高速公路路面结构设计篇1

高级沥青路面具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗精、防渗、耐疲劳的性能，因此在我国公路建设中被广泛应用，但由于结构设计不合理等种种原因，使得沥青路面早期破坏现象时有发生，因此，必须重视高速公路沥青路面结构设计的相关设计因素，严格控制相关环节，保证高速公路沥青路面的质量。

一、半刚性基层沥青路面结构及设计方法

随着交通量的增加，公路面层逐步向沥青混凝土发展，半刚性基层和底基层的强度要求也随之增加，沥青缺乏和路面承载能力的矛盾更加激化。

“强基薄面”的半刚性基层沥青路面成为我国沥青路面结构的主要形式。半刚性基层的整体强度高，板体性好等优点，而且会提高沥青路面的承载能力。但是随着时代的发展，也应该改变高速公路沥青路面结构设计的传统观念，发展半刚性基层以及薄沥青面层新理念。

（一）半刚性基层收缩裂缝问题

近年来，国内外普遍提高了对半刚性基层收缩裂缝问题的重视，这已经成为了无法改变的事实，尽管采取了增加碎石用量，减少细颗粒及限制土的含量，取消了泥灰结碎石等类型，把石灰土等稳定细粒及限制在下基层，努力控制施工含水量等一系列减少干燥收缩和温度收缩的措施，使路面的收缩裂缝的反射缝有了明显的减少，间距有了明显的拉长，有些沥青面层较厚的高速公路出现反射缝情况明显减少。

由于半刚性基层中细颗粒部分较多，尤其象土灰碎石那样的结构，仅石灰、粉煤灰的比例，一般超过20%，半刚性基层中的粗集料已经不能或很难形成嵌挤，完全成为一种悬浮密实式的结构，基层的强度主要依靠无机结合料的剂量，再加上我国路面设计主要以弯沉作为承载能力设计指标，一般情况下路面破坏是因为弯沉不足引起的。在这种设计思想指导下，弯沉值容许范围随之也不断减小，规范对半刚性基层的强度要求也不断提高。再加上不少施工单位监理人员一味的重视高强度，以为强度越高越好，只对下限进行了规定，没有规定上限，无形之中增强了工程实际的半刚性基层强度，但又算不上贫混凝土。大量的工程实践证明，半刚性基层的强度过高将使基层开裂及反射性裂缝的问题更严重。

（二）半刚性基层的强度问题

半刚性基层的强度主要来自于结合料的剂量和严格的压实（良好的压实本身是没有错的，半刚性基层本身非常致密，几乎成为完全不透水的层次）。而来自沥青层及基层的水，包括从路面裂缝进入的水，从沥青混合料离析及较大的空隙率渗入的水，以及冰冻地区毛细管积冰在融化期增加的水等3种情况而不避免地渗水，如果半刚性基层上的封层油效果较差。

这些水将直接积存在基层表面，无法通过基层排走。再加上路面及结构层排水问题长期以来不完善或者根本就没有考虑。而且，沥青面层越薄，作用到沥青底部的荷载压力较大，在荷载重复作用下。基层表面越容易破坏，成为灰浆。以往大部分高速公路沥青的下面层常常采用这隙率较大的Ⅱ型沥青混凝土，甚至还有半开级配的沥青层碎石，这一层的厚度又薄又大，离析比较严重。半刚性基层的灰浆逐渐充满下面层的空隙，并通过裂缝泵吸到路面上来，即产生通常所说“唧浆”，成为沥青面层的水损害破坏的重要原因。

（三）半刚性基层与沥青层之间的联结

半刚性基层与沥青层之间的联结是个很大的困难。路面设计规范规定路面设计是按照界面完全连续的界面条件考虑的，因为如果界面条件不是连续的，按照现行的弹性层状体系的沥青路面设计理论，在沥青层底面将产生非常大的拉伸应力和应变，它完全有可能超过沥青混合料的极限拉伸应变，这使薄层的沥青路面成为设计上无法通过的障碍。针对当时薄沥青面层的情况，不得将界面条件规定为连续的。这样，沥青面层底部的弯拉应变逐渐成为不起控制作用的指标。如此一来，路面设计方能满足要求。

二、高速公路路面结构设计原则

高速公路桥面上设置沥青混合料的桥面铺装时，必须保证沥青面层与砼桥面板粘结牢固、防水渗入、抗滑耐磨、低温抗裂、高温抗车辙、抗剥离的良好性能。因此，高速公路的路面结构设计中，必须遵循以下三个原则：

（一）高速公路必须具备较高的承载能力

由于在高速路面上行驶的重型车辆多，车速快，这无疑给公路的承载力提出了更高的要求。在进行路面的结构设计时，要充分了解各个结构层的材料特点、负荷应力的变化规律以及各个层次材料的刚度和强度。

（二）保证高速公路良好的稳定性和耐久性

高速公路由于地域的不同，所面临的自然环境也不同，因此要结合不同的气候环境条件，合理的选择材料和路面结构，防止病害的发生。在一些气候比较寒冷的地区，为了防止以无机结合料铺成的基层遇冷干缩形成裂缝，应该进行沥青面层材料与厚度的设计。在一些雨水较多，气候潮湿的地方，则应该重点防止车辙和水损害的发生。

三、合理设计高速公路结构层

下面分别就路面结构层的组合设计、材料设计以及厚度设计进行阐述。

（一）结构层组合设计

常见的结构层组合有4种：半刚性基层+沥青路面结构形式；全厚式沥青路面；刚性基层+沥青路面结构形式以及混合式沥青路面。在我国，使用最多的是半刚性基层+沥青路面结构形式，其中路面的主要承载层是半刚性基层。因此，整个路面的使用性能较大程度上依赖于半刚性基层，同时，这种组合的造价较低。全厚式沥青路面的基层和面层采用的是沥青稳定材料，该种材料具有一定的粘弹性，容易产生塑性变形，能够提供较厚的沥青层，有效地避免了半刚性基层中容易出现损坏的现象，这种结构层组合投入成本高，使用寿命较长，同时简化了维修的复杂性。刚性基层+沥青路面结构形式舍弃了传统的半刚性基层，取而代之的是混凝土或贫混凝土，大大提高了路面的承载能力，但是由于混凝土的刚度较大，在使用中容易出现开裂的现象，为以后的养护增加负担，提高了成本。

（二）结构层材料选择

垫层、基层以及面层的材料选择是设计中的重要环节。在一些地下水位较高的地域以及在路面排水不佳的情况下，高速公路路面设计中需要设置垫层，垫层的材料可以选择砂砾、碎石或者矿渣等，它们都应该具有较好的透水性，同时，应该注意保持垫层与路基同宽，保证排水的畅通。目前，在我国的高速公路设计中，强基薄面的思想占主导，作为负荷主要承载层的基层在耐压、耐久性和抗水性方面应该足够强势，基层所采用的材料主要包括以下几种：半刚性稳定类基层、柔性基层、复合式基层等，水泥稳定碎石基层是目前应用较多的一种。在面层的设计上，针对高速公路的三层式设计，应该根据不同层面的功能，对沥青的稳定材料类型和层厚进行选择，上面层着重路面的平整和抗滑抗裂的设计；中面层所处的位层受到的剪应力最大，应该选取强度大高温时抗变形能力强的沥青材料；底面层应该注重抵抗拉应变所造成的开裂，应该选用耐久性好的材料。表1给出了表面层多碎石沥青混凝土矿料的级配范围，供参考。

（三）结构层厚度设计

在我国，路面所选用的材料大部分是沥青类材料，在高速公路的路面结构设计中，主要采用的设计方法是通过控制路表的回弹弯沉值，以及沥青面层和基层之间的层底拉应力，来控制路面整体承载能力。我省高速公路多处于多雨潮湿，交通部公路科学研究所在对国内外路面结构使用性能深入调查研究的基础上，参考、借鉴国内外成熟的路面结构技术和交通部西部项目《高速公路早期病害预防措施的研究》课题成果，提出了新型组合式沥青混凝土路面结构及路面材料设计。新型路面结构为（由下往上）：路床、30cm厚水泥稳定碎石底基层、16cm厚级配碎石基层、下封层、粘层、16cm厚沥青稳定碎石ATB-25、6cm厚AC-20C中粒式沥青砼中面层、4cm厚沥青砼抗滑层AC-13C。

（四）保证沥青混凝土均匀性

导致沥青混凝土不均匀性的主要原因为：矿料颗粒组成的变化，沥青混合料拌和不均匀（拌和时间不足），现场沥青混合料离析，沥青混合料温度不一致（摊铺机后面不同位置沥青混合料的实际温度常有明显区别，甚至高达400℃左右）。应在这些环节加强控制。

（五）保证面层施工压实度

目前我省大部分高速公路压实度不足或压实不均匀，造成沥青混凝土局部空隙率大、水容易进入，形成骨料局部松散脱落，有的形成车辙。采用合理的压实工艺也是保证沥青路面质量的合格的一个重要因素。建议抗滑表层现场压实度不小于马歇尔标准密实度的98%，中面层和底面层的压实度不小于歇尔标准密实度的97%。

四、沥青路面的防水设计

沥青路面经常因为雨水的原因造成早期破坏，为了控制这种局面，不仅要加强路基路面的稳定性和强度，更应该注重路面的排水设计，保证路面通畅的排水。排水设计包括两个方面：路表排水和结构排水，前者在大部分的路面排水设计中都得到了较好的落实，而后者往往被忽视，其包括两个方面，一是路面的防水设计，用以减少路面的渗水率；二是路面的排水设计，能够迅速的排出渗入到路面结构中的水。

（一）防水设计

在进行沥青路面的结构层组合设计时，对于第一层，应该将其看作是不透水层，如果不做此考虑，应该另设防水层用于防水。

（二）排水设计

理论上，进入到路面结构层的水会沿着基层的表面流向更低处，底层的面层材料一般是空隙率较大的沥青碎石，这些空隙为水提供了通道，有利于水的外排。但是，即使能够保证基层路面的强度以及界面的干净，也无法完全防止在长期负荷压力下渗入到面层的水分沿界向外排现象的发生。因此，要注意：

a、将一层沥青薄膜设置于基层表面上，能够有效封闭基层，防止水的冲刷，同时也为水分提供了一个光滑的通道；

b、如果高速路设置有中央分割带，应该安排相应的纵向排水沟，不仅能够排出路表的水，也有利于下渗水的排出；

c、对于软土地基，长时间的使用后，在路基沉降的作用下，路面的横坡度会不断减小，对此，应该设计预拱度更高的路面横坡值，便于水沿较大横坡的基层向外排出。

五、路基强度和稳定性的保证

路面的使用品质是以路基的强度和稳定性为基础的。公路出现的裂缝等诸多问题，绝大多数与路基的强度和稳定性有关，如有的出现大面积网裂、龟裂的路段，绝大多数是过湿、潮湿路基所致，个别地点出现翻浆，就是对该地点的地下水未妥善处理所致，保证设计的路基是干湿、中湿类型是关键。若特殊情况下，无法避免潮燥、过湿时，应对路基采取必要的措施，以保证其强度和稳定性。

总而言之，路基的强度和稳定性是衡量路面使用品质的重要因素，要保证路面的稳定和长久的使用寿命，必须注重路面结构的设计，在高速公路沥青路面的结构设计中，要注重结构组合，结构所选材料以及结构厚度的设计，同时要加强防水。因此，只有彻底详细的分析路面结构设计中存在的普遍问题，具体问题具体分析，同时不断提高路面施工技术和质量，加强公路的养护，才能切实延长沥青路面的使用寿命。

参考文献：

高速公路路面结构设计篇2

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

在现代高速公路建设中，由于沥青混凝土路面具有平整性好、行车平稳、强度和耐久性好等特点，其已经受到越来越多施工单位的青睐。不过，与此同时，随着车辆轴载的明显增加以及重车比例的不断增加，沥青混凝土路面已经遭受了非常明显的损坏。在对高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题以及高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策这两个问题进行分析之前，我们先来了解一下高速公路沥青混凝土路面结构的组成。

