级公路低级路面粒料加固土、其他当地材料加固或改善土四级公路四、路面的等级与分类⒈高级路面高级路面的特点是强度高，刚度大，稳定性好，使用寿命长，能适应较繁重的交通量，路面平整无灰无尘埃，能保证高速行车。⒉次高级路面次高级路面与高级路面相比，刚度和强度较差，使用寿命较短，所适应的交通量较小，行车速度也较低。⒊中级路面中级路面的强度和刚度低，稳定性差，使用周期短，平整度差，易扬尘，仅能适应较小的交通量，行车速度低。⒋低级路面低级路面的强度和刚度最低，水稳定性差，路面平整性差，易扬尘，故只能保证低速行车，所适应的交通量最小，在雨季有时不能通车。单元1路面设计认知四、路面的等级与分类（二）路面的分类从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发将路面划分为柔性路面、刚性路面、半刚性路面三类。⒈柔性路面柔性路面是指总体结构刚度较小，在车辆荷载作用下产生较大的弯沉变形，路面结构本身的抗弯拉强度较低，它通过各结构层将车辆荷载传递给土基，使土基承受较大的单位压力。⒉刚性路面刚性路面主要指水泥混凝土作面层或基层的路面结构。⒊半刚性路面半刚性路面用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层，在前期具有柔性路面的力学性质，后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但仍小于水泥混凝土。单元1路面设计认知五、路面的设计任务与内容

⒈路面的设计任务路面的设计任务是以最低的寿命周期费用提供一种路面结构，它在设计使用期内能按目标可靠度满足预定的使用性能要求。同时，这种路面结构所需的材料、资金和施工设备、技术，符合当地所能提供的条件和经验。路面设计使用期是指新建或改建的路面从开始使用到其使用性能退化到预定的最低标准时的时段。设计使用期以该时段内标准轴载累积作用次数表示。到设计使用期末，路面并非损坏到完全无法使用的程度，而是必须采取重大的改建措施以恢复其使用功能，使之与使用要求相适应的水平。单元1路面设计认知五、路面的设计任务与内容

⒉路面的设计内容路面的设计内容包括结构、构造、材料和路表性能等方面，分为以下六部分：1）行车道路面与路肩铺面的类型选择和结构层组合设计2）水泥混凝土路面面层的接缝构造和配筋设计3）路面排水设计4）各结构层材料组成设计5）路面表面性能设计6）经济评价和最终方案选择单元1路面设计认知单元2沥青路面设计

一、沥青路面的特点与分类

（一）沥青路面的特点沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上铺筑的一定厚度的沥青混合料面层的路面结构。沥青路面的优点：表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建。沥青路面的缺点：表面易受硬物损坏，并容易磨光而降低抗滑性；在外界气温影响下，强度和刚度变化很大，即夏季易变软而冬季易变脆；它的施工受季节影响较大，除乳化沥青外，在低温季节和雨季不能施工。单元2沥青路面设计沥青碎石是由几种大小不同的矿料，掺少量矿粉或不加矿粉，用沥青作结合料，均匀拌合，经压实成型的路面，间隙大，强度以嵌挤为主，粘结为辅。一、沥青路面的特点与分类

一、沥青路面的特点与分类

（二）沥青路面的分类⒈按混合料密实度分类（1）密实式沥青混合料按连续密级配原理设计组成的矿料与沥青结合料拌制而成的混合料。（2）连续半开级配沥青混凝土由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青混合料拌和而成。（3）开级配沥青混合料矿料级配主要由粗集料组成，细集料及填料较少，采用高粘度沥青结合料粘结形成混合料。单元2沥青路面设计一、沥青路面的特点与分类

⒉按施工工艺分类（1）层铺法采用分层洒布沥青，分层撒铺集料和碾压的方法修筑。优点是工艺和设备简便，工效较高，施工进度快，造价低廉。缺点是路面成型期较长，质量不宜保证，需要经过炎热季节行车碾压之后路面方能完全成型。（2）路拌法在路上用机械或人工将集料和沥青材料就地拌和、摊铺和碾压密实而成的沥青路面。（3）厂拌法由一定级配的集料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。单元2沥青路面设计一、沥青路面的特点与分类

3.按技术特性分类（1）沥青表面处治用沥青和细粒矿料铺筑的一种薄层面层,其厚度不超过3cm。（2）沥青贯入式（碎石）指在初步碾压的集料层撒布沥青，再分层铺撒嵌压，并借行车压实而形成的路面。（3）常温沥青混合料采用液体石油沥青或乳化沥青拌制。（4）沥青玛蹄脂碎石指用沥青玛蹄脂碎石混合料作面层或抗滑层的路面。沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料。单元2沥青路面设计一、沥青路面的特点与分类

4.按《公路沥青路面施工技术规范》分类（1）连续密级配沥青混凝土混合料采用连续密级配原理涉及组成的矿料与沥青拌和而成。①密实型沥青混凝土混合料：设计空隙率在3％～6％（重载交通道路4％～6％；行人道路2％～5％），以DAC表示。②密级配沥青稳定碎石：设计空隙率为3％～6％，以ATB表示。（2）连续半开级配沥青混合料（沥青稳定碎石）由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率在6％～12％，用AM表示。单元2沥青路面设计一、沥青路面的特点与分类

（3）开级配沥青混合料矿料主要由粗集料组成，细集料和填料较少，采用高粘度沥青结合料粘结形成，压实后空隙率在18％以上。代表类型：排水式沥青磨耗层混合料，以OGFC表示；

排水式沥青稳定碎石基层，以ATPB表示。（4）间断级配沥青混合料矿料级配中缺少1个或几个粒级而形成的级配不连续的沥青混合料，空隙率控制在3％～4％，典型代表是沥青玛蹄脂碎石混合料，以SMA表示。单元2沥青路面设计沥青碎石透水路面沥青混凝土路面一、沥青路面的特点与分类

二、沥青路面的设计方法和标准

（一）沥青路面的设计方法公路沥青路面设计规范采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构层厚度。对高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性材料基层、底基层应进行弯拉应力验算。用多层弹性体系理论进行路面结构计算时，应考虑各层间接触的条件。我国现行规范采用完全连续体系为层间接触条件。单元2沥青路面设计二、沥青路面的设计方法和标准

