本设计是在详细阐述我国路面工程的发展状况、发展趋势及国内外路面设计方法；路面基本理论；行车荷载、环境因素对路面体系的影响；柔性路面设计原理等内容后，以弹性层状体系理论为基础，对某一具体道路进行了柔性路面设计，其中包括路面结构组合方案、路面厚度计算、弯拉应力和剪应力验算以及路面组合方案比选，最后选定一种比较合理的路面方案。同时又对该道路路面各结构层次施工工艺作了简要介绍。

【关键词】柔性路面、结构组合、厚度计算、施工工艺

Summary(应该用Abstract)

It is to explain the road surface project state of development , development trend and domestic and international road surface design method of our country in detail to originally design; Basic theories of road surface ; Drive a vehicle and load, the impact on road surface system of environmental factor; Design principle of flexible pavement ,etc. are based on system theory of one floor of forms of the elasticity after the content , design the flexible pavement to a certain concrete road, include road surface structure make up scheme , road surface thickness calculate , not curved to draw stress and shearing stress checking computations and road surface make scheme up than select, select a kind of more rational road surface scheme finally. Did the brief introduction to this road of every structure level construction crafts of road surface at the same time . 

【Key words】The flexible pavement ;Structure make ;Thickness calculating ; Construction craft up

1.前言

随着我国改革开放的不断深入，道路的现有状况已不能适应经济的快速发展，因此国家将投入大量资金用于道路建设，特别是高等级道路的建设，从而改善道路的现状，进而形成全国高速公路干线网，以加快地区之间的交流与合作，更好地促进经济发展。本次设计的目的是对某一具体道路进行路面设计和施工工艺分析。

路面工程是道路工程的重要组成部分，它主要研究公路与城市道路路面的设计原理和方法、路面结构组合、对路面材料性能以及路面结构层施工、养护、维修和管理技术等。

我国道路路面工程的发展概况：

1.古代用条石、块石或石板等铺筑道路路面；

2.20世纪初一些公路与城市道路开始用砂石铺筑路面；

3.20年代末少数大城市用沥青、水泥混凝土和块料等铺筑的高级、次高级路面；

4.30、40年代公路上也开始出现上述高级、次高级路面；

5.初期各地根据就地取材原则，广泛修筑了级配碎（砾）石路面，并进行试验研究；

6.50年代中期我国首创一种路面结构形式—泥结碎石路面，此外在中、低路面上还广泛修筑了磨耗层保护层；

7.60年代初期随着我国石油工业的发展，北方开始使用国产沥青修筑表面处治和贯入式次高级路面；

8.70年代后期开始使用水泥混凝土和水泥稳定砂砾修筑路面基层；

9.近年来我国已能使用国产沥青修筑沥青混凝土和沥青碎石等高级路面，目前全国铺有各类沥青路面的公路与城市道路占较大的比重。

随着道路交通科学技术的进步，大车型、重吨位和高速度的客货运车辆的大量涌现，修建高等级高质量的道路工程在交通建设事业中已占有越来越重要的地位。作为道路工程组成部分的路面工程也正飞跃发展。路面工程发展趋势的主要特点[1]：

1.设计自动化   路面材料和配合比设计，路面应力、应变计算，路面结构选型、各层厚度计算，工程概预算以及路面优化设计，均能使用计算机自动进行计算；

2.施工机械化   在路面施工中，从土基整修、路面材料的备料及拌制、运料到摊铺、压实、成形，已全部采用机械化流水作业。路面工程建设普遍使用高效率的工程机械施工。如振动压路机、沥青洒布机、沥青混凝土自动摊铺机、水泥混凝土自动联合摊铺机等，机械化提高了效率，缩短了工期，并保障工程的高质量；

3.勘测新技术   随着电子、激光、红外线、微波技术以及航空航天科技的发展，利用这些新技术进行道路勘测和设计，已达到一个崭新的、全自动化的新水平。利用航空摄影测量、地面立体测量、电磁波测量仪器以及遥感技术，使勘测技术正进一步向自动化、数字化、多功能化和高精度方向发展。如红外线测距仪、激光经纬仪等；

4.量测自动化   路面量测是对路面工程结构物进行检查、质量鉴定、技术品质检测、工作状态测定的工作。自动化测试仪器如核子密度仪、自动弯沉仪、激光平整仪、自动噪声测量车等，为路面设计与建设提供了快速而正确的采集数据的有效工具；