1.高速公路沥青混凝土路面结构的组成

由于高速公路沥青混凝土路面的结构通常是由面层结构、基层结构、底基层结构和垫层结构组成的，所以对于这个问题，我们可以从面层结构、基层结构、底基层结构和垫层结构几个方面进行阐述。

1.1面层结构

高速公路沥青混凝土路面的面层结构主要是由沥青表面处治、沥青碎石以及沥青混凝土等三种结构类型组成的，具有耐磨、抗滑、密实、稳定等特质。它主要是由集料和沥青混合料铺筑而成的，根据不同的层位和功能要求可以将其分为不同的层次，在不同的层次内，需要采用不同的材料。

1.2基层结构

高速公路沥青混凝土路面的基层结构主要是用来承受强度和重力的。对于以重型货车通行为主的高速公路来说，可以采用刚性的水泥混凝土基层，而对于一些基本上不需要承受重力的高速公路，则可以适当采用柔性基层，这种类型的基层不仅具有良好的抗裂、防裂能力，而且还能提高承载力。

1.3底基层结构

底基层结构位于基层结构以下，由于它离路面的表面还有一定的距离，所以受大气温度、湿度等影响不是特别明显。这种结构所选用的材料与基层结构基本相同，在一定的情况下，还可以适当地降低材料的标准。

1.4垫层结构

垫层结构位于底基层之下，直接与路基的顶面接触。垫层的设置是有一定的条件和前提的，比如为防止路基受到过高地下水位的影响而设置的防水垫层，为保证水源不进入路面结构而设置的排水垫层等。垫层结构设置的目的就是为了满足路面结构某一种功能的要求。

2.高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题

在对高速公路沥青混凝土路面结构进行设计时，有很多不得不注意的问题，比如排水问题、混合料配合比问题等。在这所有的问题中，可以说，排水问题是最为重要的，这是因为实践已经证明大多数高速公路的损害，如龟裂、下陷等都与水的侵蚀密切相关，可以说，水是造成高速公路沥青混凝土路面发生早期损坏的重要原因。因此，加强对高速公路沥青混凝土路面结构的排水设计是保证整个高速公路设计顺利进行的基础和前提，具有非常重要的意义。在对高速公路沥青混凝土路面结构进行排水设计时，比较常见的问题是为了追求路面的平整度，减少压实的遍数，从而使路面的实际空隙率增大，这使得高速公路沥青混凝土路面在遇到下雨天气时，会出现坑槽、松散等路面破坏现象。除此之外，如果沥青混凝土的面层厚度与最大粒径不相匹配，也容易造成路面的实际空隙率增大，不仅给施工带来一定难度，而且还会严重影响到高速公路的合格与安全等。

3.高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策

既然在对高速公路沥青混凝土的路面结构进行设计时，比较容易出现一系列的问题，而且这些问题给高速公路的质量与使用寿命带来了很大的影响，那么我们就应该及时采取一些有效的措施，以更好的解决这一问题。归结起来，对高速公路沥青混凝土的路面结构设计，我们可以提出以下对策，即合理设计路拱横坡、正确选择超高渐变段的合成坡度、合理设置纵坡等。

3.1合理设计路拱横坡

路拱横坡设计的合理化是保证高速公路表面降水得到有效排除的关键。在对高速公路的路拱横坡进行设计时，通常会使路基横坡和路肩横坡均取最大值，不过与此同时也必须将行车安全等因素考虑在内，如果路基横坡和路肩横坡的取值过大，对行车安全会带来将极大影响。除此之外，为了为施工提供便利，在设计时宜将横坡与行车道保持相反的方向，以避免路肩积水汇集到行车道上，给行车安全带来影响。

3.2正确选择超高渐变段的合成坡度

对超高渐变段合成坡度的正确选择是防止路面积水的重要途径。一般来说，在对高速公路沥青混凝土的路面结构进行设计时，为了美观考虑，会把超高渐变段设计的缓一些，不过如果超高渐变率被设计得过小又极易造成路面的局部积水，给行车安全带来影响。在设计时应尽量将实际情况考虑进去，根据实际情况的需要进行设计，这样才能更好的设计出合理可靠的超高渐变段合成坡度，减少安全威胁。

3.3合理设置纵坡

纵坡的合理设置能够使挖方路段路面的正常排水。对于这个问题，主要可以从两个方面进行努力，首先，不能将凹形竖曲线的最低点设置在挖方路段内，以防止自由水排出的困难；其次，在较长挖方路段，纵坡的坡度一定要设计合理，起码要满足断面边沟以及边坡汇水流量的需要和要求。

4.结语

近年来，我国高速公路的发展非常迅速，不过与此同时，需要引起注意的还有高速公路沥青混凝土路面结构设计中所出现的诸多问题，如果不进行及时有效的解决，高速公路将会面临更大的损坏。本文从高速公路沥青混凝土路面结构的组成、高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题以及高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策三个角度来进行了阐述，希望可以为以后的相关研究和实践提供某些有价值的参考和借鉴。在具体进行论述的过程中，由于各种各样的原因，可能还存在着这样那样的问题，在以后的研究和实践中要加以规避。

参考文献：

[1]高玮.浅谈高速公路沥青混凝土路面结构的排水设计[J].活力,2010,17（20):174-174.

[2]马美英.高速公路沥青混凝土路面结构设计与质量控制[J].山西建筑,2006,32（16）：285-286.

高速公路路面结构设计篇3

1影响高速公路路面分期修建方案的关键因素

路面分期修建是相对于一次性修建而言的。分期修建路面结构各层次（包括面层、基层、底基层）的材料和厚度与一次性修建方案原则上应基本相同，只是将路面上面层或中面层以上部分作为二期工程，在过渡期后铺筑。

1．1影响一期路面结构的主要因素

一期工程的路面面层应较薄，也称"过渡期路面"。在确定一期路面结构时，应考虑以下因素：

（1）地基沉降量。过渡期内沉降量的大小是决定过渡期路面结构的根本因素。若沉降量较小，可以选用接近使用年限的路面结构；相反，选用满足过渡期内累计当量轴次的路面结构即可。（2）近期累计交通量。近期累计交通量是指过渡期年限内路面将要承受的标准轴载累计作用次数。一期路面结构应按近期累计交通量进行设计和验算。过渡期的时间范围选择 3～7年较为合适，小于3年就没有实际意义了，大于7年则可能导致一期路面投资过大。（3）路面结构层的最小厚度。路面结构层的最小厚度是指各结构层的设计最小厚度和施工厚度。二期修建时，在不挖除原有路面结构厚度或仅挖除过渡路面面层的情况下，各结构层的厚度应满足其最小厚度的要求。

1.2二期路面铺筑时间的确定

路面分期修建方案中，二期路面铺筑时间的确定是一个技术经济问题，不仅要考虑路面结构的寿命、路面的使用性能、地基沉降等因素，同时也应考虑经济效益。

具体方法如下： （1） 确定一期实施的路面结构，计算使用年限（用I表示）。根据设计预测交通量和一期实施的路面结构，确定一期实施的路面结构或原设计路面结构的中下面层的最大使用年限，此理论计算使用年限可作为二期路面实施的最终期限，即二期路面的实施必须在一期实施的路面结构最大使用年限之前完成。（2） 根据实际运营交通量确定二期路面需要实施的时间。一期工程竣工通车后，根据交通量观测结果，计算出通车年限内的累计交通量 N，自运营第二年起，将实际运营交通量N与设计预测交通量 Ni（第Ii 年末）进行比较，若 N< Ni，则不需计算；若 N > Ni，则应计算累计当量轴次，并根据一期实施的路面结构，计算实际路面结构参数，确定是否实施二期工程，若满足路面设计指标要求，可继续使用，否则应立即实施二期工程。（3） 按地基等载预压固结理论计算沉降时间Ij。一般Ij应小于Ii与I的较小值。否则，在工程实施时，应考虑地基加固处理。二期工程实施的最佳时间It为：

Ij < It < min（Ii，I）

若 Ij > min（Ii，I），则应根据固结理论计算沉降时间，反算一期实施的路面厚度，确保在路基固结完成前，路面具有足够的强度和良好的服务性能。

2 高速公路路面分期修建关键技术与措施

2.1 分期修建方案的路面设计标高问题

分期修建方案要求桥梁、涵洞等主线构造物按第一期路面竣工时的标高控制。二期路面修建时，通过局部的纵坡调整，使二期主线路面标高与主线桥梁标高连接平顺。跨主线的天桥、分离式立交等则必须按二期路面竣工时的标高进行控制。过渡期内地基发生固结沉降，可通过调平层进行调平，以保证二期面层竣工时能够达到设计标高。

2.2 路面层间处理

一期和二期路面层间的结合问题是保证二期工程实施效果的关键，处理的好坏直接关系到二期工程的成败，处理措施如下：

（1）原路面面层设计厚度在15cm以上时，在保证抗滑表层厚度的前提下，一期实施的面层厚度建议控制在10cm以上，以满足现行规范要求的高速公路沥青混凝土路面面层最小厚度要求。（2）保证中面层的平整度至关重要。当沥青混凝土路面为三层时，基层的平整度对面层影响相对较小，但分期实施时基层的平整度对面层平整度指标的影响相对较大。因此，采用分期实施时必须加强包括路基、底基层、基层等在内的各结构层的平整度、压实度指标控制，以确保一期工程具有良好的服务性能。（3）二期路面面层与一期路面的层间结合的处理极为重要。设计时需根据一期路面病害情况及其原因进行相应进行如下处理措施：

①标线清除：原路面标线如采用热熔型反光标线，应采用小型标线铣刨机对原标线进行彻底的清理；

②路面污染的处理：在二期工程施工前，应对原路面进行彻底的清扫和冲刷，施工前再用大型吹风机械清理路面缝隙中的杂物；

③压浆孔的处理：在过渡期或二期工程水泥灌浆施工中，对灌浆孔要单独处理，以保证路面质量；

④洒布粘层油：为使新老路面更好地结合，应在层间洒布粘层沥青。

2.3补强层的设置条件与材料

若出现交通量增长特别快等意外情况，在二期路面设计验算时，一期路面结构层的强度不足，则要考虑设置一层补强层。对于原有水泥混凝土路面，补强层材料有钢纤维混凝土、连续配筋水泥混凝土（CRCP）以及素混凝土可供选择，补强层厚度应通过计算确定。

2.4 防止反射裂缝的技术措施

铺筑沥青混凝土路面必须考虑防止反射裂缝的技术措施，防反射裂缝的方法主要有三种：改善加铺层材料和增加加铺层厚度、设置夹层和沥青加铺层上锯切横缝。

增加加铺层厚度使裂缝要经过较长时间才能到达加铺层表面，同时减小了温度对旧面板的影响。研究资料表明，沥青混凝土的厚度与防止反射裂缝能力成正比关系，单层改性沥青混凝土的裂缝率较两层改性沥青混凝土高。

设置中间应力吸收层。目前采用较多的材料有土工织物夹层和格栅夹层。利用土工格栅或玻纤格栅做应力吸收层主要是利用其高抗拉强度和弹性模量高的特点，格栅的主要作用为均匀传递荷载，分散反射裂缝的应力，同时增强沥青混合料的整体抗拉强度。但土工格栅的高温稳定性稍差，施工难度大。

沥青加铺层上锯切横缝或设置毛勒缝作为一种补充方式，可在桥梁伸缩缝、变坡点和长距离分断处局部采用。

2.5 排水系统的合理设置与衔接

按照“上封下排”的原则设置排水系统。充分利用原有的排水设施，对局部破坏而造成路基积水的地方，增设盲沟排出路基积水；对于路基已稳定的路段，可以采用漫流的形式排出路面雨水，不破坏原有稳定的植被；对于因沉降量较大，路面结构层形成反坡，结构层内的水不能汇入原有盲沟排出，聚集在基层或底基层，导致基层或底基层的强度降低的情况，过渡期内预测沉降量较大时，路面结构需采用水稳性较好的基层或底基层，同时路面基层底部设置纵横向盲沟排除路面结构内部水。路肩部分亦要沿路面结构外侧设置纵向边缘排水系统。