单元2沥青路面设计（二）沥青路面的设计标准（1）目标可靠度路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表6-5的规定。表6-5

目标可靠度和目标可靠指标（2）设计使用年限新建沥青路面结构设计使用年限不应低于表6-6的规定，应根据公路等级、经济、交通荷载等级等因素综合确定。改建路面结构设计可根据工程实际情况选取适宜的设计使用年限。表6-6

路面结构设计使用年限公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标β1.651.281.040.840.52公路等级高速公路、一级公路二级公路三级公路四级公路设计使用年限（年）1512108二、沥青路面的设计方法和标准

单元2沥青路面设计（3）设计轴载路面设计应采用轴重为100kN的单轴—双轮组轴载作为设计轴载，计算参数按表6-7确定。应根据路面结构设计使用年限，按《公路沥青路面设计规范》附录A确定当量设计轴载累计作用次数。表6-7

设计轴载的参数（4）交通荷载等级路面结构所承受的交通荷载应按表6-8进行分级。表6-8 设计交通荷载等级注：大型客车和货车为《公路沥青路面设计规范》附录A中表A.1.2所列的2类～11类车。设计轴载(kN)轮胎接地压强(MPa)单轮接地当最圆直径(mm)两轮中心距(mm)1000.70213.0319.5设计交通荷载等级极重特重重中等轻设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通星(X106，辆）≥50.050.0～19.019.0～8.08.0～4.0＜4.0二、沥青路面的设计方法和标准

单元2沥青路面设计（5）控制开裂沥青路面设计应控制沥青混合料层疲劳开裂损坏、无机结合料稳定层疲劳开裂损坏、沥青混合料层永久变形量、路基顶面竖向压应变，以及季节性冻土地区的路面低温开裂。（6）使用性能路面使用性能设计指标应满足下列要求：1）按《公路沥青路面设计规范》附录B.1和附录B.2计算的沥青混合料层和无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命，均不应小于按该规范附录A确定的设计使用年限内当最设计轴载累计作用次数。2）按《公路沥青路面设计规范》附录B.3计算的沥青混合料层永久变形量不应大于表6-9所列容许永久变形量。表6-9沥青混合料层容许永久变形量(mm)基层类型沥青混合料层容许永久变形量高速、一级公路二级、三级公路无机结合料稳定类基层、水泥混凝土基层和底基层为无机结合料稳定类的沥青混合料基层1520其他基层1015二、沥青路面的设计方法和标准

单元2沥青路面设计3）路基顶面竖向压应变不应大于按《公路沥青路面设计规范》附录B.4计算的容许值。4）按《公路沥青路面设计规范》附录B.5计算的季节性冻土地区沥青面层低温开裂指数不宜大于表6-10所列数值。表6-10 低温开裂指数要求注：低温开裂指数CI——竣工验收时100m调查单元内横向裂缝条数，贯穿全幅的裂缝按1条计，未贯穿且长度超过一个车道宽度的裂缝按0.5条计，不超过一个车道宽度的裂缝不计入。公路等级高速、一级公路二级公路三级、四级公路低温开裂指数CI，不大于357二、沥青路面的设计方法和标准

单元2沥青路面设计（7）抗滑技术要求高速公路、一级公路以及山岭重丘区二级和三级公路的路面在交工验收时，其抗滑技术指标应满足表6-11的技术要求。

表6-11 抗滑技术要求年平均降雨量(mm)交工检测指标值横向力系数SFC60a构造深度TDb(mm)＞1000≥54≥0.55500～1000≥50≥0.50250～500≥45≥0.45注：a横向力系数SFC60——用横向力系数测试车，在60km/h土1km/h车速下测定。b构造深度TD——用铺砂法测定。三、沥青路面的结构组合设计

单元2沥青路面设计沥青路面结构由面层、基层、底基层和必要的功能层组合而成。面层采用不同材料分层铺筑时，可分为表面层、中面层和下面层。沥青路面结构的合理选择和安排是整个路面结构是否能在设计年限内承受行车荷载和自然因素的共同作用，同时又发挥各结构层的最大效能，是整个路面结构经济合理的关键。路面结构组合设计应针对各种路面结构组合的力学特性、功能特性及其长期性能衰变规律和损坏特点，遵循路基路面综合设计的理念，保证路面结构的安全、耐久和全寿命周期经济合理。在设计使用年限内，沥青路面应不发生由于疲劳导致的结构破坏，面层可进行表面功能修复。沥青结合料类材料层间应设置黏层：在沥青结合料类材料层与其他材料层间应设置封层，宜设置透层。结构组合设计应采取路面结构的防水、排水措施，阻止降水渗入路面结构层。三、沥青路面的结构组合设计

单元2沥青路面设计（一）沥青路面的等级确定路面等级在一般情况下应与道路等级和交通量相适应，道路等级越高，则路面等级越高，见下表。道路等级路面等级面层类型设计年限设计年限内累计标准轴次/（万次/一车道）高速一级高级沥青混凝土沥青玛蹄脂碎石15＞400二级高级沥青混凝土12＞200次高级热拌沥青碎石沥青贯入式100～200三级次高级乳化沥青碎石混合料沥青表面处治1010～100四级中级水结碎石、泥结碎石、级配碎（砾）石8≤10低级粒料改善土三、沥青路面的结构组合设计

（二）沥青路面的结构组合设计原则路基路面是一个整体结构，各结构层有各自的特性和作用，并相互制约和影响，结构组合不合理，所用材料再好，厚度再大也无济于事。根据实践经验和理论分析，结构组合应遵循的原则：1.功能组合原则路线、路基和路面的设计标准应大体一致，应本着“路基稳定、基层坚实、面层耐用”的要求，把路基（土基）、垫层、基层和面层作为一个整体，进行路基路面综合设计。（1）路面结构类型选择沥青路面结构类型应根据交通荷载等级和路基状况等因素，结合路面材料特性和结构特性进行选择。路面结构类型可按基层材料性质分为无机结合料稳定类基层沥青路面、粒料类基层沥青路面、沥青结合料类基层沥青路面和水泥混凝土基层沥青路面四类。单元2沥青路面设计结构示意图三、沥青路面的结构组合设计

