城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則及要點分析

王 繼

（菏澤市公路規(guī)劃設(shè)計院，山東 菏澤 274000）

0 引言

在城市規(guī)模不斷擴(kuò)大以及城市人口數(shù)量不斷增加的情況下，對于城市交通容量的要求提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。城市道路作為城市交通出行的重要保障，直接關(guān)系到了市民出行和物資運輸?shù)陌踩耘c順暢性。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計作為城市道路工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計方案的合理性直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量、安全、成本和效益。由于城市道路的規(guī)模大、復(fù)雜程度高、重要性強(qiáng)，在路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)必須要考慮到后期施工及使用過程中的問題，進(jìn)一步優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提高設(shè)計水平，積累設(shè)計經(jīng)驗，減少城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，確保城市道路工程路面施工的有序開展和道路工程建設(shè)效果。本文就城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則及要點進(jìn)行分析，以供相關(guān)設(shè)計和施工技術(shù)人員參考。

1 城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

在城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不但要基于城市道路的實際情況，做好全面細(xì)致的勘察調(diào)研工作，還需要加強(qiáng)對新技術(shù)、新材料及新工藝的廣泛研究，學(xué)習(xí)業(yè)內(nèi)的先進(jìn)經(jīng)驗，促進(jìn)城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，通過提高設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性為后續(xù)的路面結(jié)構(gòu)施工做好充分準(zhǔn)備，進(jìn)而提高城市道路工程建設(shè)的整體水平。具體而言，城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循“總體設(shè)計，節(jié)能減排，多方配合，靈活選材”。

1.1 結(jié)合施工要求，重視總體設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計作為城市道路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計工作必須要綜合考慮城市道路的整體實施思路，從全局角度考慮設(shè)計方案、施工技術(shù)的可行性，做好全面細(xì)致的勘察調(diào)研工作，獲取詳實準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，從經(jīng)濟(jì)適用的角度進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡可能減少路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中的問題和缺陷，為后續(xù)的施工打好基礎(chǔ)。設(shè)計之初不僅要考慮城市文化因素，還要考慮后期施工的難度、施工質(zhì)量及施工成本控制等，綜合分析城市道路工程所在區(qū)域的地理位置、周邊環(huán)境、氣候條件及交通流量，合理選擇施工材料及技術(shù)，與施工單位進(jìn)行充分的技術(shù)交流，共同探討設(shè)計方案的合理性與可行性，對設(shè)計方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化調(diào)整，從總體上滿足城市道路建設(shè)的實際要求。

1.2 加強(qiáng)理論分析，注重節(jié)能減排

城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)性強(qiáng)，為了提高設(shè)計方案的合理性，確保路面結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量和安全，還需要從力學(xué)原理的角度出發(fā)，對路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力進(jìn)行精準(zhǔn)的測算，避免資源浪費，確保城市道路工程路面結(jié)構(gòu)施工的安全性，減少質(zhì)量和安全隱患，為行車安全提供強(qiáng)有力的支撐[1]。設(shè)計中要遵循國家節(jié)能減排的要求，選擇安全可靠、綠色環(huán)保的優(yōu)質(zhì)材料，通過優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計減少建筑材料的浪費，降低路面結(jié)構(gòu)施工對周邊環(huán)境造成的污染和破壞，對潛在的質(zhì)量和安全隱患制定相應(yīng)的防范措施，優(yōu)化資源配置，提高資源利用率，本著節(jié)能環(huán)保的設(shè)計原則減少浪費、控制成本，提高城市道路工程的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)保效益。

1.3 科學(xué)編制方案，強(qiáng)化多方配合

在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)還需要考慮城市道路工程整體的造價，合理的把控設(shè)計施工成本，科學(xué)地編制工程預(yù)算，與施工單位做好配合，避免因設(shè)計方案不合理造成后期施工中的成本超支現(xiàn)象。城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計需要多方的參與，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)需要組織工程建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位及有關(guān)部門就設(shè)計方案進(jìn)行深入的技術(shù)討論，提出設(shè)計方案中的不合理之處，加強(qiáng)技術(shù)交底，優(yōu)化資源配置，合理進(jìn)行分工，為后期路面結(jié)構(gòu)施工建設(shè)做好充分準(zhǔn)備。

1.4 考慮施工條件，靈活選用材料

在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，路面結(jié)構(gòu)層的材料對于路面結(jié)構(gòu)的性能影響重大，尤其是對于一些地理位置比較偏遠(yuǎn)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、氣候多變的地區(qū)，在路面結(jié)構(gòu)的選材環(huán)節(jié)必須要考慮后期路面投入使用的安全性及使用壽命。在目前的城市道路工程中比較常用的材料包括了瀝青混凝土和瀝青碎石兩類，但是在道路施工技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，大量先進(jìn)的新材料被廣泛應(yīng)用到了路面結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中，也使得很多地區(qū)的路面結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用了瀝青混合材料，例如多孔隙瀝青混凝土與傳統(tǒng)的瀝青混凝土相比強(qiáng)度更高、承載力更強(qiáng)，可以顯著提高路面結(jié)構(gòu)的性能。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中需要綜合考慮不同材料的優(yōu)缺點，并結(jié)合城市道路工程的造價進(jìn)行靈活的選材，在成本可控的范圍內(nèi)提高設(shè)計方案的合理性，為路面結(jié)構(gòu)施工奠定良好基礎(chǔ)。