2.6中央分隔带设置

中央分隔带设置最终应满足一次性修建成路面的使用性能。二期路面设计时应结合原有设计，确保原设置的中央分隔带纵横向排水系统与超高路段排水系统安全畅通。中央分隔带开口部位的路面结构宜采用与主线路面相同的结构。

2.7．构造物

高速公路路面分期修建时，桥梁、涵洞、通道、交叉工程等不宜分期修建，应按二期路面铺筑后的恒载状况，一次设计到位，并一次修建完成。

3 高速公路路面分期修建关键技术结构设计

3.1沥青铺面设计

（1）设计步骤。

①根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值；②按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干个路段，确定各路段土基回弹模量值；③参考推荐结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数；④根据设计弯沉值计算路面厚度；⑤进行技术经济比较，确定新建高速公路采用的路面结构方案。

（2）验算一期路面的结构设计是否满足设计要求。

验算一期路面的结构设计，即按照新建公路的设计步骤，验算拟建的一期路面结构方案是否满足在过渡期年限内累计当量轴次作用下的结构强度要求。如果拟建的一期路面结构方案满足设计要求，可以确定为一期路面的结构方案。

（3）一期路面结构验算。

一期路面结构的设计应充分为最终路面结构设计利用，因此，一期路面结构的设计应利用最终路面结构的底基层和基层作为其底基层和基层，其上修建一层至两层较薄的沥青混凝土或沥青混合料的过渡期面层。过渡期路面结构应满足过渡期内累计当量轴次的要求，即路面结构厚度应保证路表弯沉和沥青及半刚性层拉应力能够满足过渡期内相应指标的要求，即：

ls1 ≤ ld1

σm1 ≤σR1

式中： ls1，ld1，σm1，σR1 分别为一期路面验算时，过渡期路面的实际弯沉值（0.01mm）、路面设计弯沉值（0.01mm）、层底最大拉应力（MPa）、路面结构材料的容许拉应力（MPa）。ls1，ld1，σm1，σR1 的计算方法与ls，ld，σm，σR一致。

3.2混凝土铺面设计

（1）设计步骤。①收集交通资料，包括初始年日平均交通量和交通组成，方向分配系数和车道分布系数，交通量的年平均增长率；②计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数 Ne；③初拟路面结构，包括路基类型和土质、垫层类型和厚度、基层类型和厚度、面板初估厚度和平面尺寸；④设计混凝土混合料组成，并确定混凝土的设计弯拉强度 fcm和弹性模量 Ec；⑤确定基层顶面计算回弹模量 Etc；⑥计算荷载疲劳应力σ和温度疲劳应力σt；⑦检验是否满足下列要求：0.95 fcm ≤σp +σt ≤1.03 fcm。⑧ 对多个方案进行技术经济比较，确定新建高速公路采用的水泥混凝土路面结构方案。

（2）验算一期路面的结构设计是否满足设计要求。 验算一期路面的结构设计，即按照新建公路的设计步骤，计算拟建的一期路面结构方案是否满足过渡期年限内结构承载能力要求。如果拟建的一期路面结构方案满足设计要求，可以确定为一期路面结构设计方案。设计时应拟定多个设计方案，并进行技术经济比较，选用较优的设计方案。

（3）一期路面结构方案及验算。①将新建路面结构的面层去掉，在基层上适当加铺一定厚度的沥青面层，拟定一期路面结构方案：

②一期路面的验算与沥青铺面设计的一期路面的验算方法相同；

③ 二期路面设计可参考《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2002）。

高速公路路面结构设计篇4

Abstract：Highway asphalt pavement drainage system design is an important part of highway design and construction, inside the drainage structure design protection. In this paper, the design concept of the drainage system of pavement stone check with the central reserve drainage structures, as well as three aspects of the internal structure of asphalt pavement drainage design, analysis, and gives the necessary design drawings. Discuss the analysis of the internal structure of asphalt pavement and drainage design is not just the design itself, but the necessity of structural design and the appropriate structure has important reference value for the real highway asphalt pavement drainage system design.

Key words: highways, asphalt pavement, drainage system design, road drainage structures

中图分类号：文献标识码：A 文章编号：

1 引言

排水设计是当前公路建设过程中重要的设计步骤，对于实际的公路工程建设具有重要的意义。公路排水包括路基排水和路面排水两个部分，在排水系统设计过程中有很大的差别。对于高速公路沥青路面而言，排水层一般都是设计在路面稳定层中，由于沥青公路路面对于积水的敏感性较强，因此，排水层系统的有效规划和设计对于实际公路工程建设具有重要意义。沥青路面的排水系统设计较为复杂，按照排水系统的组成而言，包括路面表面排水、中央分隔带排水等环节，每个部分的设计对于整体系统的设计和施工都具有重要的意义，因此，文章将从整体上对五个部分的排水系统设计进行分析，为实际的高速公路沥青路面排水系统的设计带来一定的参考。

2 高速公路沥青路面排水系统设计

尽管高速公路沥青路面排水工程包含多个小的工程设计系统，如图1所示。但是，在各个系统的设计过程中，都要遵循一定的规则，以来保证路面排水畅通。例如，降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排流，避免行车道路路面范围内出现积水。在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。

图1 高速公路沥青路面整体排水系统

2.1 高速公路沥青路面拦水带设计

拦水带是高速公路沥青路面的重要排水系统组成部分，它主要是为了保证路面免受来在路边高填土坡的雨水冲刷，对路面起到很好的防护作用。对于高速公路而言，公路两边经常是高耸的山岭，因此拦水带的作用就显的尤为突出。一般而言，高速公路路面拦水带都是由沥青混凝土现场浇筑而成的，对于没有作业条件的施工地点，一般采用水泥混凝土预制块铺砌而成。

拦水带的设计主要是对其高度的计算确定，一般而言，拦水带不能过高，这样不仅对道路交通带来不便，并且阻碍了路面内部雨水的排泄。在实际的建设过程中，拦水带断面设计基本按照图2所示进行。

图2 拦水带横截面尺寸参考（单位：cm）

2.2 沥青路面超高路段中央分隔带排水设计

中央分隔带是高速公路的重要附属设施，是路面稳定性以及交通运输安全的重要保障。由于处于高速公路的中央，因此，在路面排水设计中，要对中央分隔带的排水进行细致的设计。对于不同的形式的路面，其中央分隔带的排水设计不同。在宽度较小，例如3m以内的沥青路面，宜采用铺面封闭的中央分隔带排水，以此保证隔离带表面的雨水能够顺利的排放到行车道上，其表面普度与路面坡度相同。而对于路面宽度大于3m的沥青路面，在设计时选择未封闭铺面分隔带，保证分隔带表面的雨水能够汇集到隔离带中央一起排出。

而对于超高路段，由于雨水在流下的过程中产生较大的动能，对沥青路面具有严重的影响，因此，一般在分隔带的上侧边缘设置缘石或泄水口。或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口，以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。

2.3 沥青路面内部结构排水设计

路面内部结构排水设计是高速公路沥青路面排水的重点，特别的对于要求较高的高速公路，必须具有专门的内部排水结构。在对路面内部结构排水设计的分析时，首先对路面内部积水的危害以及适合进行内部结构排水设计的路面类型进行分析。

（1）路面内部积水的危害

在高速公路沥青路面内，如果仅仅设计了拦水带以及中央分隔带排水结构，并不能真正保证路面免受雨水等的危害，拦水带主要的作用是为了阻拦两侧的排水，而中央分隔带排水结构则是为了保证隔离带上表面积水能顺利流淌。而对于路面真正的作用是不大的。当路面长时间出现积水时，对于路面、路基甚至整个高速公路系统都具有严重的危害。首先，减弱了路基材料的粘合力，降低了路基的承载能力；其次，冬天积水形成冰冻之后将使得沥青路面产生破裂等；第三，进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒弱化，结果失去支承。

（2）适合内部排水结构设计的路面条件

并不是所有的路面都需要或者适合进行路面内部排水结构设计和建设，一般而言，内部排水结构设计适合三种路面情况。第一，年降水量较大的多雨地区，降水量超过600mm以上，这种情况下，必须进行专门的排水结构设计；第二，路基两侧位于池塘或者水库那等滞水，对公路内部结构渗透较大；第三，长时间冰冻地区，并且路基主要为较为潮湿的粉性粘土等材料。当公路施工环境为这几种情况时，必须要进行内部排水结构的设计。

（3）路面内部排水结构具体设计

路面内部排水结构设计是一个复杂的系统性设计工程，包含很多工序，在施工规范中有具体的施工标准，不再赘述，其一般设计尺寸及设计结构如图3所示。

图3沥青路面内部排水结构设计参考

在排水结构设计的过程重要注意几个重要的问题。首先，所设计的排水结构其排水能力一定要大于外界深入路面的水量，并且下游结构的排水能力要大于上游的排水能力；其次，渗入水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不应超过1小时，其它地区不应超过2小时（重交通）～4小时（轻交通）。渗入水在路面结构内的渗流路径长度不宜超过45m～60m；第三，各项排水设施不应被渗流从路面结构、路基或路肩中带来的细料堵塞，以保证系统的排水能力不随时间推移而很快丧失。

4 结语

排水系统的设计对路面工程质量具有重要的意义，因此，在设计中需要严格把关。文章并没有对所有设计的环节进行阐述和分析，并且没有对所有排水系统进行逐一分析，但是，通过文章分析的内容能够提供一种研究方法和设计的理念。而其中的各个参考图可以直接作为路面排水结构设计的参考，为实际工程提供一定的设计思路。

参考文献

[1] 甘龙军，程英伟，翟佳，等. 高等级公路沥青路面的水损害及防排水设计探讨[J]. 武汉工业学院学报，2009.2

高速公路路面结构设计篇5

中图分类号：U448.14 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0125-01

我国是地大物博、地形复杂多样的国家，丘陵山区占国土面积的70%以上，所以山区的高速公路桥梁建设是国家交通建设的重要部分。山区高速公路桥梁设计的关键性问题是如何充分利用山区的水文地质、地形、自然生态环境，最大限度的发挥公路桥梁的使用功能，同时和自然环境相适应，保护山区的自然环境。

1 山区公路桥梁的特点和设计原则

山区高速公路的设计首先要考虑公路网的规划，设计项目在路网中的地位和承担的作用，以高速公路的使用任务、功能、远景交通结合充分考虑高速公路的设计。山区高速公路设计时，面对的关键问题是山区的自然地理环境和工程地质条件，所以必须在充分勘察地形、地质、水文、自然环境的基础上设定施工路线和方案、选择施工工艺、拟定技术标准。另外，山区的高速公路路网设计应充分考虑高速公路与交通源的联系，附近的拆迁、改建、占地等工程，以及公路施工时的取水、取土、弃土方案。山区高速公路设计时，必须充分考虑自然生态的破坏程度，在保证高速公路的功能的同时最大限度的保护生态环境，所以设计时须考虑生态植被的恢复方案。概括起来山区高速公路的设计要遵循“结构安全，使用舒适，经济性好，施工养护容易，造型优美与自然相协调。”的原则。

我国山区高速公路面临复杂的地势、构造物，所以高速公路工程中桥隧工程占了很大比重，有点甚至高达70～80%，所以桥梁设计的成功对整个高速公路工程的成功十分重要。山区高速公路水文地质条件复杂多变，地面高差大、横坡坡陡，可能出现岩溶、滑坡、泥石流、崩塌等不良地质问题，设计时需考虑的因素较多，如路线的平纵横、斜弯桥问题、半边桥、高档墙、高墩大跨径桥设计方面的问题等。此外，山区高速公路桥梁也面临很多沟壑上设置桥梁的问题，所以涵洞、通道、小桥等小型构造物是山区高速桥梁设计中的一大重点。总而言之，山区高速公路桥梁设计时除了保障桥梁自身的结构设计安全外，还应综合考虑不良地质、水文、平纵、弯坡斜桥等问题，桥梁设计时要特别注意强风荷载、雪荷载、冻胀力、水力等对桥梁产生的影响。山区高速桥梁涵盖了几乎所有的桥梁类型，复杂多样，多以设计时必须遵循一切从实际出发，因地制宜的原则。