三层式面层三、沥青路面的结构组合设计

（2）基层和底基层类型的选择应选择具有足够的承载能力、抗疲劳开裂性能、足够的耐久性和水稳定性的基层和底基层类型。沥青结合料类和粒料类基层尚应具有足够的抗永久变形能力。路基湿度状态为中湿或潮湿时，宜采用粒料类底基层或设置粒料类路基改善层。多雨地区，无机结合料稳定类基层和水泥混凝土基层沥青路面应采取措施控制唧泥、脱空等水损坏。当采用无机结合料稳定类基层时，可采取下列一种或多种措施减少基层收缩开裂和路面反射裂缝：1）选用抗裂性好的无机结合料稳定类基层。2）增加沥青混合料层厚度，或在无机结合料稳定类基层上设置沥青碎石层或级配碎石层。3）在无机结合料稳定类基层上设置改性沥青应力吸收层或敷设土工合成材料。单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

（3）功能层的设置

在水文不良路段以及不同材料的层间等应设置功能层，以排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态，以及保持层间的结合。需设置功能层的情况有：1）季节性冻土地区路面厚度不满足防冻要求时，应增设防冻层。2）地下水位高、排水不良、潮湿或过湿状态的路段，有裂隙水、泉眼等水文条件不良岩石挖方路段，基层和底基层为非粒料类材料时，可在基层或底基层与路床间设置粒料层。3）无机结合料稳定类或冷再生类材料结构层与沥青结合料类结构层之间宜设置封层。单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

4）极重、特重和重交通荷载等级路面的黏层宜采用改性乳化沥青、道路石油沥青或改性沥青；中等和轻交通荷载等级路面的黏层可选用乳化沥青；水泥混凝土板与沥青面层间的黏层宜采用改性沥青。5）单层表面处治封层的结合料可采用改性沥青、道路石油沥青或乳化沥青。改性沥青应力吸收层宜采用橡胶沥青。6）粒料类基层和尤机结合料稳定类基层顶面宜设置透层，透层沥青应具有良好的渗透性，可采用稀释沥青和乳化沥青等。（4）土基的设置要使路面有足够的整体刚度，还应保证路基的稳定性。实践证明，一般要求土基回弹模量不小于20MP。否则，单纯依靠加强或增厚面层或基层，虽然能收到良好的效果，同时也不经济。单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

2.强度组合原则作用在路面上的行车荷载，通常包括垂直力和水平力。在车轮荷载的垂直力作用下，路面内部产生的竖向应力和应变随深度而递减，车轮荷裁的水平力作用产生的应力、应变，随深度递减的速度更快。因而对各层材料的强度（模量）的要求，也可随深度而相应减小，如图6-2所示。单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

3.合理层间组合原则各结构层材料具有不同的特性，在组合时，应注意相邻层次的互相影响，采取措施限制或消除所产生的不利影响。层间结合应尽量紧密，避免产生层间滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。在半刚性基层上修建沥青面层时，由于基层材料的干缩和温度开裂，会导致面层相应地出观反射裂缝。为了防止或尽可能减轻反射裂缝的出现，往往采用如下措施：1）面层结合料尽量选用符合“重交通量道路石油沥青技术要求”的优质沥青。2）基层材科优先选用强度高、收缩性小和抗冲刷能力强的水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料。3）在面层和基层之间增设起缓冲作用的联结层。4）面层和联结层应具有足够的厚度。在沥青面层不能直接铺筑在块石基层上，必须在其间增设碎石过渡层，否则块石层表面不平整或可能发生的松动会很容易反映到面层上，造成面层不平整或沉陷开裂。单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

4.在各种自然因素作用下稳定性好原则沥青路面在长期使用过程中，经受着自然环境因素——水、温度的考验。水温状况对沥青路面的影响很大，对于季节性冰冻地区的中湿和潮湿路段，要考虑冻胀与翻浆的危害。路面结构除了要保证力学强度的要求外，其总厚度还要满足防冻厚度的要求，以免在路基内出现较厚的聚冰带，从而导致路面的不均匀冻胀。路面防冻最小厚度可参照表6-6确定。在季节性冰冻地区有冻胀可能的中、潮湿路段，根据交通量计算的路面总厚度应不小于表6-6的规定。当按强度计算的路面结构层总厚度小于最小防冻厚度时，应增加防冻垫层，以满足最小防冻厚度要求。防冻垫层可用水稳定性好而强度较低的地方材料如炉渣、砂砾、碎石等。