2 城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的重要性，在設(shè)計環(huán)節(jié)必須要加強(qiáng)重視，做好充分的準(zhǔn)備工作，對施工及后期使用中可能遇到的問題進(jìn)行提前的防范和處理，提高設(shè)計水平，做好施工保障。

2.1 路面縱向設(shè)計要點

在對城市道路工程路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行縱向設(shè)計時，需要合理地設(shè)計道路縱向交接區(qū)域的路面結(jié)構(gòu)，保障土方挖掘和回填施工的質(zhì)量，采取分層壓實的處理技術(shù)保障路基路面良好的透水性能，避免路面積水下滲引起路面及路基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)；沿縱向交接區(qū)的路面結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)采用格柵設(shè)計方式，提高回填土壤的粘合度，減少路面縱向滑坡和路面沉降的發(fā)生幾率，保障城市道路路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計要點

城市道路工程的路面結(jié)構(gòu)分為三層，其中與車輛直接接觸的上層結(jié)構(gòu)在車輛反復(fù)的碾壓以及外界環(huán)境的侵蝕下容易發(fā)生路面裂縫及沉降等病害，因此對于抗壓性和耐磨性的要求較高，而中下層由于深埋于地下，與地基結(jié)構(gòu)相連，受地下水文及土壤土質(zhì)等的影響，對于抗裂性的要求較高。在道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中需要考慮到不同結(jié)構(gòu)層的性能要求，采取相應(yīng)的設(shè)計方案；同時，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，主干道和次要道路所承受的荷載不同，對于性能的要求也有所差異，設(shè)計當(dāng)中也需要考慮到后期使用過程中車輛的碾壓對于路面結(jié)構(gòu)所造成的影響，主干道的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計必須要具備良好的強(qiáng)度和承載力，選擇強(qiáng)度高、抗壓性強(qiáng)、耐磨性強(qiáng)的承壓材料，而車流量較少的次要道路，則可以綜合考慮設(shè)計施工和維護(hù)成本，在最上層采用強(qiáng)度高的承壓材料，中下層按照國家要求進(jìn)行一般設(shè)計即可滿足使用需求。此外，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中還需要考慮到不同地區(qū)的環(huán)境和氣候?qū)τ诼访娼Y(jié)構(gòu)的影響，在潮濕多雨的南方地區(qū)重點關(guān)注路面排水設(shè)計，而在氣候較為寒冷的北方地區(qū)則需要注意路面結(jié)構(gòu)的防凍處理，以免對因環(huán)境及氣候原因造成路面結(jié)構(gòu)的病害。

城市道路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)，必須要考慮后期使用過程中路面結(jié)構(gòu)常見的病害問題，通過合理的防范措施優(yōu)化設(shè)計方案，降低各類病害的發(fā)生幾率。具體而言，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要做好以下四個方面的處理：

（1）對道路路面結(jié)構(gòu)的車流量及荷載情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測算，在設(shè)計方案中確保路面的承重能力及摩阻損失能夠滿足后期路面行車的荷載要求；

（2）針對道路的車流量以及荷載情況選擇適合的路面結(jié)構(gòu)材料，尤其是需要考慮路面底層材料的耐久性及抗壓性，盡可能延長路面結(jié)構(gòu)的使用壽命；

（3）在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中還需要根據(jù)施工所在區(qū)域的環(huán)境合理進(jìn)行選材，通過積極應(yīng)用新型節(jié)能環(huán)保材料優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)的性能，把控施工成本，提高施工質(zhì)量；

（4）在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中需要從實用性的角度出發(fā)考慮到后期使用的問題，合理選擇柔性或剛性的設(shè)計方案。這是由于不同性質(zhì)的道路工程對于路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計要求也存在著一定的差異，例如瀝青混凝土路面屬于柔性路面，如果路面結(jié)構(gòu)的材料選擇不合理在長期使用過程中受荷載因素及環(huán)境因素影響容易引起路面沉降、變形、裂縫等病害，針對這一問題可以通過半剛性底基層的設(shè)計方案提高路面結(jié)構(gòu)的承載力，可以對路面結(jié)構(gòu)的病害進(jìn)行有效的防范[2]。