2 山区公路桥梁设计的几个关键问题

山区高速公路桥梁面临复杂的水文地质条件，桥梁比重大，并且高速公路设计时会遇到的问题桥梁设计也会遇到，另外，山区高速公路桥梁弯坡桥多，高墩大跨多，墩台形式多，所以设计时必须充分协调好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。将高速公路桥梁设计分为上部结构、下部结构、基础设计三方面来浅析。

2.1 上部结构设计时的关键问题

山区高速公路设计时遇到要设置的桥梁，常见的跨径桥梁占绝大多数，特殊大跨径桥梁较少。跨径桥梁的设计一般要造价经济、标准化、施工方便、预制装配化结构。大桥、中桥采取的跨径一般为50m、40m、35m、30m、25m、20m、16m；中颉⑿∏疟曜伎缇段16m、13m、10m、8m、6m。上部结构的选择上，主要有空心板、预制T梁、预制小箱梁等，预制小箱梁更适宜35m、40m、50m的桥梁，20m跨径以下的，用空心板截面的桥梁更经济实惠，30m、40m、50m截面的桥梁用T梁更能满足受力情况。如果截面在25m～35m之间，一般采用小箱梁，某些施工工艺成熟的地区也可采用T梁截面。

2.2 下部结构设计时的关键问题

下部构造设计主要指桥梁墩台的设计。常见的桥墩一般小于40m，大多柱式墩或Y型薄壁墩。柱式墩有圆柱形的，有方形的，圆柱形衔接方便易控制，平原地区用的比较多，方形与上梁协调，美观，抗弯度、刚度、受力都比圆柱有优越性，但是施工时要增设桩帽，工程量增多，而且不利于山区横坡较陡地区施工的稳定性。Y型墩施工比较复杂，墩高不高时一般不采用。山区地面横坡的差异较大时、墩高较高时，一般采用Y型墩。高速公路桥梁桥墩设计时，一般桥墩主要考虑强度，高桥墩时，更要考虑稳定性。

山区高速公路桥台一般为重力式型台、肋式台、柱式台。高度在10m以内的采用U型桥台，填土范围为4～10m；桩柱桥台一般用于后台填土不高时，填土高度小于5m。埋置式肋式台适用范围广，但高度不应超过12m。

2.3 基础设计时的关键问题

山区高速公路桥梁中，最为常用的基础为桩基础和扩大基础。如果地质条件良好，选用扩大基础为宜。地质情况较好时用嵌岩桩，较差时用摩擦桩。山区高速公路桥梁设计时，受当地理地质条件的影响非常大，有时候，即便是同一座桥的相邻桥墩，也可能不处在相同的地质构造上，需要另设基础，所以，山区高速公路桥梁的基础设置时，要充分根据具体桥墩位置的具体地质情况进行具体设施，防止桥位处出现断层、岩溶、软弱夹层等不良地质对基础的稳定性产生影响，提高基础设置的整体稳定性和协调性。

3 结语

随着山区经济的发展和现代化进程的加快，山区高速公路的需求更大、要求更高，所以必须提高山区高速公路的设计质量。山区高速公路设计中，桥梁占了很大比重，把握好山区高速桥梁设计的关键问题对山区高速公路的整体设计质量至关重要。文章从山区高速公路桥梁的特点、设计原则出发，分上部结构、下部结构、基础结构三个方面分析了高速公路桥梁设计中的关键问题，对提高山区高速公路桥梁设计质量具有重要指导作用，文章的研究具有一定价值。

参考文献

高速公路路面结构设计篇6

中图分类号：X734文献标识码： A

一、高速公路沥青路面水损坏概述

引起高速公路沥青水损坏最为直接的原因是水的存在及影响，水通过静水损坏与动水损坏对沥青路面进行破坏，其中静水损坏主要是对沥青混合料进行软化与剥落，软化可以降低沥青混合料强度及刚度，降低沥青路面承载能力;剥落则是通过水分影响，逐渐降低沥青胶结料与集料粘结力并致使其分离。动水损坏，主要是在静水损坏的基础上，在外界车辆荷载影响下，加速沥青路面损坏过程。汽车荷载压力及剪应力反复泵吸，导致沥青路面出现松散、坑槽等问题。引起沥青路面水损坏的因素较多，除了水因素影响，沥青路面结构设计不合理、沥青路面结构材料应用、施工不当、交通量过大及重载等也属于沥青路面水损坏产生的主要原因，在分析水损坏因素的基础上，提出养护对策。

二、水的来源与针对水源的沥青路面水损坏养护对策

从本质上来看，引起高速公路沥青路面水损坏的根本在于水进入到沥青结构层，通过对引起沥青路面水损坏水的来源进行研究，提出相对应的养护对策。

1.引起沥青路面水损坏水的来源

引起沥青路面水损坏水的来源主要为自然降水、路面积水、挖方路段地下水与中央分隔带渗水等。沥青路面水损坏速度及程度与区域内自然降水量存在着十分紧密的联系，相对而言，南方降水量较大，雨季时间长，其沥青路面水损坏较之北方更为严重，在冰冻地区，雪水渗入到路面结构层，在化冻过程中在沥青路面结构内形成自由水，在荷载作用下引起水损坏问题;路面积水的产生，多是因公路平整度设计不足或路面横坡设计不当导致自然降水在路面聚集，积水随着路面裂缝，在荷载作用下，进入到沥青路面结构中。

2.针对水源的沥青路面养护措施

因沥青路面水损坏是在水因素的影响下产生的，采取措施将水封住，不让水源进入到路面，或将路面存在的积水及时排除，避免水长时间滞留进入到结构内部，则可以避免水损坏问题的产生。为此应重视路面防排水设计。具体养护措施包括以下几点:在路基顶面设计应用水泥稳定碎石层，提高其水稳定性;在基层下设置排水垫层;设计路面结构防水层及排水层内，铺筑防水粘结层;完善排水系统，设置排水盲沟，设置中央分隔带防渗墙;及时修补路面结构裂缝，避免或降减少水随裂缝进入到沥青路面结构中。

三、沥青路面结构因素及养护对策

沥青路面结构在设计中，没有重视对层间粘结功能层与防排水设施的设计，导致沥青路面自身防排水与抗水损坏能力较差，从而导致水损坏现象较为严重。为此，应不断完善沥青路面结构设计方法，在进行路面结构设计过程中，充分考虑施工实际情况，如路基状况与区域降水量等;在选择沥青面层厚度时综合分析沥青面层高温稳定性与低温抗裂性能，降低面层裂缝产生;优化沥青面层混合料配合比，保证沥青面层密实性，提高沥青面层与基层粘结力，设计完善的路面结构排水系统。

四、材料因素引起沥青路面水损坏及其养护措施

在高速公路沥青路面施工过程中，其材料选择及应用，直接影响着路面质量及防水损坏能力，如沥青与集料粘附性，沥青在集料表面的沥青膜厚度，对沥青混合料的抗水损坏能力存在着直接影响，在集料选择时，需要对集料强度、干燥、形状进行检验，避免因集料选择不当降低集料粘附力。为此，在进行沥青路面施工材料选择时，需要充分重视沥青材料及集料选择，重路面基层与面层材料质量，按照实际施工情况，合理选择施工材料，充分提高沥青混合料水稳定性。

五、施工因素引起沥青路面水损坏及其养护措施

在高速公路沥青路面施工过程中，如没有按照施工规范进行操作，容易引起公路基层施工质量问题，导致基层在短时间内出现损坏问题;在施工过程中存在着沥青面层施工不均匀性问题，导致局部水损坏，沥青面层施工不均匀性问题产生的主要原因为混合料不均匀，混合料出现离析问题，压实度不符合设计要求，混合料摊铺厚度控制不当等。养护对策为:严格控制沥青路面施工材料质量，优化沥青混合料配合比，控制混合料生产、运输、施工及养护各个环节质量，加强施工监理与检验，减少施工不均匀性，加强沥青公路路面日常养护维修，将产生病害问题及时处理，避免病害进一步发展。

六、交通荷载引起沥青路面水损坏及其养护措施

交通荷载属于高速公路沥青路面产生水损坏的重要外因，随着交通车辆及车辆荷载的增加，路面结构所承受的荷载逐渐增加，引起路面结构破损，并产生路面结构裂缝等质量问题。针对交通荷载引起沥青路面水损坏，其养护措施为:提高高速公路设计承载力，提高沥青路面承载力及抗剪力;治理超载现象，加大出处罚力度;加强公路养护，及时修复公路路面裂缝等质量问题;在雨季之前，严格检查并疏导沥青混凝土路面防水及排水设施，保证其防排水能力;按照降水状况与公路实际情况，控制车辆通行量，做好分流工作等。

七、结语

沥青路面属于高速公路中常见的路面结构形式，其行车稳定性及舒适性较好，在多种因素的影响下，高速公路沥青公路路面容易出现水损坏问题，对公路路面质量、行车安全性、舒适性造成严重影响。水因素是引起沥青路面水损坏的根本原因，沥青路面结构设计不合理、沥青路面结构材料应用、施工不当、交通量过大及重载等问题的存在，同样会引起沥青路面水损坏，在分析其成因的基础上，提出相应养护对策，综合提高公路沥青路面抗水损坏能力，实现高速公路沥青路面运行综合效益。

参考文献

[1]郑刚，徐焕明.高速公路沥青路面水损坏及防治措施[J].科技致富向导，2012,(1):228, 250.

[2]黄飞.高速公路沥青路面水损坏及养护措施[J].交通世界(运输车辆)，2013,(11):160-161.

高速公路路面结构设计篇7

中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A

引言

高速公路路面一般由面层、垫层、基层而组成的层状结构。每个独立层面具有各自的不同功效。高速公路路面设计的本质任务是保障路面在使用年限内满通承载和保证行车质量。路面设计中首先考虑的是根据实际功能进行结构组合，其次进行各层厚度设计，同时结合造价、养护、车辆管理经营等方面以达到最佳的经济效益。

一、 高速公路的路面性能及病害分析

1、 路面性能

（1）高温稳定性

路面的强度经常受风、霜、雨、雪和日照等自然因素的影响而发生变化。为保证正常通车，路面强度在一年中变化的幅度应尽量减少，这种强度变化的幅度叫稳定性。沥青路面的强度与刚度随温度升高而降低。为了保证沥青路面在高温季节行车荷载的反复作用下，不至于产生诸如波浪、推移、车辙、泛油、粘轮等病害，沥青路面应具有良好的高温稳定性，即在高温时具有足够的强度和刚度

（2）抗滑能力

沥青路面应具有足够的抗滑能力，以保证在最不利的情况下(当路面潮湿时)，车辆能够高速安全行驶，而且在外界因素的作用下，其抗滑能力不致很快降低。沥青混合料的粗糙度与矿质集料的微表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为保证路面的粗糙度不致很快降低，应选择有棱角的石料。研究表明，沥青用量对抗滑性的影响相当敏感，沥青用量超过最佳用量的0.5%时，就会导致抗滑系数明显降低。 提高路面抗滑性能，可以通过采用坚硬、耐磨、表面粗糙的集料组成面层主要是面层的上层)材料来达到。

（3）具有足够的强度和刚度

行驶在路面上的车辆，一方面通过车轮把竖向压力传给路面，另一方面又使路面受到水平力。在这些外力的作用下，路面结构内会产生不同量的拉应力、压应力和剪应力。如果路面结构整体或某一组成部分的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，则路面便会出现断裂、碎裂或沉陷(伴随两侧隆起)等损坏现象，使路况迅速恶化，从而严重影响道路的服务质量。公路路面的强度是指路面结构对行车作用的抵抗能力，路面不会因车辆荷载的垂直压力、震动力、冲击力、刹车及启动时的纵向水平力以及车轮后方与路面间产生的真空吸力等而造成过大的变形、磨损和压碎等破坏现象。