单元2沥青路面设计三、沥青路面的结构组合设计

5.适当的层数和厚度原则按照强度组合原则，结构层层数越多，越能体现强度同荷载应力随深度变化的规律相适应及造价经济性的要求。但是，层数过多将带来施工工艺及材料制备上的困难。一般来说，层数不宜过多，在满足各方面要求的条件下，层数应尽可能地少，材料变化也不宜频繁。各结构层的厚度应综合考虑材料的性能，应力传递的效果和压实机具的效能等因素确定。层厚过大，一次压实不足，则需分层施工；层厚过小，又不能形成独立的稳定结构层次。从强度和造价上考虑，各结构层层厚宜自上而下由薄到厚。各种结构层的适宜厚度以及施工最小厚度见表6-16。为了保证沥青路面使用质量，我国规范推荐的各级公路半刚性基层上沥青面层的总厚度见表6-17。在进行路面结构组合设计时，上述原则有时会产生矛盾，应结合具体情况，分清主次，合理地综合应用诸原则。以获得符合当地交通、环境、材料、施工及养护等条件的路面结构层次组合。单元2沥青路面设计四、材料性质要求和设计参数理论分析法是用层状弹性体系理论计算汽车荷载在路基路面各层产生的应力和位移，在计算前必须知道路基路面各层的弹性常数即弹性模量和泊松比。由于路基土和路面材科都不是理想的线性弹性体而是非线性弹塑性体，在计算时是用回弹模量代替弹性模量。（一）路基顶面回弹模量的确定土基的强度可用若干指标来表示（如抗剪强度、CBR值、回弹模量等）。由于回弹模量能较好地反映路基所具有的部分弹性性质，因此采用路基顶面回弹模量来表示路基的强度。在设计新建路面时，路基尚未修筑，无法用承载板法测土基回弹模量，常用《公路路基设计规范》规定的方法进行确定。路基顶面回弹模量应表6-18的规定。不满足要求时，应采取改变填料、设置粒料类或无机结合料稳定类路基改善层，或采取石灰或水泥处理等措施提高路基顶面回弹模量。单元2沥青路面设计（二）路面材料设计参数路面材料应根据公路等级、交通荷载等级、气候条件、各结构层功能要求和当地材料特性等，在技术经济论证基础上进行设计并确定材料设计参数。各结构层的原材料性质要求和混合料组成与性质要求，应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》和《公路路面基层施工技术细则》的有关规定，并应结合工程特点和当地经验确定。高速公路和一级公路的施工图设计阶段宜通过室内试验实测（水平一）确定路面结构层材料设计参数；其他设计阶段和二级及二级以下公路可利用已有经验关系式（水平二）或参照典型数值（水平三）确定路面结构层材料设计参数。四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计1.粒料类材料基层、底基层级配碎石的CBR值应符合表6-19的有关规定。级配砾石或天然砂砾用于基层时，CBR值不应小于80。高速公路和一级公路基层粒料公称最大粒径不宜大于26.5mm；底基层采用级配碎石或级配砂砾时，不宜大于31.5mm；底基层采用天然砂砾时，不宜大于53.0mm。二级及二级以下公路的基层、底基层粒料不宜大于53.0mm。填隙碎石公称最大粒径宜为层厚的1/2～2/3。防冻层所用砂砾、碎石材料的最大粒径不应超过53.0mm。级配碎石和级配砂砾中通过0.075mm筛孔的颗粒含量不宜大于5%。粒料层的回弹模量在结构验算时应采用粒料回弹模量乘以湿度调整系数后得到，湿度调整系数可在1.6～2.0范围内选取。最佳含水率和与压实度要求相应的干密度条件下的粒料回弹模最应按《公路沥青路面设计规范》第5.1.4条规定。四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计2.无机结合料稳定类材料1）无机结合料稳定类材料用于高速公路、一级公路基层时，公称最大粒径不宜大于31.5mm。2）水泥稳定类材料水泥剂最宜为3.0%～6.0%。3）贫混凝土集料公称最大粒径不宜大于31.5mm；水泥用量不得少于170kg/m3，28d弯拉强度标准值宜控制在2.0～2.5MPa范围内。4）无机结合料稳定类材料7d无侧限抗压强度代表值应符合表6-21的要求。5）无机结合料稳定类材料弯拉强度和弹性模量应按本规范第5.1.4条规定，依据相应的水平确定。6）结构验算时，无机结合料稳定类材料弹性模量应乘以结构层模量调整系数0.5。7）冻土地区高速公路和一级公路的石灰粉煤灰稳定类基层，应按有关规定进行材料抗冻性能检验，其残留抗压强度比应符合表6-23的要求。四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计3.沥青结合料类材料1）沥青结合料应采用道路石油沥青或其加工产品，沥青类型应根据公路等级、气候条件、交通荷载等级、结构层位和施工条件等确定。2）极重、特重和重交通荷载等级公路、气候条件严酷地区公路，以及连续长陡纵坡路段，中面层和表面层宜采取优化混合料级配、选用改性沥青或添加外掺剂等措施。3）开级配沥青混合料表面层宜采用高黏沥青或橡胶沥青，并采用适最消石灰或水泥替代矿粉。4）表面层沥青混合料公称最大粒径不宜大于16.0mm,中面层和下面层沥青混合料公称最大粒径不宜小于16.0mm,基层沥青碎石公称最大粒径不宜小于26.5mm。5）季节性冻土地区高速公路和一级公路表面层沥青低温性能宜满足相关指标的要求。四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计6）二级及二级以上公路公称最大粒径不大于19.0mm的沥青混合料，宜在温度为-10℃、加载速率为50mm/min条件下进行小梁弯曲试验。7）高速公路和一级公路沥青混合料应在规定的试验条件下进行车辙试验，并应符合表6-25的要求。8）宜采用《公路沥青路面设计规范》附录F规定的单轴贯入试验方法测定沥青混合料贯入强度。9）粒料类基层沥青路面和底基层采用粒料的沥青结合料类基层沥青路面，沥青混合料贯入强度宜满足式(6-4)的要求。10）沥青混合料应测试浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验残留强度比检验水稳定性。11）沥青混合料动态压缩模量应按《公路沥青路面设计规范》第5.1.4条规定，依据相应的水平确定。四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计4.泊松比各类材料的泊松比应按表6-28确定。表6-28

泊松比取值四、材料性质要求和设计参数单元2沥青路面设计材料类别路基粒料无机结合料密级配沥青混合料开级配沥青混合料、半开级配沥青混合料泊松比0.400.350.250.250.40

五、沥青路面结构验算

路面结构力学指标计算应采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论。路面结构组合应先初拟沥青路面结构方案，并按路面结构验算方法进行路面结构验算，再结合工程经验和经济分析选定路面结构方案。对于二级及二级以下公路，当交通荷载等级为中等、轻水平时，可依据所在地区经验结构合理选择路面设计方案。（一）设计指标路面结构验算应根据路面结构组合，参照表6-29选择设计指标。路面结构验算时，各设计指标应选用表6-30规定的竖向位置处的力学响应，并应按图6-3所示计算点位置，选取A、B、C和D四点位置计算的最大力学响应量。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