2.3 路面排水系統(tǒng)設(shè)計要點

路面排水設(shè)計是城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，對于路面結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用。路面積水是引起路面結(jié)構(gòu)病害的常見原因，路面積水如果不能及時排出，積水下滲會引起路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，道路的承載力下降，從而造成路面沉降、變形等問題，給車輛通行埋下一定的安全隱患。在傳統(tǒng)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中，一般是使用不透水的水泥混凝土或瀝青混凝土作為路面排水的材料，在建筑部門頒布的《透水瀝青混凝土技術(shù)規(guī)程》和《透水磚路面技術(shù)規(guī)程》中明確規(guī)定了城市道路路面結(jié)構(gòu)的透水及抗滑要求[3]。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中必須要加強(qiáng)對路面排水設(shè)計的重視，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行排水系統(tǒng)的設(shè)計；同時，在路面排水設(shè)計中還需要全面細(xì)致的考察道路所在區(qū)域的地下水文及排水管網(wǎng)的分布情況，在設(shè)計和施工過程中注意保護(hù)地下設(shè)施，避免破壞地下水系統(tǒng)；此外，在路面排水設(shè)計中還需要合理地設(shè)計排水槽及雨污水收集設(shè)施，以便于在多雨季節(jié)及時排出路面積水，確保行車安全。

2.4 主線行車道設(shè)計要點

主線行車道是目前城市道路建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，對于整個城市道路建設(shè)的質(zhì)量影響重大。在進(jìn)行主線行車道的設(shè)計過程中需要綜合考慮城市道路工程的實用需求，將混合性能材料廣泛的應(yīng)用到主線行車道的設(shè)計和施工當(dāng)中。尤其是在我國交通事業(yè)快速發(fā)展的背景下，城市道路所承載的車流量和荷載不斷增加，新型材料的使用可以最大限度地優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)性能，降低車輛反復(fù)碾壓對于路面結(jié)構(gòu)造成的影響，延長主線行車道的使用壽命。在目前的路面結(jié)構(gòu)施工中，水泥混凝土和瀝青混凝土仍舊是比較常見的主線行車道的路面施工材料，在主線行車道的路面設(shè)計方案中，需要考慮后期施工的質(zhì)量問題，并且在瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層中應(yīng)用應(yīng)力吸收膜也可以降低路面病害的發(fā)生幾率，提高路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

2.5 改建道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）在改建道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮到原有的路面結(jié)構(gòu)以及道路改建的具體要求，將道路工程劃分為基底和基層兩大部分，根據(jù)實際的功能需求合理地設(shè)計基底和基層的厚度；

（2）改建道路必須要在原有道路的基礎(chǔ)上提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力，延長道路的使用壽命，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以通過優(yōu)化設(shè)計方案、改進(jìn)施工材料、增加路面厚度等方式達(dá)到優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)性能的目的；

（3）在很多需要改建的道路工程中，路面的排水問題都是引發(fā)路面結(jié)構(gòu)病害的重要因素，因此改建設(shè)計必須注意優(yōu)化排水功能：一方面要對改建道路所在區(qū)域的周邊環(huán)境、氣候、降水等情況進(jìn)行全面的勘察，結(jié)合實地勘察測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的計算路面邊溝的尺寸和邊溝的設(shè)計施工方案，通過對路面結(jié)構(gòu)的透水性能、儲水性能、蒸發(fā)能力和滲透能力進(jìn)行合理的把握，填平原有路面的集水坑，優(yōu)化路面排水系統(tǒng)；另一方面還可以在路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計中砌筑邊溝，通過邊溝及時排出路面積水，減少雨水對路面的侵蝕，合理的設(shè)計泄水槽，避免積水下滲；

（4）對路床、臺背及特殊地基進(jìn)行優(yōu)化處理：首先，填方工程可以選擇土粉細(xì)砂混合細(xì)粒土進(jìn)行路基的填補(bǔ)，提高路基填筑的質(zhì)量，保障路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固；其次，結(jié)合實際的土樣測試數(shù)據(jù)優(yōu)化回填設(shè)計方案，提升路面結(jié)構(gòu)的荷載力和強(qiáng)度，并在科學(xué)測量路面強(qiáng)度后再進(jìn)行后續(xù)施工[4]；再次，還可以利用土工格柵加石灰土的方式對路面進(jìn)行加固，通過這樣的方式可以大大提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升路面強(qiáng)度，保障路面的荷載能力。

3 結(jié)束語

城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平直接關(guān)系到了后期路面施工及道路使用的安全性，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中需要綜合考慮道路的設(shè)計方案和施工要求，全面勘察現(xiàn)場環(huán)境，加強(qiáng)對新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，做好設(shè)計單位與施工單位的技術(shù)交流，嚴(yán)格遵循設(shè)計原則，把握設(shè)計要點，提高設(shè)計方案的科學(xué)合理性，為道路工程路面施工打好基礎(chǔ)。