公路路面结构及施工

一、路面的基本结构

路基和路面是公路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照路线的设计线性（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或填筑而成的岩土结构物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料分层铺筑的供车辆行驶的一种层状结构物。

路床：路面结构层底面以下0.8 m范围内的路基部分称为路床。路床分为上路床（0～0.3 m）和下路床（0.3～0.8 m）两层。

上路堤：路面结构层底面以下0.8～1.5 m的填方部分称为上路堤。

下路堤：上路堤以下的填方部分称为下路堤。

高速公路、一级公路的路基宽度一般是由车道、中间带和路肩组成的，如图1-1所示。

 二、三、四级公路的路基宽度一般是由车道和路肩组成的，如图1-2所示。

【施工规范】 高速、一级公路石灰应不低于Ⅱ级，二级公路石灰应不低于Ⅲ级，二级以下公路宜不低于Ⅲ级。高速、一级公路的基层，宜采用磨细消石灰。二级以下公路使用等外石灰时，有效氧化钙含量应在20%以上，且混合料强度应满足要求。

一、具有足够的承载力

行驶在公路上的汽车，通过车轮把垂直力、水平力以及汽车产生的振动力和冲击力传给路面，使路面结构内部产生应力、应变和位移。如果路基和路面结构整体或某一组成部分的强度或抵抗变形的能力不足，路面就会出现断裂、沉陷、波浪或车辙等病害，影响路基、路面的正常使用。

【施工规范】 高速、一级公路极重、特重交通荷载等级基层的4.75 mm以上粗集料应采用单一粒径的规格料。

在路基和路面交工验收时，一般情况下，柔性材料（如级配碎石、沥青混凝土）用弯沉表示承载力，刚性材料（如水泥混凝土）、半刚性材料（如无机结合料稳定材料）用强度表示承载力。

【施工规范】 混合料摊铺应保证足够的厚度，碾压成型后每层摊铺厚度宜不小于160㎜，最大厚度宜不大于200㎜。

施工过程的压实度检测，应以每天现场取样的击实结果确定的最大干密度为标准，每天取样的击实试验应符合下列规定：

     A击实试验应不少于3次平行试验，且相互之间的最大干密度差值应不大于0.02g/cm3；否则，应重新试验，并取平均值作为当天压实度的检测标准。

    B该数值与设计阶段确定的最大干密度差值大于0.02g/cm3时，应分析原因，及时处理。

具有足够的稳定性

路面结构的稳定性是指路面结构在水和温度等自然因素的作用下，能较好地保持其工程设计要求的几何形态及物理、力学性能。路面结构的稳定性主要包括整体稳定性、水稳定性、温度稳定性（高温稳定性或低温稳定性）等。

气温的周期性变化对路面结构的稳定性有重要影响。高温季节沥青路面因软化，会在车轮荷载的作用下产生较大的变形。水泥混凝土路面面板在高温季节会翘曲变形，在车轮荷载的反复作用下，容易产生裂缝或造成断板。北方在低温冰冻季节，沥青路面、水泥混凝土路面、半刚性基层由于低温会产生大量收缩裂缝。

具有足够的表面平整度

路面表面平整度是影响行车安全、行车舒适性及运输效益的重要使用性能。不平整的路面表面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用。这种振动会造成行车颠簸，影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适感。此外，不平整的路面还会积滞雨水，加速路面的破坏。

优良的路面平整度，要依靠优良的施工装备、精细的施工工艺、严格的施工质量控制以及经常和及时的养护来保证，路基交工验收要验收平整度，路面的所有结构层次均要验收平整度。

具有足够的表面抗滑性能

路面表面要求平整，但不能光滑。汽车在光滑的路面上行驶，车轮与路面之间缺乏足够的附着力（摩擦力），在雨天高速行车，当紧急制动或突然起动、爬坡或转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使行车速度下降，油料消耗增加，甚至引发交通事故。

沥青路面表面的抗滑能力通常选用坚硬、耐磨、表面粗糙的粗集料来实现，而对水泥混凝土路面则会采取一些工艺性措施（如刻槽）来实现。

具有足够的耐久性

路面结构在行车荷载和冷热、干湿气候因素的多次重复作用下，路面材料会产生老化衰变，路面的使用性能将逐步降低，从而逐渐产生疲劳破坏和塑性形变累积，缩短路面的使用年限。因此，路面结构必须具备足够的抗疲劳强度及抗老化和抗累积形变的能力，以保持或延长路面的使用寿命。

为了提高路面的耐久性，除了精心设计、精选材料和精细施工外，经常和及时地养护、维修和恢复路用性能也是十分必要的。

具有尽可能低的扬尘性

车身后面所产生的真空吸力会将路表的细小颗粒吸出而造成尘土飞扬，导致路面出现松散、脱落和坑洞等破坏。路面扬尘会影响行车视距，降低行车速度，给沿线环境卫生带来不良影响。因此，要求路面在行车过程中应尽量减少扬尘。

二、路面结构层次

路面结构通常是分层铺筑的，即按照使用的要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同分成若干层次。