图6-3力学响应计算点位置图示

单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

（二）交通、材料和环境参数（1）交通参数各设计指标对应的当量设计轴载累计作用次数，应根据交通荷载参数调查分析结果和设计使用年限计算确定。（2）材料参数路面结构验算时结构层模量取值应符合下列规定：1）沥青面层采用20℃、10Hz条件下的动态压缩模量，沥青类基层采用20℃、5Hz条件下的动态压缩模晕。2）无机结合料稳定层采用经调整系数修正后的弹性模量。3）粒料层采用经湿度调整的回弹模量，路基采用平衡湿度状态下并考虑干湿与冻融循环作用后的顶面当量回弹模最。（3）环境参数沥青混合料层疲劳开裂寿命、无机结合料稳定层疲劳开裂寿命和路基顶面竖向压应变验算时，应根据所在地区的气温条件、路面结构类型和结构层厚度，按规范确定温度调整系数。沥青混合料层永久变形量验算时，应根据所在地区的气温条件，选用相应的等效温度。单元2沥青路面设计（三）路面结构验算方法1.交通荷载参数分项（1）车型分类车辆轴型应根据表6-31规定按轮组和轴组类型分为7类。（2）交通数据调查交通数据调查应包括交通量及增长率、方向系数、车道系数、车辆类型组成、轴组组成和轴重等。（3）车辆当量设计轴载换算各类车辆当晕设计轴载换算系数可按下列三个水平确定，高速公路和一级公路的改建设计应采用水平一，其他情况可采用水平二或水平三。（4）当量设计轴载累计作用次数根据车辆当量设计轴载换算确定的车辆当最设计轴载换算系数，按式(6-11)确定初始年设计车道日平均当最轴次

。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

2.沥青混合料层疲劳开裂验算沥青混合料层的疲劳开裂寿命应根据路面结构分析得到的沥青混合料层层底拉应变，按式(6-13)计算。沥青混合料层的疲劳开裂寿命应大于设计使用年限内设计车道的当量设计轴载累计作用次数。否则，应调整路面结构方案，重新验算，直至满足要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

3.无机结合料稳定层疲劳开裂验算无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命应根据路面结构分析得到的各尤机结合料稳定层层底拉应力，按式(6-14)计算。无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命应大于设计使用年限内设计车道的当鼠设计轴载累计作用次数。否则，应调整路面结构组合或层厚，重新验算，直至满足要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

4.沥青混合料层永久变形量验算沥青混合料层永久变形量验算应按下列要求对各沥青混合料层进行分层，分别计算各分层的永久变形量：1）表面层，采用10～20mm为一分层。2）第二层沥青混合料层，每一分层厚度应不大于25mm。3）第三层沥青混合料层，每一分层厚度应不大于100mm。4）第四层及其以下沥青混合料层，作为一个分层。根据标准条件下的车辙试验，得到各层沥青混合料的车辙试验永久变形量，按式(6-15)计算各分层的永久变形量和沥青混合料层总的永久变形量。验算所得的沥青混合料层永久变形量应满足表6-9的容许永久变形量要求。否则，应调整沥青混合料设计，直至满足要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

5.路基顶面竖向压应变验算路基顶面的容许竖向压应变应按式(6-16)计算确定。应按《公路沥青路面设计规范》第6.2.2条的规定选取计算点，根据弹性层状体系理论，按式(6-17)计算路基顶面竖向压应变。路基顶面竖向压应变应小于容许压应变值。否则，调整路面结构方案，重新验算，直至满足要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

6.沥青面层低温开裂指数验算季节性冻土地区沥青面层，应按式(6-18)验算其低温开裂指数CI。沥青面层的低温开裂指数值，应满足表6-10的要求。否则，应改变所选用的沥青材料，直至满足要求。7.防冻厚度验算季节性冻土地区路基为中湿或潮湿状态时，应按式(6-19)计算公路多年最大冻深。根据公路多年最大冻深，按表6-15的规定验算路面的防冻厚度。路面结构厚度小于表6-15规定的最小防冻厚度时，应增设防冻层，使其满足最小防冻厚度的要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

8.设计路面结构的验算弯沉值1）路基顶面验收弯沉值

应按式(6-20)计算。2）宜采用落锤式弯沉仪进行路基验收，落锤式弯沉仪荷载为50kN,荷载盘半径应为150mm。路段内实测的路基顶面实测代表弯沉值

应符合式（6-21）的要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

8.设计路面结构的验算弯沉值3）路表验收弯沉值

应根据设计路面结构，采用弹性层状体系理论按式(6-22)计算。路面结构层参数应与路面结构验算时相同。路基顶面回弹模量应采用平衡湿度状态下路基顶面回弹模量乘以模最调整系数

。4）路面交（竣）工时应对路表弯沉值进行检测。落锤式弯沉仪中心点弯沉代表值应符合式(6-23)要求。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

（四）路面结构验算流程新建沥青路面结构验算应按图6-4所示的流程进行。单元2沥青路面设计

五、沥青路面结构验算

1）按《公路沥青路面设计规范》附录A调查分析交通参数，并根据其规范第3.0.4条的规定，确定交通荷载等级。2）根据路基土类、地下水位高度确定路基干湿类型和湿度状况，按该规范第5.2.2条要求，并结合现行《公路路基设计规范》的有关规定确定路基顶面回弹模量及必要的路基改善措施。3）根据设计要求，收集所在地区的常用路面结构组合和材料性质要求，分析影响路面结构设计的其他因素，初拟路面结构组合与厚度方案，选取设计指标。4）按《公路沥青路面设计规范》第5章及第6.3.2条规定，确定各结构层模最等设计参数，并按本规范第5章规定检验粒料的CBR值，无机结合料稳定类材料的无侧限抗压强度，沥青低温性能要求，沥青混合料的低温破坏应变、动稳定度、贯入强度和水稳定性等。单元2沥青路面设计五、沥青路面结构验算