二、路面结构设计步骤及设计方法

1、 路面结构设计步骤

（1）信息搜集。包括交通(如交通量、轴载组成、年平均增长率等)，环境(道路气候区、月平均气温、最大温度梯度等)，材料(料场位置、材料品质、供应条件等)，地质和水文(岩质和土质、地下水位等)，经济(概预算定额、资金来源等)，当地技术和设备条件，路面使用经验等;进行路面改建设计时，还应调查和收集有关现有路面状况的数据。

（2）拟定结构组合方案。包括行车道和路肩的面层类型、各结构层类型和组合、材料组成和结构层大致厚度:采用路面内部排水设施时，还包括排水系统的布设方案、各项排水设施的构造和大致尺寸。

(3)各结构层混合料组成设计和相应的力学性质试验。

(4)选择确定有关设计参数—如分析期，目标可靠度，荷载、环境和材料方面的有关参数。

（5）进行结构分析—分析所拟路面结构方案在荷载和环境条件下的应 力、应变或位移量，预估有关设计标准的损坏量或使用性能指标量。

(6)进行各路面结构方案的寿命周期费用分析。

(7)综合各方面的分析和考虑，选择最终设计方案。

2、路面设计关键技术分析

（1）主线行车道与硬路肩。为满足路面设计的各项使用性能要求(主要是抗滑和防水要求),路面结构设计首先考虑的是确定其抗滑表层的类型。根据路面材料调查资料,在高速公路邻近地区有较好的抗滑层集料,能满足路面抗滑层集料要求的各项指标。设计选用AK一16A型沥青混合料作为抗滑表层效果较好。另外SMA也是一种不错的方案,SMA是由沥青、矿粉、细集料组成的。由于它是由相互嵌挤的粗集料和沥青码蹄脂二部分组成的。粗集料含量占

70%以上,形成了相互嵌挤的“骨架”结构。填充粗集料空隙的沥青码蹄脂又由沥青、细集料、矿粉和纤维组成。它是一种间断级配的混合料,粗集料用量多、沥青用量多、矿粉用量多而细料含量少。

（2沥青路面基层。作为半刚性沥青路面的主要承重层, 基层应选用强度高、水稳性好、低温裂缝少、施工方便、便于养护的材料和结构。为此河南省多采用水泥稳定粒料基层。而在一定的气候、水文、地质条件下, 主要由交通量、土基模量的大小决定着基层、底基层的厚度和结构。

（3）底基层。底基层是路面的次要承重层, 底基层的材料选择应根据公路沿线的气候、水文、地质和土源情况因地制宜, 经技术经济比较后加以选定。底基层的结构多选用10%～12%石灰稳定土、8%～10%的水泥稳定砂土或4%水泥、8% 石灰综合稳定土等。现在多趋向采用二灰土、石灰水泥稳定土等综合稳定, 以提高底基层的水稳性、强度和其它路用性能。

（4）路面层间结合与防水。为了保证路面各层的共同受力和防水, 路面设计和施工应在基层顶面设透层油和在受污染的面层间洒粘层油, 视气候和基层材料情况必要时在基层顶面设封层。对二灰碎石基层, 顶面应设封层, 以加强对二灰碎石的养护和防止交通车辆对其表层的损坏, 良好的封层是二灰碎石结构质量的重要保证。高速公路路面设计应该注重基层的防水设计, 主要方式有2 种: 一种是采用2 次洒铺乳化沥青及石屑的简易表处式封层; 另一种是在透层油上洒2 kg/ m2 改性沥青防水膜。

结语

现阶段的高速公路路面设计, 在不断学习中、外先进经验的基础上, 与施工相结合, 走过了一个不断认识—实践—提高的过程。但路面方面的问题仍不断地出现, 其中有大量是施工和管理所造成的, 但也有问题是设计上未完全认识和把握而产生的。如设计选用的材料和级配是否正确, 路面结构组成和各层厚度计算与结合是否合理, 路面排水设计是否有效和完善, 超重车的存在与交通量计算是否恰当, 以及路面的设计是否符合环境与施工实际等。这些问题的存在都将影响设计质量和路面修建使用的最终质量,也是需要我国广大公路设计施工、科研工作者共同努力加以解决的。

参考文献

[1] 刘思锋,王阔,赵雅静.高速公路养护管理探讨[J]. 辽宁交通科技. 2004(08)

高速公路路面结构设计篇8

高速公路发展演变的基础是普通公路。在本世纪二十年代，发达国家尤其是交通发达的国家就已经出现了四车道公路。高速公路早期建设通过设置中间隔离带和立体交叉等形式逐渐和普通公路区分开。随着西部大开发战略的实施，我国在山区建设的高速公路也越来越多。山区高速公路地势复杂、桥梁建设在总路线长度占的比例大，一条山区高速公路成功与否，桥梁部分建设也就显得尤为重要。

1 高速公路概述

1.1 国内外高速公路发展现状。意大利早在上世纪二十年代就大胆提出要建设高速公路的口号。在1924年，其成功建成了世界上第一条高速公路。1933年德国首次提出要建设高速公路网。美国在1937年修建了其第一条高速公路，每年投入大量资金用于修建高速公路，并计划将洲际、国际公路都修建成高速公路，现美国已和邻国墨西哥、加拿大建设了国际高速公路。此外，其他国家，像英法、俄罗斯、澳大利亚等国家也修建了一定规模的高速公路。

我国的高速公路修建要比西方的发达国家发展要晚，大概是从80年代末才开始兴建。其中，1997年前是我国高速公路的起步阶段，1997年以后到现在为快速发展阶段。1988年，上嘉高速公路的建成通车也宣示着我国零高速阶段的结束；沈大高速公路的全线通车也标志着我国高速公路建设进入了一个新时代；1993年我国第一条跨省市的京津唐高速公路建成。1992年，为了加快我国高速公路的发展建设，交通部提出要建设“五纵七横”的国道主干线规划，从而为我国的高速公路快速、持续发展奠定了基础。此后相继建成了沈大、济青以及成渝等具有重要意义的高速公路，克服了许多高速公路建设的技术难点，也积累了一定的设计、施工、建设管理等经验，为1997年以后的快速发展奠定了基础。

1998年，国家制定了积极的财政政策来应对金融危机，从而加快了基础设施的建设步伐，高速公路建设进入了加快发展时期。交通部为了响应国家政策，提出除了要完成“五纵七横”的国道建设外，还应加强“十三纵十五横”的国家重点公路建设，并加强山区地区的高速公路建设，从而高速公路进山区成为我国当前高速公路建设的大方向。

1.2 山区高速公路特点。在山区建设高速公路需要面临的主要问题主要是山区独特的地形、生态、地质等自然环境。如何将高速公路建设和山区的自然环境相协调是山区高速公路建设的关键。我们可以从以下几个方面分析山区高速公路的特点：

1.2.1 技术方面。主要包括技术标准和技术指标两个方面。在拟定技术标准时，我们应考虑此项目在公路网规划中的地位，并按公路的功能、任务综合确定，除此还应考虑项目的自然环境，正确处理技术标准和自然条件的关系。技术指标的采用上，不能单纯像平原地区高速公路建设，平原地区强调高指标，最大限度的满足行车舒适性。山区高速公路的技术指标应和自然环境相结合，在能满足道路使用基本功能的前提下选择技术指标。

1.2.2 路线方案。布置山区高速公路的路线方案主要是以地形、地质、生态等自然环境为基础，对于路线的控制点也较为分散，同时还应将自然环境保护的内容考虑在内，如路线选择对自然环境的破坏程度以及生态植被恢复方案等。

由于山区地势特点，将山区高速公路中的桥梁部分设计好也就显得尤为重要。常见的山区高速公路桥梁设计就是预制结构。

2 预制技术

2.1 预制技术介绍。预制结构桥梁指的是桥梁的上部结构，如板梁、箱梁、T梁（如图1所示）等，在预制厂提前预制好后，通过其他机械直接架设到桥梁下部结构。预制结构桥梁的主要特点是设计简单、施工方便、节省预算。因而，对于西部欠发达地区建设高速公路时，尤其是桥梁结构数量多、工程造价低的项目，采用预制结构桥梁成为其桥梁设计的首选方案。

图1 T梁断面示意图

根据预制方法的不同，可将拼接预制法分为短线预制法和长线预制法。在预制结构桥梁设计时，上部结构的计算通常以直线桥为模板。因而，在弯道上选择拼接式预制结构的桥梁时需要对其进行结构受力分析。设计时需要注意预制桥梁尺寸和路面的平行几何尺寸是否协调，当平面半径较小而跨径较大时，容易造成边梁翼板宽度不符合要求的情况。在直线段采用拼接预制桥梁也应考虑各片梁起拱度不同、施工误差等造成的浇注面板的受力产生的不利影响。

2.2 预制技术的局限性。预制结构桥梁也有自身局限性。首先，理论上预制桥梁的上部结构都是标准的长度跨径，如预制T梁使用的预制板标准跨径为25米、30米、35米、40米以及50米。因而，拟定采用预制桥梁方案后，原则上孔跨布置应为标准跨径，如何合理应用标准跨径布置桥孔方案是预制桥梁结构需要面临的问题。其次，预制结构的板、梁自身都为直线结构。然而，在山区中修建的高速公路桥梁受到地形的影响，其平面线型都有一定的曲线，如弯桥。如何将直线预制的桥梁架设到平面线，而且整体线型应满足平曲线的线型布置又是预制结构的另一问题。

预制结构桥梁方案的合理与否以及预制梁板的布置都会严重影响到该桥的施工进程和工程造价高低。因而，选择合理的预制结构方案，科学布置板梁才能充分发挥预制结构在标准化、装配化方面的优点。

2.3 预制技术流程。预制结构桥梁的施工流程主要分为以下几个部分：（1）在进行预制前，应建立模型，对需要定位的模板进行具置的量测和计算，完成后吊装钢筋骨架并进行第一节段的浇注。（2）将第一节段的模板拆除（拆除此阶段的内模、侧模和移动端模），移除第一节段并做匹配梁，然后进行第二节段的立模、吊装钢筋骨架，对第二节段浇注混凝土。（3）拆除第二节段模板并分离一二节段，且移动第一节段到合适位置，将第二节段移到匹配梁的位置并对其进行养护。（4）第二节段作为匹配梁、立模并吊装钢筋骨架，对第三节段进行混凝土浇筑。（5）同以上步骤，拆除第三节段模板，分离二三节段，然后移走第二节段。（6）重复上述步骤，直至施工桥梁的所有梁段均预制完成。（7）吊起第一节段的龙门吊并转向，将另一端作为匹配面预制桥梁的另一端节段，从而预制出桥梁另一端的一二阶段。重复此步骤，直至完成施工桥梁另一端的所有梁段预制。

由于短线预制技术工程造价低、便于控制质量、安全系数高而且对自然环境影响小，因而，短线预制技术在不同跨径、斜坡、弯桥等情况下广泛应用。在我国，预制拼接技术在跨越江河的大跨度桥梁、山区桥梁中广泛应用。