按照各个层位功能的不同，路面结构层一般可划分为面层、基层、底基层和垫层等多层，如图1-3所示。

面层

面层是直接承受车轮荷载的反复作用和自然因素影响的结构层，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到雨水侵蚀和气温变化的影响。因此，面层应具备较高的结构强度、抗变形能力、较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨、不透水；其表面还应具有良好的抗滑性和平整度。

修筑面层所用的材料主要有水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎（砾）石、砂砾（碎石）掺土（或不掺土）的混合料及块料等。路面面层的材料类型及适用范围见表1-2。

基层与底基层

基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并将力扩散到下面的垫层和土基中。当基层太厚时，为保证工程质量，可将其分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时，下层为底基层。当底基层为双层时，可分别称为上底基层、下底基层。

修筑基层和底基层的材料主要有各种结合料（如石灰、水泥、沥青等）稳定土或稳定碎（砾）石、贫水泥混凝土、天然砂砾、碎石、砾石、片石、块石，各种工业废渣（如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等）和土、砂、石所组成的混合料等。常用的基层和底基层类型见表1-3。

【施工规范】 用作基层时，高速公路和一级公路公称最大粒径应不大于26.5mm，二级及二级以下公路公称最大粒径应不大于31.5mm;用作底基层时，公称最大粒径应不大于37.5mm

基层在养生过程中出现裂缝，经过弯沉检测，结构层的承载能力满足设计要求时，可继续铺筑上面的沥青面层，也可采取下列措施处理裂缝:

1）在裂缝位置灌缝。

2）在裂缝位置铺设玻璃纤维格栅。

3） 洒铺热改性沥青。

灌缝时原则上不对裂缝扩缝。铺设玻璃纤维格栅与洒铺热改性沥青综合处治是当前处治裂缝向上反射最佳措施，适用于基层裂缝比较严重路段。

垫层

垫层是设置在基层（或底基层）和土基之间的结构层，它的主要作用体现在两个方面：一方面是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层及基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化的影响；另一方面是将基层传来的车辆荷载应力加以扩散，以减少土基产生的应力和变形，同时也能阻止路基土挤入基层中影响基层结构的性能。

垫层应具有排水、隔水、防冻、防污等功能，故对修筑垫层所用材料的强度要求并不是很高，但要求其水稳定性和隔温性能要好。垫层常用的材料有两类。

路拱及路拱横坡度

为了保证路面上的雨水能够被及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透，从而保证路面的结构强度，路面表面应做成中间高、两侧低的形状，称之为路拱，如图1-3所示。在横断面上，路拱常采用直线形（直线-直线）和直线抛物线组合线形（直线-抛物线-直线）两种形式。

路面排水结构

路面排水的目的是迅速排除路面表面的大气降水和渗入路面结构中的水，防止水对路面结构层造成损害（水损害），确保路面结构的强度和稳定性。

路面排水设计应根据公路等级、降水量、路线纵坡等因素，结合路基、桥涵结构物的排水设计，合理选择排水方案，布置排水设施，形成完整、畅通的排水体系，保证路基和路面的稳定。路面排水包括路面表面排水、中央分隔带排水及路面内部排水。

• 路面表面排水

路面表面排水常采用分散排水和集中排水两种形式。分散排水由路面横坡、路肩和边坡防护组成，适用于路线纵坡平缓、汇水量较小、路堤高度较低的路段。集中排水由路面横坡、拦水缘石或矩形槽、泄水口和急流槽组成，适用于路堤高度较高或路堤边坡易受冲刷的粉性土、砂性土路段及凹形曲线的底部等。

对于新建高速公路超高段的集中排水，宜采用在左侧路缘带的左侧设置带有钢筋混凝土盖板的预制整体式U形混凝土沟或缝隙式排水沟，每25～50 m设一处集水井，并通过横向排水管引至边坡的急流槽或暗管中，如图1-7所示。

• 中央分隔带排水

中央分隔带的排水设施由排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。中央分隔带可采用凸式（见图1-8）、平式或凹式，一般不封闭，但也可封闭。

• 路面内部排水
  

1）路面边缘排水系统由纵向排水管、横向出水管、集水沟和反滤织物（土工布）等组成，如图1-9所示。

2）排水基层。当路面内部可能出现自由水滞留时，可采用沥青碎石或骨架空隙型水泥稳定碎石或级配碎石做排水基层。

纵向集水沟可设在面层边缘外侧、路肩下或路肩边缘外侧，如图1-10所示。集水沟中的填料应采用与排水基层相同的透水性材料。水沟的下部设置带槽口或圆孔的纵向排水管，并间隔适当距离设置不带槽孔的横向出水管。

3）排水垫层。为拦截地下水、滞水或泉水进入路面结构，或排出因负温差作用而积聚在路基上层的自由水， 可直接在路基顶面设置透水性排水垫层，并适当配置纵向集水沟、排水管或出水管等，如图1-11所示。

三、路面的分级与分类

路面等级分为高级、次高级、中级和低级，不同路面等级的面层类型和所适用的公路等级见表1-5。