5）按《公路沥青路面设计规范》附录G的规定，收集工程所在地区气温资料，确定各设计指标对应的温度调整系数或等效温度。6）采用多层弹性体系理论程序计算各设计指标的力学响应量。7）按《公路沥青路面设计规范》附录B的规定进行路面结构验算，验算结果应符合该规范第3.0.6条的规定，不符合时，调整路面结构方案重新验算，直至符合为止。8）对通过结构验算的路面结构进行技术经济分析，选定路面结构方案。9）按《公路沥青路面设计规范》附录B.7计算设计路面结构的验收弯沉值。10）设计路面结构的路基顶面验收弯沉值和路表验收弯沉值的确定，应符合《公路沥青路面设计规范》附录B.7的有关规定。单元2沥青路面设计五、沥青路面结构验算沥青路面随着使用时间的延续，其使用性能和承载能力不断降低，超过设计使用年限后便不能满足正常行车交通的要求，而需对既有沥青路面进行结构补强或改建。当既有沥青路面需要提高等级时，对不符合技术标准的路段应先进行线型改善，改线路段应按新建路面进行设计；对于加宽路面、提高路基、调整纵坡的路段应视具体情况按新建或改建路面设计；在既有沥青路面的补强时，按改建路面设计。改建路面设计应充分调查和分段评估既有路面状况，分析路面损坏原因，提出针对性改建对策，经技术经济分析后，结合工程经验确定适应预期交通荷载等级和使用性能要求的改建路面设计方案。确定改建设计方案时，应充分利用既有路面结构性能，减少废弃材料，并积极、稳妥地再生利用既有路面的材料。同时应考虑施工期交通组织设计和临时安全设施设计。改建路面设计应采用动态设计理念，工程实施阶段应逐段调查分析现场路况，动态调整改建方案。

单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

（一）既有路面结构状况调查与评定对使用中的路面结构状况的调查和评定，其目的主要是了解路面现有结构状况和承载能力，据以预估剩余使用寿命、判断是否需要补强、分析路面损坏的原因及提出处理措施，并为路面补强设计提供可靠的设计参数。1.既有路面调查与分析既有路面调查与分析应包括下列主要内容：1）收集既有路面及其排水设施的设计、施工及历史养护维修情况等技术资料。2）调查分析交通量、轴载组成和增长率等交通荷载参数。调查可采用实地观测（包括人工观测和用移动式车辆自动称重系统）等方法或采取当地交通管理部门的统计资料。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

3）调查路面破损状况，包括路面病害类型、严重程度、范围和数量等。4）采用落锤式动态弯沉仪或其他弯沉仪检测评价既有路面结构承载能力。5）采用钻芯、探坑取样、路面雷达、切割等方式，调查分析既有路面厚度、层间结合及病害程度情况，并取样进行室内试验，测定试件模量、强度等，分析路面材料组成与退化情况。6）对因路基问题导致路面损坏的路段，取样调查路基土质类型、含水率和CBR值等，分析路基稳定性和承载力等。7）调查沿线气候条件、地下水位及路基路面排水状况。8）调查沿线跨线桥、隧道净空要求及其他影响路面改建设计的因素。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

⒉既有路面结构强度的评定既有路面损坏状况的评定应符合现行《公路技术状况评定标准》和《公路养护技术规范》的有关规定，可结合路面损坏特点采用路面横向裂缝间距、纵向裂缝率、网裂面积率和修补面积率等指标进行补充评价。应根据既有路面调查结果综合分析病害原因，判断路面病害的层位、破坏程度、发展趋势及既有路面的可利用程度。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

（二）既有路面的改建方案对既有路面应根据不同路段路面状况和损坏程度，采取相应的处理方案。既有路面处理可采用局部病害处治、整体性处理的方式或局部病害处治与整体性处理相结合的方式，并应符合规定：1）既有路面破损不严重且结构性能较好的路段可参照现行《公路沥青路面养护技术规范》对局部病害处治后加铺。2）既有路面破损严重或结构性能不足的路段，宜采用整体性处理方式。处理深度和范围应根据路面破损程度、层位和处理工艺确定。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

3）改建方案应充分利用既有路面结构和材料，可视具体情况选择经局部病害处治后直接加铺一层或多层改建方案、将既有路面铣创至某一结构层或将既有路面就地再生后再加铺一层或多层改建方案。4）既有路面存在较多裂缝时，应采取减缓反射裂缝的措施。5）既有路面出现因内部排水不良引起的水损坏时，应改善或重置路面防排水系统。加铺层与既有路面间应采取设置黏层或封层等层间结合措施。6）加铺层材料组成和技术要求应符合《公路沥青路面设计规范》第5章的规定。再生材料技术要求应符合现行《公路沥青路面再生技术规范》的有关规定。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

（三）改建路面结构验算1）设计使用年限内预期的交通荷载参数应按《公路沥青路面设计规范》附录A进行调查和分析，并按该规范第3.0.4条确定交通荷载等级。2）加铺层以及经处治后的既有路面结构在设计使用年限内的使用性能，应符合《公路沥青路面设计规范》第3.0.6条和第3.0.7条的规定。3）既有路面破损不严重且结构性能较好，采用直接加铺方案或铣创至某一结构层再加铺方案时，应同时对既有路面结构层和加铺层进行结构验算。加铺层的设计参数应按新建路面结构确定。既有路面结构层的设计参数应按下列要求确定：单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

①将既有路面简化为由沥青结合料类材料层、无机结合料稳定层或粒料层和路基组成的三层体系，利用弯沉盆反演或芯样实测的方法确定各层结构模量。②既有路面无机结合料稳定层弯拉强度，宜根据现场取芯实测的无侧限抗压强度按式(6-24)计算，无条件时，可根据既有路面整体强度、基层和面层损坏状况，结合当地经验确定。既有路面破损严重或结构性能不足时，无论采用直接加铺方案还是采用铣创至某一结构层再加铺方案，均应对加铺层进行结构验算。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

（四）改建路面补强设计流程改建路面结构验算应按图6-5所示的流程进行。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

1）按《公路沥青路面设计规范》附录A调查分析交通参数，并按该规范第3.0.4条规定，确定交通荷载等级。2）根据《公路沥青路面设计规范》第7.2节的规定，对既有路面技术状况进行调查和分析。3）根据路况调查结果，对既有路面进行分段。按《公路沥青路面设计规范》第7.3节的规定，结合当地工程经验，分段初拟改建方案。4）按《公路沥青路面设计规范》第7.4.3～7.4.5条规定，确定需验算的结构层和设计指标，确定既有路面和加铺层的材料模量等设计参数，并按该规范第5章规定检验加铺层粒料的CBR值，无机结合料稳定类材料的无侧限抗压强度，沥青低温性能要求，沥青混合料的低温破坏应变、动稳定度、贯入强度和水稳定性等。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

