摘要:本文依托江苏在建某高速项目,依据沥青路面设计原则,对主线、匝道、收费站广场、桥面、隧道路面以及排水设计方案进行研究和分析,并在实际工程中进行验证。经过对比试验路段路面设计、检测路面各项性能指标,对高速公路沥青路面设计体系进行优化总结。
关键词:高速公路、沥青路面设计、排水设计、对比分析
引 言
路面工程是高速公路工程建设的关键环节,路面设计质量对整个公路工程都有很大影响。路面设计不合理,材料选择不恰当,会造成后续施工无法正常开展,还会影响路面使用寿命,因此必须重视并做好路面设计。
1 沥青路面设计理论、标准
沥青路面设计受沥青路面的自然条件、交通量特点影响,不仅受到车辆荷载的间接影响,还受到自然因素的直接影响。
沥青路面设计:①设计理论:基于双圆均布垂直荷载作用下,弹性层状连续体系理论;②设计指标:半刚性材料层(基层、底基层类型)的层底拉应力、沥青混凝土层永久变形量;③标准轴载:单轴双轮组BZZ-100;④设计年限:15年;⑤方向系数:55%;⑥主线车道系数:50%;匝道两车道车道系数:0.75%。
水泥路面设计:①设计理论:基于行车荷载和温度梯度的综合作用,其产生的疲劳断裂作为设计极限状态;②设计指标:行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和与可靠度系数的乘积<水泥混凝土弯拉强度标准值;③标准轴载:100kN单轴-双轮组荷载;④设计年限:30年。
2 工程概况
依托项目采用双向六车道高速公路标准,设计速度120km/h(100km/h),路基宽34.5m,全线设置桥梁26座,隧道4座,互通式立交3处,服务区1处,路线总长25.453km。根据该高速公路具体情况及地理环境进行综合分析,制定一套合理高效的路面设计体系,并对设计要点进行优化。
3 路面设计要点
3.1 主线路面设计
根据交通量计算结果,将该高速公路路面结构分别按照特重车道和重车道进行设计,相关技术指标如表1所示。
特重交通量路面结构:①土质路基:4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+8cmAC-25+40cm水稳碎石基层+35cm水稳砂砾底基层;填石路基:4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+8cmAC-25+40cm水稳碎石基层+20cm水稳砂砾底基层;②岩质路基:4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+8cmAC-25+40cm 水稳碎石基层+16cm水稳砂砾底基层。
表 1 主线沥青路面设计指标
重交通量路面结构:①土质路基:4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+8cmAC-25+35cm水稳碎石基层+20cm水稳砂砾底基层;②岩质路基: 4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+8cmAC-25+ 35cm水稳碎石基层+16cm水稳砂砾底基层。
3.2 匝道路面设计
匝道采用沥青混凝土路面,互通主线站匝道和枢纽匝道采用 4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20(SBS改性)+35cm水稳碎石基层+20cm水稳砂砾底基层。匝道路面如图 1 所示。
图 1 匝道路面
3.3 收费站路面设计
收费站广场采用钢筋混凝土路面:30cm厚钢筋混凝土面板+38cm水稳碎石基层+15cm水稳砂砾底基层。
3.4 隧道及桥面路面设计
隧道设置仰拱时,路面直接铺筑28cm水泥混凝土+15cm贫混凝土;隧道未设置仰拱时,路面需要另外加铺一层10cm贫混凝土。对特长隧道和长隧道进出口250m范围内采用复合式路面,中短隧道全部采用复合式路面。在水泥混凝土板上铺筑与面层、路基相同类型的沥青混凝土。
桥面铺装采用4cmAC-13(SBS改性)+6cmAC-20。
3.5路面排水设计
路面排水设计是路面设计工作中重要环节,排水设计不当会对路面质量、路基稳定造成影响。根据不同路段及不同部位,采用对应的排水方式。
(1)路面排水:填方路段采用集中排水方式,在土路肩设置拦水带将路面排水汇集,经边坡急流槽将路面水排入路基边沟;挖方路段采用漫流排水方式,将路面水经土路肩漫流排入路基边沟。
(2)中分带排水:土质路段采用开放式中分带,开放式中分带采用锯齿型纵向盲沟,经横向塑料排水管排出中间带下渗水。盲沟采用矩型断面,其沟底及侧壁、中间带土基表面以及中央分隔带路面结构外侧铺设防渗土工布;强风化以上岩质路段采用开放式中分带,采用碎石调平层作为排水通道,中央分隔带路面结构外侧铺设防渗土工布,底部铺设透水土工布,碎石调平层与排水边沟相连接。
(3)超高段排水:在路缘带边缘设置缝隙式圆形排水沟汇水、集水,汇集至集水井和横向排水管排入路基以外的排水沟或天然沟渠内。
4 质量检验
试验路段路面设计并施工完成后,对试路面各项性能指标进行检测,路面结构强度检测结果如表 2 所示。符合规范和设计要求。
表 2 试验路段路面结构强度
沥青面层抗滑性能主要指标:横向力系数SFC60、路面宏观构造深度TD(mm)。检测结果显示:SFC60<54,TD<55mm。符合规范和设计要求。
5结束语
本文依托江苏某实际高速项目,重点对高速公路沥青路面的主线、匝道、收费站广场、桥面、隧道路面及路面排水设计进行研究分析,对高速公路沥青路面设计体系进行优化总结,合理的路面设计结合排水设计方法,可大幅提高沥青路面质量,方案可行性并具有可观的经济性优势。
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