3 结语

对于高速公路桥梁施工，预制技术不仅能缩短工期还可大大降低预算成本。短线预制技术比长线预制技术的应用范围更广、对环境影响小、施工安全，值得在施工中推广应用。

高速公路路面结构设计篇9

本文作者：杜炳伶工作单位：北京市公路桥梁建设集团有限公

路面排水的坡度要求路面坡度和路肩横坡的坡度值越大越有利于高速公路路面排水，但当路基横坡坡度超过一定范围的时候就会影响到车辆行车的行驶安全。因此，路面坡度的设计应综合考虑以下两方面因素：第一，在南方多雨地区路面坡度不超过安全范围的情况下应适当取高值，在北方冰冻地区应尽量取低值，但也要保证路面积水的排放及时行车通畅。第二，对于硬路肩的横向坡度可采用高限值，从方便施工的角度来考虑，在高速公路路面坡度设计上，硬路肩的横坡方向应该与行车道相反，以避免将硬路肩积水汇集到行车道上阻碍车辆正常行驶事件的发生。②如何避免公路表面局部积水在高速公路设计中大多会采用线型设计，我们不能只单纯考虑行车的舒适和线性设计的美观，而忽略了高速公路的综合性能。一般来说虽然超高渐变率应该缓一些，超高渐变段也应该尽量长一些，但根据研究发现如果超高渐变率过小，超高渐变段内路面横坡坡度接近零的区段超过一定范围或过长，就会使积水滞留在公路表面，从而损坏路面，给车辆的安全带来巨大的影响，所以说在高速公路的线性设计上应该选择正确的超高渐变段的合成坡度。③确保施工过程中挖方路段路面排水的重要手段在高速公路施工过程中，挖方路段因其水文地质条件差

高速公路路面排水应注意的问题引起的对该路段地下排水的损害，引起了人们的重视，为解决这一问题，人们通常在高速公路路面结构设计中增设碎石排水垫层，同时在两侧设置边缘渗沟，由于中央分隔带横向排水管的排水设计要求，通常情况下边沟底标高应不低于路肩标高1.2m，与此同时边沟纵坡也要不小于0.5%。《公路路基排水设计规范》明确指出边沟纵坡应该不小于0.12%以满足排水需求。但路表排水系统中出现的一些问题却常常被人们忽视，总的来说问题出现在以下方面：在公路建设时，有较长的挖方路段纵坡坡度设置过小，无法很好地做到路面和边坡水的汇集，对于超高地段来说，必须在中央分隔带处每隔一定距离都设置横向排水管，以便将汇集在中央分隔带边缘集水沟的路面积水引排出去，同理，如果挖方路段过长，并且纵坡较小，在高速公路建设后同样会增加该部分排水系统的设计和施工的难度，使得路面排水系统不能合理的工作。另一种是在挖方路段内将凹形曲线设计在该路段的最低点，往往容易致使该路段表面积水和进入路基表面材料结构内的自由水停滞时间太长，并且没有及时排出导致路面损坏。

路面排水措施为减少路面积水和自由水渗透到路面结构层中，路面排水措施如下，在路面的横向坡度上做一定的设计，即使在梅雨季节，路面上的雨水也会通过路面横坡流到排水沟中，具体措施有以下几点：①研究表明路面排水设计应该在边沟的结构形式上下功夫，当今的高速公路大多采用宽深都为60cm的梯形边沟，但经过实际考察发现，重交通高速公路路面结构层厚度基本上都已超过60cm，所以通过在边沟下设置巨型渗沟或加深边沟，以该路段路肩边缘最低点标高以下大于1.7m为宜来控制边沟底标高，才能有效防止边沟水都流入路面基层结构。个别路段无法做到1.7m的要求，通常也可以采用1.4~1.5m的高度。②对于沥青路面多采用路肩沟的排水方式，因为沥青结构路面不利于路面雨水迅速排出，用拦水带进行路面雨水集中排出，容易导致局部积水，并且大大增加了雨水的下渗量。③采取必要的排水措施对合成坡度较小的路段来说非常重要。有的高速公路路段合成坡度较小甚至为零，该路段所需的排水时间较长，容易导致路面积水，严重损坏路面且影响车辆的行驶安全。中央分隔带排水在中央分隔带的排水设计上，通常在路面采用铺面封闭方式或凸形或凹形结构方式（不封闭），对于内渗水应该设置界面防水和渗沟功能或只设置界面防水层（不设渗沟）。对于高速公路中央分隔带的排水设计也可以作以下三类分析：①对于中央分隔带宽度小于3m的路段，采用铺面防水形式使雨水不能渗透到路面基层材料中。②对于有沥青混凝土构成的路面，并且其宽度大于或等于3m时，常采用凹形结构，使雨水降落到中央分隔带后横向流向其最低处，再从中央分隔带的纵向排水沟排出，从而有效地将雨水从路面排出并且防止雨水污染沥青混凝土路面。③对于宽度大于或等于3m的水泥混凝土路面来说，应采用凸形的设计，做成两侧都大于10%的双向横坡，并且在坡上铺满草皮，根据实际情况，可以在路面凹形曲线最低点或从坡较小的路段设置纵向盲沟和横向排水管，以此解决路面排水问题。超高路段中央分隔带排水系统我国的某些省市由于建筑需求修建了一些超高路段的高速公路，这样的路段外侧超高，使得梅雨季节时降雨都由路面流向中央分隔带。在超高速路段的排水系统设计中，应根据降雨强度、路面的汇水面积等，计算出横向水管的间距和纵向水沟的过水面积。超高速路段的排水系统具有排水汇水量大的特点，为避免节头漏水现象的发生，在设计横向排水管和纵向水沟时，可以用钢筋混凝土作修建纵向水沟的原材料，采用无头PVC管作横向排水管，以解决纵向水沟和横向排水管泄水能力不足的问题。路面结构层内部排水在设计高速公路的排水系统时，通常也要设置路面结构层内部的排水系统，以便将路面积水迅速排到路面和路基结构以外。我们通常将路面结构层排水系统分为路面排水层排水系统和路面边缘排水系统。一般用透水层材料做路面排水层排水系统的底基层，雨水在渗入路面结构层后，竖向渗流进入排水层，再横向渗流进入路肩纵向排水沟，经过横向出水口，可将水排到路外，有效地保护了路面结构层。路面边缘排水系统的原理就是在雨水渗入路面结构层后，流进结构层的间隙中，再流经由透水性材料组成的路肩纵向排水沟，将雨水集中排出路外。水是影响高速公路路面质量造成路基病害的主要原因之一，路面排水系统设计不当会直接给公民的人身安全和工业生产以及国家财产造成重大损失，因此，我们要重视并加强路面排水系统设计，经常检测路面情况，善于保养路面，从而保持车辆行驶畅通，提高高速公路路面的使用寿命。

高速公路路面结构设计篇10

中图分类号：u24 文献标识码：a

黑龙江省公路建设三年决战完成了3040km高速公路建设任务，目前全省高速公路通车里程已达到4300km，跨入全国高速公路发达省份之列。我省高速公路的建设，开辟了以省会为中心的通达各市（县）高速公路网的新格局，便利了人民群众出行、改善了公路客、货运输环境，目前这些高速公路均已建成通车，使人们的出行更加顺畅、便捷。为黑龙江省经济的发展创造了有利条件。

黑龙江省现有公路大多数为二级公路标准，路基宽为12m，路面宽为9m。这次开展的高速公路建设项目，其基本指导思想是少占用土地，少破坏环境，充分利用现有二级公路，降低工程造价。而新建一条高速公路与旧路改造相比较，存在很大的不同，首先新建高速公路道路线形不受旧路的约束，各项平面、纵断面指标可以在满足规范的情况下灵活掌握；其次不需要考虑沿线的旧路、旧桥如何利用的问题，对于设计来说相对要简单些。而利用二级公路改建为高速公路，设计时需要解决的主要问题有：现有二级公路存在平、纵面线形指标不高的问题；新半幅与旧半幅路基标高如何确定的问题；旧路、旧桥涵如何利用及如何进行帮宽的问题等。针对这些具体问题我们集思广益提出了具体解决办法，经实践验证效果良好。下面结合二级公路帮宽改造为高速公路的设计特点谈几点体会：

1 解决旧路路面与新帮宽路面标高错台问题

现有旧路已使用多年，很多路面已出现破损，有些已到大中修年限，在帮宽新半幅时如何确定路面顶面标高，是二级路改高速公路必须要解决的问题。如果新路路面标高与现有道路标高一致，将来或几年之内，旧路路面就要进入维修阶段，对原有路面要进行补强或加厚结构层的处理，那时必然会出现旧路路面标高高于新建路面标高，使新、旧路面出现台阶，在路线直线段影响美观，在曲线段特别是有超高的路段，将会出现路面水无法排出，产生路面积水现象，不但对在高速公路上行驶的车辆产生危害，严重的可能造成交通事故，对路基路面本身也会产生不利影响。因此我们在设计中一定要解决好新旧路面的高差问题。在初步设计阶段，就要开始考虑旧路路面补强厚度的预留问题。首先要调查现有道路的使用年限、原设计路面结构和目前使用现状，同时我们对原有道路还要进行路面弯沉检测和对路面钻孔取芯等项工作，在试验室作路面的材料试验和物理力学试验，判断该路的大中修时间、初步确定旧路的补强厚度，并以该补强后的路面标高作为新半幅路基的设计标高。这样使我们的路面设计标高能够控制在合理的范围内。另外我省公路施工期一般为3年，在施工过程中，旧路受到社会车辆和施工载重车辆碾压的影响，使得现有道路的路面使用状况衰减较快，路面承载力下降，也使得路面大中修时间提前。基于这种情况，设计单位还要再对旧路进行一次检查，包括做弯沉检测等，进一步了解道路的技术状况，最终确定旧路的补强厚度。这时确定的路面标高才是最终的设计高。因此在设计中对新帮宽半幅的路面标高的确定，是由旧路路面补强厚度而决定的。

2 解决旧路路面宽度不足的问题

现有二级公路一般修建较早，都是按老标准修建的。二级路路面全宽为9m，不满足高速公路半幅路面宽度10.5m的要求，为此在设计中要考虑解决将旧路面宽度加宽的问题。而加宽这部分的路面结构要与原路相一致，要有一定的强度和承载能力，并与原路面能较好的结合。在旧路改建高速公路过程中，有时采用的是单侧帮宽（1.5m）方案，有时受条件限制要采用双侧帮宽（0.75m）方案。这会给施工带来很大的麻烦。主要问题是施工空间狭窄，施工机械无法进行碾压，不能保证水泥稳定砂砾基层的密实度，影响基层结构的强度和稳定性，施工质量难于保证。为了解决这个问题，我们在设计中考虑采用了多种施工方案如：贫混凝土、素混凝土等方案，经比较最终采用贫混凝土作为基层结构的设计方案。贫混凝土具有易于拌合，不需大型碾压设备，能在较窄的区间施工，施工质量易于保证，且水泥用量少造价低等优点。实践证明，采用贫混凝土的施工方法是完全可行的。

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3 旧桥涵的利用和衔接问题

二级路上的桥涵宽度均为12m，旧桥涵使用状况根据交通量和使用年限相差很大，能否利用是未知数。所以在设计之前，首先要对旧桥涵使用现状进行现场调查，并对旧桥进行技术评定，对于评定较差的桥梁，还要进行桥梁检测，看是否能满足规范规定的承载力要求。如果不能满足承载力的要求，是采取加固措施利用该桥，还是废弃建新桥，都要进行详细的论证。除此之外对旧桥涵还要进行水文计算，看现有桥涵的泄洪能力是否满足高速公路要求，桥梁的设计标高是否能满足最高设计洪水水位的要求。我们在设计中主要掌握以下原则：

一是尽量利用现有构造物，对现状较好、技术等级评定较高（2类及以上），洪水频率和荷载标准等均满足要求的桥梁完全利用；二是技术等级评定为中（3-4类），经采取加固措施后的桥梁可以利用；除此之外其他技术等级评定为差、承载力等级低、泄洪能力不满足规范要求的桥涵一律拆除新建。