5）收集工程所在地区气温资料，按《公路沥青路面设计规范》附录G确定各设计指标相应的温度调整系数或等效温度。6）采用多层弹性体系理论程序计算各设计指标的力学响应量。7）按《公路沥青路面设计规范》附录B进行路面结构验算，验算结果应符合该规范第3.0.6条的规定，不符合时，调整路面改建方案重新验算，直至符合为止。8）对通过结构验算的路面结构进行技术经济分析，选定路面改建方案。9）按《公路沥青路面设计规范》附录B.7计算改建路面结构的路表验收弯沉值。单元2沥青路面设计六、既有沥青路面的结构补强设计

一、水泥混凝土路面的特点

水泥混凝土路面（白色路面）为刚性路面，属于高级路面，它是以水泥与水拌和成的水泥浆为结合料，以碎（砾）石、砂为集料，再加适当的掺和料及外掺剂，拌和成水泥混凝土混合料而筑成的路面。经过一定时间的养护，达到很高的强度与耐久性。当车轮行驶在路面上，整个水泥混凝土路面会起抵抗作用，不使路面产生较大的弯曲变形，当车轮驶过后，又重新恢复原来形状。1.水泥混凝土路面的优点

（1）强度高（2）稳定性好（3）耐久性好（4）造价适当，养护维修费用小（5）抗滑性能好（6）有利于夜间行车单元3水泥混凝土路面设计一、水泥混凝土路面的特点

2.水泥混凝土路面的缺点

1）水泥和水的用量大。2）路面接缝多。3）铺筑后不能立即开放交通。4）在白天较强阳光照射下路面反光很强，使汽车驾驶员感觉不舒服。5）掘路和埋没管线的修补工作都很麻烦，而且影响交通，且修补后路面质量往往不如原来路面的整体强度高。6）地基软弱处，需加铺钢筋网片。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

水泥混凝土路面由混凝土面层、基层、垫层、路肩结构和排水设施等组成。单元3水泥混凝土路面设计图6-6水泥混凝土路面的构造1.混凝土面层2.基层3.垫层4.沥青路肩5.路肩基层6.土基7.排水基层8.不透水垫层（或设反滤层）9.集水管10.排水管11.混凝土路肩12.路面横坡13.路肩横坡14.反滤织物15.拦水带16.拉杆二、水泥混凝土路面的构造

（一）面层（面板）1.面层的分类（1）普通混凝土（无筋混凝土或素混凝土）路面指除接缝区和局部范围外均不配筋的水泥混凝土路面。这是目前应用最为广泛的一种面层类型。道路路面的混凝土面层通常采用等厚断面。（2）钢筋混凝土路面指为防止可能产生的裂缝缝隙张开，板内配置纵、横向钢筋或钢筋网的水泥混凝土路面。（3）碾压混凝土路面指水泥和水的用量较普通混凝土显著减少的水泥混凝土混合料经摊铺、碾压成型的水泥混凝土路面。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（4）钢纤维混凝土路面指在混凝土中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。在混凝土中掺拌钢纤维，可以提高混凝土的韧度和强度，减少其收缩量。由于钢纤维混凝土的弯拉强度高于普通混凝土，因此它所需的面层厚度薄于普通混凝土面层。由于钢纤维混凝土的造价高，因而主要用作设计标高受到限制的旧混凝上路面上的加铺层，或者用作复合式混凝土面层的上面层。（5）连续配筋混凝土路面指沿纵向配置连续的钢筋，除了在与其它路面交接处或邻近构造物处设置胀缝以及视施工需要设置施工缝外，不设横向缩缝的水泥混凝土路面。（6）复合式混凝土路面指由两层或两层以上不同强度或不同类型的混凝土复合而成的水泥混凝土路面。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

2．面层的基本要求水泥混凝土面层直接承受行车荷裁的作用和环境因素的影响，应具有较高的抗弯拉强度和耐久性以及良好的表面特性（耐磨、抗滑、平整、低噪音等）。1）面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。2）普通水泥混凝土、钢筋混凝土、碳压混凝土和连续配筋混疑土面层的计算厚度，可依据交通荷载等级、公路等级和变异水平等级，确定面板的厚度。3）钢纤维混凝土的钢纤维体积率宜为0.6%～1.0%，面层厚度宜为普通混凝土面层厚度的0.75～0.65倍，按钢纤维掺量确定。4）复合式路面的沥青混凝土上面层的厚度不宜小于40mm。5）路面表面必须采用拉毛、拉槽、压槽或刻槽等方法筑做表面构造，在交工验收时构造深度应满足表6-45的要求。6）混凝土预制块可采用矩形块或异形块。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

3.面板厚水泥混凝土路面一般为单层式的，其厚度须根据该路在使用期内的交通性质和交通量设计计算决定。在计算确定混凝土面板所需厚度时，各级交通条件下的初估厚度其初估厚度查表。单元3水泥混凝土路面设计交通等级极重特重重公路等级—高速一级二级高速一级二级变异水平系数低低中低中低中低中面层厚度（mm）≥320320～280300～250280～240270～230260～220交通等级6中等轻公路等级二级三、四级三、四级变异水平系数高中高中高中面层厚度（mm）240～220240～210230～200220～190210～180二、水泥混凝土路面的构造

4．面板的横断面形式国内外常采用等厚式断面

单元3水泥混凝土路面设计图6-7水泥混凝土路面横断面形式（单位：cm）a）等厚式b）厚边式二、水泥混凝土路面的构造

5．混凝土面板的尺寸（1）纵缝间距纵缝间距通常按车道宽度确定，但带有路缘带的高速公路和一级公路，板宽可按车道和路缘带的宽度确定。路面宽为9m的二级公路，板宽可按路面宽的一半（4.5m）确定。由于板过宽易产生纵向断裂，一般不超过4.5m。（2）横缝间距横缝间距大小直接影响板内温度应力、接缝缝隙宽度和接缝传荷能力。一般取4～6m。（3）板的平面形状混凝土路面板的平面尺寸尽可能接近正方形，以改善其受力状况。一般将板宽和板长之比控制在1～1.3以内。

