市政道路柔性基层沥青路面结构设计

引言

柔性基层沥青路面以级配碎石、沥青稳定碎石（ATB）、水泥稳定碎石（半柔性）等为基层材料，通过合理的结构组合实现“刚柔并济”的受力特性——既能通过柔性基层吸收车辆冲击荷载、缓解应力集中，又能凭借沥青面层提供平整舒适的行车表面。近年来，随着城市交通量的持续增长和重型车辆比例的上升，柔性基层沥青路面在市政道路中的应用比例逐年提高，其结构设计的科学性与合理性成为保障道路使用寿命的关键。

1 当前柔性基层沥青路面结构设计存在的问题

1.1 材料选择不合理

基层材料性能不足：部分设计选用的柔性基层材料级配不合理，导致强度偏低、水稳定性差。例如，级配碎石中细集料含量过高，遇水后易出现唧泥、松散等现象。面层与基层材料匹配性差：面层沥青混合料与柔性基层材料的刚度、膨胀系数不匹配，在温度变化和荷载作用下易产生界面剪切破坏，出现推移、拥包等病害。防水材料选用不当：市政道路雨水较多，若防水层材料耐水性、粘结性不足，易导致雨水渗入基层，引发基层软化、强度降低。

1.2 结构组合设计不科学

层间结合不良：面层与基层、基层与底基层之间未设置有效的粘结层或过渡层，层间摩擦力不足，车辆制动时易产生层间滑移。结构厚度设计不合理：部分设计未根据交通荷载等级和路基条件进行精细化计算，存在“厚面层、薄基层”或“薄面层、厚基层”的极端情况，导致路面承载能力不足或经济性差。未考虑环境因素：在多雨地区未加强排水设计，在寒冷地区未考虑冻融循环对路面结构的影响，导致路面过早出现水损坏、冻胀裂缝等问题。

1.3 设计方法与实际需求脱节

荷载计算简化：采用标准轴载等效换算时，未充分考虑市政道路中大型车辆、超载车辆的实际通行情况，导致设计荷载与实际荷载偏差较大。缺乏性能化设计理念：设计指标仅关注强度和稳定性，对路面的抗疲劳性能、抗车辙性能等长期使用性能考虑不足，难以满足道路长期使用需求。施工可行性考虑不足：设计方案未结合市政道路施工空间有限、交通干扰大等特点，导致施工难度增加，影响工程质量。

2 柔性基层沥青路面结构设计优化策略

2.1 材料选择与技术指标

（1）面层材料：根据道路等级选择改性沥青混合料，快速路、主干路宜采用 SBS 改性沥青 AC-13C（上面层） +AC-20C （中面层），次干路可采用普通沥青 AC-16C 上面层应满足抗车辙、抗滑性能要求（动稳定度 ⩾3000 次 /mm ，构造深度 ⩾0.8mm ）；中下面层需注重抗裂性和耐久性（低温弯曲应变 ⩾2500μ ε）。（2）柔性基层材料：沥青稳定碎石（ATB-30）：适用于交通量大的主干道，要求沥青用量3.0%-4.0% ，马歇尔稳定度 ⩾8kN ，劈裂强度 ⩾1.0MPa （ 15°C ）。级配碎石：适用于次干路及支路，需控制颗粒组成（不均匀系数 Cu⩾5 ，曲率系数 Cc=1-3 ），压实度 ⩾96% ，CBR 值 ⩾80% 。水泥稳定碎石（半柔性）：兼顾刚性与柔性，水泥剂量 3%-5% ，7d 无侧限抗压强度2.0-3.0MPa ，劈裂强度 ≥0.5MPa 。底基层材料：采用级配砂砾或水泥粉煤灰稳定土，压实度 ⩾94% ，CBR 值 ⩾30% ，为基层提供均匀支撑。

2.2 混合料拌和及运输

采用间隙式拌和机展开试验段透水沥青路面碎石基层混合料拌和，包括原材料称量、投加、出料等在内的环节全部由计算机控制。为保证沥青混合料均匀裹覆全部矿料，避免出现粗集料分离、结团成块、花白料，拌和时间应达到 60s 及以上。其中，干拌和时间控制在8～10s 。透水沥青路面碎石基层混合料空隙率高，温度散失快，运输期间应加强保温控制。装料前在车厢内壁和底板处均匀喷洒隔离剂；装料后应及时覆盖多层搌布保温防尘。运料车按照设计路线和速度运输。

2.3 排水系统设计

表面排水：路面横坡采用 1.5%-2.0% ，设置路缘石和雨水口，雨水口间距 30-50m ，确保路面水 4 小时内排净。基层排水：在柔性基层与底基层之间铺设透水性土工布 +10cm 厚碎石排水层，排水层横向坡度 2% ，通过纵向集水管（直径 100mmPVC 管）将水引入检查井。路基排水：对于地下水位较高路段，设置盲沟（间距 20-30m ）或渗井，降低路基含水率至最佳含水率 ±2% 范围内。

2.4 特殊路段设计措施

交叉口与公交站：车辆启停频繁，需加强结构强度，可将基层厚度增加 _5-10cm ，面层采用高模量沥青混合料（动态模量 ⩾1200MPa ）。管线穿越段：管线顶部至基层底面距离 ⩾50cm ，不足时采用 C25 混凝土包裹管线，柔性基层在此段改用半刚性材料（水泥稳定碎石），避免管线受压变形。桥头衔接段：设置 5-10m 长的过渡段，基层厚度从桥头向路段渐变（如从 30cm 减至 20cm ），并铺设土工格栅（抗拉强度 ⩾80kN/m ）减少沉降差。

3 市政道路半刚性基层沥青路面结构设计解决措施

3.1 加强裂缝处理。

针对半刚性基层易产生收缩开裂的问题,应加强对裂缝的处理。一旦发现裂缝,应立即进行封缝处理,防止水分渗入基层,造成更大的破坏。同时,还应加强对基层材料的研发,提高其抗裂性能,减少裂缝的产生。

3.2 改进设计与施工

在路面设计过程中,应充分考虑层间连接的重要性,优化路面结构设计,提高层间粘结力。同时,在施工过程中,应减少摊铺层数,增大摊铺厚度,提高压实度,以确保层间的紧密连接。此外,还应加强对施工过程的监控和管理,确保施工质量符合设计要求。

3.3 引进先进技术

为了提升市政道路建设的质量水平,应积极引进和学习国际先进的路面结构设计和施工技术。通过与国际先进企业的合作和交流,引进先进的材料和技术,提高国内市政道路建设的整体水平。同时,还应加强对国内市政道路建设人员的培训和教育,提高他们的专业素养和技术水平。

结语

市政道路柔性基层沥青路面的结构设计需结合交通特性、环境条件和材料性能，通过科学的材料选择、合理的结构组合、精准的厚度计算及完善的排水系统，实现“抗裂、耐久、舒适”的设计目标。工程案例表明，柔性基层沥青路面在市政道路中具有良好的适用性和经济性，尤其适用于交通量中等、地基条件复杂的路段。未来，应进一步推动柔性基层材料的创新，如研发高性能改性沥青稳定碎石、再生骨料级配碎石等，提升材料的强度和耐久性；引入数字孪生技术，建立路面结构全生命周期性能预测模型，实现设计方案的动态优化；加强施工过程的智能化监控（如智能压实监测、无损检测），确保设计意图的有效落地。通过持续优化设计与施工技术，柔性基层沥青路面将在市政道路建设中发挥更大作用，为城市交通的可持续发展提供支撑。

参考文献：

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