新桥与旧桥之间以中央分隔带分隔为两个独立的桥梁，因此新桥与旧桥之间无联系，在设计时主要考虑新桥桥长、桥高、上下部主体结构与旧桥相一致即可。

对于新、旧涵洞的衔接比较麻烦。原二级路的涵洞均为圆管涵，改造为高速公路后要将涵身接长，保证涵洞的排水功能。在设计中要解决二个问题：即一是要确定衔接位置，二是接什么结构的涵洞。根据我们以往高速公路的设计经验，新、旧涵洞的衔接点要尽量放在中央分隔带处，主要是该处不受行车的影响、受力较小，不易出现管节脱节现象；对于采用什么结构的涵洞，主要是考虑二级路加宽改造为高速公路后，涵长将增长一倍多，对于路基填土较高、斜交角度较大涵洞，其涵长将达50m-60m，管内容易造成淤积堵塞，公路养护人员疏通困难。基于上述考虑我们在设计中，采用整体性较好、尺寸较大的箱涵作为新半幅的涵洞，便于养护人员进洞清淤。箱涵与旧路的管涵相衔接方式为嵌入式连接方式，保证连接可靠不漏水不脱节。目前省内二级路改造成高速公路中的涵洞都是采用该方法连接的。经哈同、哈牡等高速公路使用效果很好。

结语

高速公路路面结构设计篇11

中图分类号：U416 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）15-0009-02

高等级公路沥青路面应设置完善的路面排水设施，以迅速排除路面水，从而保证路面良好的使用性能和行车安全。近几年来，我国新建的高速公路均不同程度的出现了早期破坏现象，很多破坏的根本原因就是损害，由于忽视了路面排水系统的设计，致使路面水和渗入结构层内部的水分不能迅速排除，在车辆荷载及不利气候条件的综合作用下，路面产生松散、坑槽等早期水损害的破坏现象，严重影响路面的使用性能。因此路面排水系统的设计是高等级公路路面设计的重要组成部分，需引起我们的足够的重视。

一、优化设计原则

通过设计各种有效的路面排水措施，尽量减少雨水在路表的存留时间，快速排走路面水，减少和堵截路表水的侵入是解决水损坏的第一步。路面表面排水设计的基本原则，即是把降落在路面上的雨水，通过路面表面的纵横向坡度向两侧排流，迅速将其排离路表面，以防止降雨滞留在行车道上，形成水膜，从而严重威胁高速行车的安全。

（一）优化路面结构设计

在做好路表排水设计的同时，还要考虑加强路面结构的防水设计。一是面层设计为密级配型，一般可设计为沥青砼面层或改性沥青面层。由于这种类型路面空隙率较小，所以可以有效阻止面层渗水。二是设置沥青石屑（或砂）下封层，这种封层不仅可以阻止面层渗水浸入基层，同时还起到基层与面层紧密联结，使结构层间不产生滑移的作用。

（二）提高沥青与矿料的粘结力

水损的破坏机理是沥青与集料剥落，为了减轻沥青剥落现象，改善沥青砼的水稳定性和耐久性，需要提高沥青与矿料间的粘附性，增加集料之间的粘结力。为此，要采用抗水损害能力强的材料或采取抗剥离措施，添加3%～5%的水泥取代矿粉或1%～1.5%的消石灰粉或性能良好的抗剥落剂。

（三）加强路面压实，减少空隙率

沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性至关重要，直接影响路面的使用质量。沥青砼面层的压实度应满足规范的要求，但不考虑沥青砼的设计空隙率而按统一压实度来控制是不合适的。研究显示，沥青路面的实际空隙率在7%以下时，沥青面层内的水在行车荷载下一般不会产生动水压力，不易造成水破坏。当空隙率大于15%时，水能在空隙中自由流动并排走，也不易造成水破坏。但空隙率在7%～15%时，水很容易渗入并滞留在沥青混合料内部，在行车荷载作用下产生较大的毛细压力或动水压力，造成沥青混合料的水破坏。所以，为提高沥青砼面层的密水性，必须加强压实，减少空隙率。

二、路表防排水设计

为了防止路面积水而影响行车安全，并且使渗入路面结构层的自由水减少到最小程度，必须考虑路表防排水措施，通常的做法是：采用排水设施，设置路面横坡，降落在路表的雨水，通过路面横坡排至边沟或排水沟；采用防水措施，沥青混凝土路面则采用致密的表面层或设置封水层，尽量减少雨水渗入。这些措施都有一定的效果，但在目前高等级公路上还有一些具体细部设计值得进一步商榷：

1．边沟的结构型式，目前高等级公路普遍采用60cm宽深的梯形边沟，而重交通高等级公路路面结构层总厚度往往都超过了60cm，为防止边沟水的倒灌渗入路面结构层，建议采用加深边沟或在边沟下设置矩形渗沟的办法。

2．在沥青路面路段，现行《公路排水设计规范》（JTJ018-97）与《公路路基设计规范》（JTJ013-95）中推荐采用拦水带结构进行路堤路段路面雨水的集中排除，但该做法不利于路面雨水迅速排离路面，容易导致局部积水，并增大了雨水的下渗量。建议采用路肩沟的排水形式。

3．对于合成坡度较小的路段，应设置必要的排水设施。在超高路段的起始点均有一段横坡为零，如果该段纵坡也较小的话，其合成坡度则很小，落在该段雨水排出所需的时间较长，从而导致路面积水，影响行车安全。

三、中央分隔带防排水

中央分隔带防排水是路面防排水设计中一个不可忽视的系统，可分为2个部分：中央分隔带表面防排水；中央分隔带内渗水的排除。一般来说，中央分隔带构成有3种处理方式：表面采用铺面封闭；不封闭，采用凸形构造；不封闭，采用凹形构造。

1．中央分隔带宽度小于3m的路段，一般为2m或1.5m宽，建议采用铺面封闭的防水形式，中央分隔带铺面采用比路面横坡略大的双向横坡。考虑绿化、防眩的要求，对于采用波形梁护栏路段可采用设置花盆植树的方法；对于采用混凝土护栏或桥梁防撞护栏路段，可采用槽形结构护栏，在槽内植树绿化防眩的方法。

2．对于沥青混凝土路面路段，且宽度大于或等于3m时，应采用凹形构造（采用凸形构造，应有尽量避免污染沥青面层的措施），降落在中央分隔带的雨水横向流向分隔带中间的低凹处，中央分隔带底部设置纵向排水渗沟，并根据中央分隔带的表面渗入量和路线纵坡，一定间距设置横向排水管，将内渗水通过横向排水管，排至边坡急流槽。为防止中央分隔带的自由水渗入路面结构层，在填土与路面结构层的界面上也应设置防水层或防水膜，在中央分隔带内的基层、底基层也应做成反坡。

四、结语

高速公路路面排水设计的成功与否，是关系到高速公路路面建设成败的关键。因此高速公路的设计者应高度重视路面排水设计，将高速公路的排水作为整体，进行综合考虑，以避免或减小高速公路施工期和运营期的水损害，进一步提高高速公路路的使用品质。为有效解决沥青路面水损通病，必须从排水和防水两个方面层层把关，不仅应在路表采取排水措施，同时应高度重视路面结构层内的排水及路面结构层类型的选定，只有这样才能保证路面的预期使用寿命和良好的使用性能。

参考文献

高速公路路面结构设计篇12

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

由于沥青混凝土路结构具有便于养护维修、平整度高、行车噪音小等多种优势和特点，因此，其被广泛应用到高速公路中。然而，现阶段，我国的高速公路在使用过程中还存在有许多的不足之处，比如坑槽、车辙、开裂等现象，这也就大大的降低了公路的使用寿命。此外，随着社会的不断发展，我国的公路交通流量逐渐的增高，其行车速度也逐渐的有所提高，并且还存在有严重的货车超载问题，导致高速公路沥青混凝土路面结构在投入使用一到两年的时间内就发生路面结构严重损坏的现象，因此，及时的发现问题并采取有效的措施对其设计施工进行优化就显得至关重要。

路面结构层设计的要求

满足高速公路行车要求及路面的使用性能是路面结构层设计的重要目标之一，其实际设计必须要满足以下几点要求。一是满足高度和强度要求，沥青混凝土路面结构只有满足相应的强度及刚度要求才能确保公路不会在行车荷载的影响下出现较为严重的位移、变形现象，从而避免公路在短时间内出现路面开裂、沉陷、坑槽等问题。二是满足耐久性及稳定性要求，沥青混凝土路面结构只有满足相应的耐久性及稳定性要求，才能保证公路能在冻融循环、温度变化、水分变化等环境因素的作用下正常的使用；三是路面平整性要求，行车速度及舒适度在很大程度上是由路面平整度决定的，同时路面平整度也会在一定程度上影响路面结构的耐久性，因此，在实际的设计施工中加强对路面平整度的重视就显得非常的重要。路面的平整度则受到施工材料、路基填料强度和稳定性及施工质量、养护状况等多种因素的影响，此外，为了确保车辆行驶的安全，还要确保路面具有相应的粗糙度。

二．路基路面排水设计问题及优化设计

高速公路沥青混凝土路面早期损坏的一项重要原因就是水损害。水损害即为路面在受到水浸泡及汽车行驶动荷载的影响，导致路面结构空隙中含有的水分产生相应的动水压力及反复循环内的负压抽吸作用，长此以往水分就会慢慢的进入到沥青和集料的接触面上，从而大大的降低沥青材料的粘附性，最终导致沥青材料失去其原有的粘结强度，沥青膜随之脱落，造成路面沥青混合料出现松散、裂纹等现象，从而导致路面出现坑洞、坑槽等现象。因此，加强对路基路面排水设计的重视就显得至关重要。

高路公路路基路面的排水设计包括路基表面的排水设计及结构内部的排水设计两部分。对于路基路表面排水设计的优化措施主要为:首先，利用边坡漫流方式对路基路面进行排水，其次，将纵向排水槽设置在局部超高路段的中央分隔带位置，最后，以当地年降水量为依据，设计相应的横向排水管进行导流，从而将水分排至边坡处，并将急流槽设置在出口位置，从而将水分排至路基排水沟；这样就能及时有效的将水分排出路面，防止路面由于长期受到雨水的浸泡。对于路基结构内部排水设计的优化措施则主要有为，首先，设置纵向盲沟，其设置位置为中央分隔带、填方路基边缘，同时为了达到汇集路基结构内部水分的目的，将纵向渗沟设置在挖方路基外侧边缘的纵向排水沟下方，其次，以当地年降水量为依据，利用相应的塑料排水管将水分由渗沟纵向开口位置排出，最后，使用强度为C20的混凝土对硬化盲沟进行硬化，从而及时的将水分排出，避免水分大量的渗入路基土体。

三．沥青混合料配合比问题及优化

沥青混凝土路面是通过对沥青集料的周密配置混合而建成的路面，混合料配合比的合理性直接影响着沥青混凝土路面的质量，然而现阶段我国的公路沥青混凝土路面在实际的设计过程中往往存在有沥青混合料配合比不均匀及沥青集料设计孔隙率范围较小的现象，从而严重影响着公路的质量，因此，在实际的沥青混合料配合比设计中一定要加强对其稳定性的重视，包括其高温稳定性、水稳定性及抗滑性。严格按照相关规范要求进行设计，将矿料级配曲线设置成“S”形，同时要严格的对筛孔的孔径进行控制，从而保证混合集料配比的合理性，防止由于混合料配比不合理而导致施工离析现象的发生。在实际的沥青集料设计时一定要根据原材料的不同特点，并根据相关的试验来确定配给曲线的关键点通过率，利用体积法对沥青混合料进行设计，在施工期间还要严格的对沥青集料的体积指标进行控制。对于由于沥青集料设计孔隙率范围较小而导致有效沥青用量范围、最佳沥青用量敏感范围变小的情况，可以在确保设计技术的基础上合理的增加沥青集料间隙率，同时合理的对沥青施工波动规模进行压榨，有效的对其精度进行控制，通常要将其控制在 0.2%的范围内，此外，还要加强对其施工质量的重视。同时由于沥青集料孔隙率范围的减小，想要确保沥青结构层压实充分就要在施工期间相应的增加压实功，压实度指标的提高也相应的增加了对压实工艺的要求，这就需要在优化混合料配合比设计的同时也要合理的对压实施工进行优化。

四．施工工艺优化组合

公路沥青混凝土路面施工环节主要包含四个方面，一是混合集料拌和，二是运输，三是摊铺、四是碾压，而沥青混合集料离析超限及路面没有进行充分的碾压是到导致路面结构层发生车辙、坑槽、开裂的主要原因。因此，碾压施工期间，要加强对现场孔隙率及压实度控制的重视，在孔隙率小于7%时，要确保下部面层的压实度大于或者等于97%，而在现场孔隙率不到6%时，则要确保上部面层的压实度大于或者等于98%。同时在具体的工程路面结构层中可选用AK、AC等改进型结构，这种路面结构中的混合集料的挤压密实度更高，且具有更好的水稳定性及高温稳定性，在使用此种结构时，确保路面结构层压实度就能有效的避免渗水现象的发生，且能有效的对其渗水系数进行控制，往往能将其控制在每分钟五十毫升的范围内。

五．总结

加强对路基路面排水设计优化的重视是防止公路路面结构层发生车辙、坑槽、开裂现象的有效手段，同时，选取最为合理的路面结构并严格的对沥青集料所使用的材料的质量及类型进行控制，并加强对路面结构施工质量的重视也是避免沥青混凝土早期损害发生的有效方式，通过对这些措施的重视和运用能有效的增强沥青混凝土路面结构的耐久性。

参考文献：

[1]樊锐；刘振清.设ATPB的半刚性基层沥青混凝土路面结构分析及设计[J].公路，2009，9

（02）：124-126.