单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（二）基层和底基层对于混凝土面层下的基层和底基层，要求能提供均匀的支承，并且具有一定的刚度和耐冲刷能力。唧泥、错台和断裂等病害是混凝土路面最常见的损坏形式，其原因是进入路面结构内部的水份不能及时排出，反复冲刷而引起的。依据交通荷载等级、结构层组合要求、材料供应条件和基层的抗冲刷性能，各交通荷载等级宜选用的基层材料类型见表6-47。单元3水泥混凝土路面设计交通荷载等级基层类型底基层材料类型极重、特重贫混凝土、碾亚混凝土或沥青混凝土级配碎石，水泥稳定碎石，石灰、粉煤灰稳定碎石重水泥稳定粒料或沥青稳定碎石中等、轻水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料未筛分碎石、级配砾石，或不设二、水泥混凝土路面的构造

（三）垫层遇有以下情况时，应在基层或底基层下设置垫层：1）在季节性冰冻地区，路面结构层的总厚度小于最小防冻厚度要求（表6-48)时，应设置防冻垫层，使路面结构厚度符合要求。2）水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层。垫层应与路基同宽，厚度不得小于150mm。防冻垫层和排水垫层宜采用碎石、砂砾等颗粒材料。排水基层下面应设置反滤层或者密级配粒料基层，以防止路基中的细料向上迁移到基层内，堵塞排水基层。当混凝上面层和基层的厚度低于此最小厚度要求时，应在基层下设置垫层补足。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（四）路基路基应稳、定密实、质均，对路面结构提供均匀的支承。路床顶面的综合回弹模撮值，轻交通荷载等级时不得低于40MPa，中等或重交通荷载等级时不得低于60MPa，特重或极重交通荷载等级时不得低于80MPa。季节性冰冻地区的中湿类、潮湿类和过湿类路基，当冰冻线深度达到路基的易冻胀土层时，在易冻胀土层上应设置防冻垫层或用不易冻胀土置换冰冻线深度范围内的易冻胀土。水文地质条件不良的土质路堑，应采取地下排水措施。对路堤下的软弱地基进行加固处治后，其工后沉降量应符合现行《公路路基设计规范》的规定，并宜在路床顶部铺筑粒料层。填挖交界或新老路基结合路段，应采取防止差异沉降的技术措施。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（五）路肩1）路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用应与行车道路面相协调，不应使渗入的路表水积滞在行车道路面结构内。2）行车道混凝土面层宜宽出外侧车道边缘线0.6m。3）高速公路和一级公路以及承受极重、特重和重交通荷载等级的公路，路肩铺面应采用与行车道路面相同的结构层组合和组成材料类型。4）路肩面层可选用水泥混凝土或沥青类材料。路肩面层选用沥青类材料时，中等交通荷载以上等级公路，应采用热拌沥青混合料；低等级公路和轻交通荷载等级公路，可采用沥青表面处治。5）路肩混凝土面层与行车道面层应设置拉杆相连，二者的横向缩缝应连通。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（六）路面排水1）行车道路面横坡坡度宜为1%～2%,路肩表面的横向坡度宜为2%～3%。2）行车道路面结构设置排水基层或垫层时，应在排水基层或垫层外侧边缘设置纵向集水沟和带孔集水管，并间隔50～100m设置横向排水管。3）排水基层的纵向边缘集水沟，当路肩采用沥青面层时，可设在路肩内侧边缘内；当路肩采用水泥混凝土面层时，可设在路肩下或路肩外侧边缘内。4）带孔集水管的管径宜采用100～150mm。集水沟的宽度宜采用300mm。5）集水沟和集水管的纵坡宜与路线纵坡相同，且不宜小于0.3%。6）横向排水管出口端应设端墙，端头宜用锁锌铁丝网或格栅罩住，出水口下方应铺设水泥混凝土防冲垫板或进行坡面防护。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（七）接缝的构造1.接缝的设置原因与分类（1）接缝的设置原因由于一年四季的气温变化，温度坡差将促使面板向上或向下翘曲，混凝土面板会产生不同程度的膨胀和收缩，使板破坏。（2）接缝的分类按作用的不同，接缝可分为缩缝、胀缝和施工缝三类。按布设位置分为纵缝与横缝两大类。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

2．纵缝及其构造纵缝指与路线平行的接缝称为纵缝。分为纵向缩缝和纵向施工缝。图为纵缝构造(单位：mm)a)纵向施工缝b)纵向缩缝单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

（1）纵向施工缝一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。是按车行道宽度（一般为3～4m）来设置的，这对行车和施工都较方便。根据路面宽度定出需要设置的车道数。一般情况下四个车道则设三条纵缝，采用平缝加拉杆型处理。其构造如图6-11a)所示。（2）纵向缩缝一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝。纵向缩缝采用假缝形式，并宜在板厚中央设置拉杆。其构造图如图6-11b)。拉杆的作用是保证纵缝两侧路面层板在纵缝位置的紧密联系，以免沿路拱横坡向两侧滑动。拉杆采用螺纹钢筋，设在板厚的1/2处，拉杆中部100mm的范围内应进行防锈处理。上部应锯切槽口，深度为3～4cm或(1/3～2/5)h,宽度为3～8mm，槽内灌塞填缝料。单元3水泥混凝土路面设计二、水泥混凝土路面的构造

3.横缝及其构造

横缝指与路线垂直的接缝，横缝分为横向缩缝、横向胀缝和横向施工缝三种。单元3水泥混凝土路面设计（1）横向施工缝

每天施工结束，或当浇筑混凝土过程中因其他原因无法进行，必须设横向施工缝。其位置应尽可能设在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，采用设传力杆的平缝形式，其上部应设置深为板厚的l/4～1/5或4～6cm，宽为3～8mm；设在胀缝处的施工缝，其形式与胀缝相同。

横向施工缝构造a)设传力杆平缝型；b)设拉杆企口缝型二、水泥混凝土路面的构造

单元3水泥混