高速公路路面结构设计篇13

中图分类号：U41文献标识码：A

近几年来，随着我国经济建设的快速发展，道路建设中高速公路的比例越来越高。为了确保道路能满足车辆运行的要求，降低运输的成本，提高运营的安全性及舒适性，延长道路的使用年限，这就需要路基、路面有更高的承载力、耐久稳定性、表面防滑性和平整度性，良好的路面设计对公路排水性能和使用寿命起着非常重要的作用。

危害公路的主要自然因素是水，也是造成高速公路路面损坏的主要原因。从已经建成高速公路的经验及教训看，沥青路面的各种疾病，比如剥落、龟裂、坑槽，松散、错台、断裂等与雨水密切相关。由于水的作用加剧了路面结构的破坏，降低了公路的使用寿命。因此，如何避免地下水和地表水进入到路面结构，并有效地让水及时排出路面结构，已经成为沥青混凝土路面公路结构设计过程中的重点。

1 高速公路路基路面排水设计的内容与原则

1.1 高速公路路基路面排水设计的内容

高速公路排水设计对路基稳定性和路面的使用寿命有非常显著的影响，一般包括以下两个方面：第一，要考虑减少农田排灌水和地下水对路基稳定性及公路强度的影响，这种方法俗称路基排水；第二，要考虑将路表面的水迅速排出路基外，最大限度地减少雨水对路面和路基的影响，减少因为路表面排水不畅及路表水渗入路基后，对路面造成破坏，对使用性能造成损害，这种排水称为第二类排水。

第一类排水设计采取的办法有：在路基底部设置隔水垫层，提高路基最小填土高度等。第二类排水设计采取的办法有：通过路面横坡，边沟，边沟急流槽，将路面的水迅速排出路基以外；在中央分隔带设置纵向碎石盲沟、横向排水管将水引走；设计泄水孔，以迅速排除桥面水；使用沥青封层、排水管、土路肩纵横向碎石盲沟等，将水引走。

1.2 高速公路路基路面排水设计的原则

1.1 首先，排水设施应结合当地的条件，合理布局，并充分利用有利的地形及自然水系，做到水流不过于集中排放，能就近分流，及时得到疏散。

1.2 设计前进行调查研究，查明水源与地质条件，对于重点路段，要进行排水系统的整体规划，路基排水要与桥涵布置相配合，地下排水应与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置也要配合好。

1.3 路基排水应防止附近山坡的水土流失，做到尽量不破坏天然的水系，不轻易合并自然沟溪及改变水流的性质，人工沟渠布设时尽量选择有利地质的条件，减少排水沟渠的防护及加固工程量。

1.4 为减少水对路面的破坏，要尽量控制水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅速排除路面结构内的水，也可建筑有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。

1.5 排水系统要自成体系，并与当地的农田水利相配合，不影响灌溉沟渠。在避免冲毁农田或危害其他水利设施的同时，更要注意防范农业用水时对路基的影响。两者合并使用时，边沟的断面应尽量加大，并加以加固。

1.6 在满足排水主功能前提下，路基排水应节约用地，结合当地水文条件和道路等级等，选择合适的排水设施，并与周围自然景观协调一致，营造道路与自然环境的和谐，提高经济效益。

2.1 高速公路路基排水设计的措施

2.1 路基地下

路基地下排水的主要设施有：渗沟、渗井、盲沟、仰斜式排水孔等，由于地下水排水量不大，是以渗流方式汇集成水流，在设计时，对流量较大的地下水可设置涵洞、暗沟；对流量较小的地下水，可纵向设置渗沟、横向设置盲沟；对挖方段边坡上地下水，可设置仰斜式排水孔排水。

2.2 边坡

数值分析表明，当开挖和填筑高度较大，且边坡为土质时，雨水对边坡冲刷比较大，在这种情况下，如无好的坡面排水措施，会引起边坡坍塌滑移。所以，对交通繁忙或重载交通量较大的路基，除严格执行相关标准进行填料、填筑压实和设置路堤边坡坡度外，还要采取相应措施防止边坡浅部变形。这关系到车辆的运行安全问题，必须引起高速重视，采取有效措施，以确保边坡的长期稳定。

2.3 边沟

在高速公路排水设计时，边沟设计中占非常大的比重，设计人员都非常重视，其设计的原则是：平坦路段的路堤以填筑式边沟为主，这样可减少路基边沟积水现象。路堤边沟的纵坡采用浆砌片石修筑，边沟纵坡应不小于0.12%。具体设计时结合当地的降雨情况，本着既解决路基排水又经济的原则，排水边沟沟底纵坡一般情况下不小于0.3%，一般结合沿线自然地形确定排水的方向。如果路堤边沟需排入排涵，则沟底标高不能低于涵洞进口标高；对排入灌涵的边沟，沟底标高不低于涵顶的标高；对灌排两用的涵洞，应该按灌涵要求设置，在某些特殊情况下，可适当降低。为了防止冲刷涵洞，宜采用急流槽连接边沟和涵洞洞口。

2.4 截水沟

截水沟，亦称天沟。当路堤边坡上方或路堑流入路基的地表径流量比较大时，应设置拦截地表径流的截水沟。在设计前，设计人员应进行实地调查，了解地形、水文、地质、植被等情况，找出设置截水沟的适宜位置，并对排水出口的引伸范围做出合理的布局。一般截水沟设在路堑坡顶5米或者路堤坡脚2米以外。截水沟的截面一般为梯形，大小视汇水流量来确定。截水沟的长度以200米到500米为宜。超过500米时，要在其适当位置增设泄水口，并采用急流槽、跌水井等排水构造物进行引排。路基范围内的地下水排除，可设盲沟、渗井等方法。要注意地表水不能引入地下水的处理设施中，而地下水可引入地表水的处理设施中。

2.5 排水沟

在整个公路综合排水系统中，排水沟具有重要的作用，它连接各种排水设施，将水引排到附近的水道或桥涵中，从而形成完整的排水系统。排水沟一般采用梯形横断面，尺寸根据设计的流量确定，其位置可根据需要或结合当地地形条件来确定。排水沟的长度不应超过500米，与各种水沟的连接应该顺畅。排水沟不仅负责排泄地表水径流，还有排除部分构造物中积水的作用，其设置合理与否决定着整个排水系统是否能够正常的发挥作用。

2.6 跌水与急流槽

某些高速公路要经过重丘及山岭地区，这些地方地形险峻，山高坡陡，排水沟渠的纵坡比较陡，为了接引水流，降低水的流速，消减能量，防止对路基与桥涵结构物造成危害，经常采用跌水和急流槽。跌水和急流槽既可以单独采用，也可以与其他排水构造物联合采用，形成一个完整的排水系统。

2.7 填方基底

填方基底地下水发育时，一般可在路堤底部填渗水材料，或者设置排泄地下水的砂石垫层，当路堤使用非渗水土填料时，可在路基填方基底部设置防止毛细水上升的隔水层，比如两布一膜复合土工膜。当使用非良质填料，如湿陷性黄土、盐渍岩土、膨胀性岩土等填筑路堤时，为防止毛细水上升影响路堤下部土体的强度及稳定性，必须在路堤的底部设置阻止毛细水上升的结构或构造，如三维复合防排水板。

3 高速公路路面排水设计的措施

3.1 中央分隔带排水

高速公路中央分隔带排水设计主要目的是排除中央分隔带内积水，其排水长度应为两个人手孔之间的间距，一般路段最大间距为180米。首先，设计底坡不低于0.3%的纵向梯形或者矩形盲沟，汇集了分隔带的降雨或渗水；其次，设计间距30到50米横向排水管，将盲沟中的水排出；再次，加设沥青防渗层和土工布衬垫，以防止水渗入路基两侧。设计过程中，设置凸形中央分隔带的公路的路基路面排水时，必须考虑中央分隔带的排水，即使大部分降水通过凸形中央分隔带可自动排到路面上，仍有小部分水会渗入到分隔带的回填土中，并进一步渗透到路基及路面结构层，影响他们的稳定性及强度。所以，凸形中央分隔带回填土的下面，应该设置排水暗沟或碎石盲沟。分隔带两侧每隔100米应交错设置直径20到60厘米的横向硬塑排水管，管底纵坡不小于1%。

3.2 超高段分隔带排水

超高部分道路排水设计的重点是偏高侧路面的水拦截问题，目前超高部分道路排水主要有四种方式：第一，中央分隔带预留排水孔；第二，在中央分隔带设置断口，第三，中央分隔带内设置排水沟；第四，中央分隔带设置成浅碟式。由于这种情况的绿化工程的要求相对较高，所以应将浅碟式排水槽优化成矩形排水槽，并将槽移到超高外侧分隔带的边缘，以便收集路表水，集水井也要移到排水槽的同侧，为绿化留出空间。

3.3路面结构排水

路面排水，包括集中排水及分散排水两种形式。集中排水是在路肩外侧边缘部分设置沥青拦水埂，或预制混凝土拦水带，设置有一定间距的泄水口和边坡急流槽，将水集中排至路基两侧的排水沟。分散排水是通过加固土路肩，采取漫流的方式排除路面水（如造价允许，此种方式不建议使用）。总之，路面排水应减少反射裂缝对混凝土表面的影响，要在公路基层下设置与中央分隔带排水设施相连的砂砾垫层，将渗入的水汇集到中央分隔带排水盲沟或暗沟，排到路基以外的地方。

3.4路面渗水的排水

沿路面边缘设置由横向出水管、透水性填料集水沟和过滤织物（土工布）组成的路面边缘排水系统。通过设置土路肩纵横向碎石盲沟、沥青封层和排水管，将渗入到路面面层的水引到路基之外。因为通过沥青面层下渗的水量有限，所以设计中采用每10米左右设置一道直径5厘米横向排水管的方法以确保路面下渗水的排除。

3.5路基路面综合排水设计

综合排水设计主要包括以下内容：地下排水与地面排水设施的协调配合，路基排水设施与路面排水设施及与桥涵等泄水结构物的合理布置，一般应结合路线的纵断面设计、平面设计和沿线地质、地形、水文条件进行。

结束语

总之，高速公路的路基路面设计中，水是影响公路质量一个重要因素。实践证明，如果我们设计工作未做好，就会导致路基及路面出现病害，给后来的维修及养护工作带来沉重的负担，也给国家带来很大的经济损失。所以，在高速公路设计过程中，我们一定要结合沿线的自然条件及实际情况，选择合适的排水方式，把公路排水系统变为一个有机的整体，以实现经济、合理、高效、美观的目的。

参考文献