5.设计和质检规范化   对于各类路面材料和结构，强度检验和稳定性监测等都先后制定了有关设计和工程质量检验标准。如《公路水泥混凝土路面设计规范》、《公路沥青路面施工技术规范》等，使我国路面设计和施工逐渐做到标准化；

6.材料和结构多样化   在高等级沥青路面中，广泛采用高性能、高粘度的重交通沥青和改性沥青。水泥混凝土路面中广泛使用了减水剂、早强剂、缓凝剂和加气剂，可以显著改善水泥混凝土路面的强度和有关的工程性质。路面结构呈多样化的趋势，如沥青路面采用土工布、土工格栅、沥青碎石玛蹄脂SMA；水泥混凝土路面有碾压混凝土、预应力混凝土、连续配筋混凝土路面等。除了柔性路面、刚性路面和半刚性路面，还出现了复合式路面，其中最为典型的是由水泥混凝土作下面层，沥青混合料作上面层组成。这类路面综合了水泥混凝土强度高、刚度大、使用寿命长和沥青混凝土舒适性好、便于修补的长处，是一种经久耐用的优质面层；

7.路面管理系统（简称PMS）   路面管理系统是路面工程技术、系统工程理论和计算机技术相结合的产物，是一种现代化的路面养护管理新技术。该管理系统运用现代管理科学的理论、系统分析的方法和计算机运输手段，为管理部门提供科学饿分析工具和方法，使有限的资源实现最佳配置，提供足够的服务水平的路面。

路面工程的持续发展必将为快速、安全和舒适的交通运输服务创造美好的前景。

在路面设计方面，以前完全凭借经验来进行路面设计，初期我国一直采用前苏联方法，这不仅不符合我国的实际情况，而且其理论本身也存在一定的问题。进入60年代，我国开始采用国产沥青修筑路面，在此推动下柔性路面设计理论和方法得到初步建立与完善。70年代以来，除了对柔性和刚性路面设计理论进行系统而深入研究外，还对这两种路面的设计参数和工作状态进行大量试验，并运用于实践进行理论验证。现在我国对柔性路面是采用以弹性层状体系为理论基础，并以路表回弹弯沉和层底抗弯拉应力等为控制指标的设计方法；对刚性路面是采用以弹性半无限地基上弹性薄板理论为基础，以混凝土疲劳强度为控制指标，并根据位移法有限元分析结果来进行设计。这些都将为我国路面设计理论和方法打下良好的基础。

国外柔性路面设计使用的方法：

1.AASHO法   美国各州公路工作者协会（AASHO）于1962年完成了一项综合性的大型足尺道路试验，其中包括柔性路面、刚性路面以及桥梁试验。根据试验结果提出了AASHO柔性路面设计法。该法提出了路面耐用性的概念，路面耐用性的评定，不是以路面强度或稳定性为标准，而是以使用者主观感觉及某些物理量测定为依据。计算时需要对AASHO道路试验所得大量数据进行数理统计，将路面耐用性的变化同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度联系起来，从而得到一定的关系。此外在AASHO设计方法中规定汽车设计标准轴载为18千磅，同时还需要将路上通行的多种汽车轴载换算为标准轴载。

2.Shell法   壳牌（Shell）石油公司于1963年提出自己的柔性路面设计方法。1978年又进行了补充和完整，形成了具有很大实用价值的方法。Shell法通过分析路面破坏状态提出设计标准，建立路面模型并进行力学计算，通过实验获取路面材料参数，从而得出一种体系完整的设计方法。该法以路基压应变、沥青面层拉应变、整体性基层的拉应力、路面表层的饿永久变形为设计标准，将路面结构看作一种多层线性弹性材料体系，各层材料的弹性特性用弹性模量和泊松比表征，计算理论为弹性层状体系理论。路基结构层和土基的性质用动弹性模量表征。计用标准轴载80kN，每个后轮为20kN，轮胎接触压力0.6MPa，轮迹面积半径10.5cm。

3.苏联法   苏联运输工程部于1973年颁布的《柔性路面设计须知》，提出了较为系统的柔性路面设计方法。该法以弯沉、弯拉、剪切为设计标准。路面的力学模型为弹性层状体系，其表面作用单个圆形均布荷载，路面结构内的应力与位移用弹性层状体系理论计算：弯沉计算、整体性材料层的弯拉计算土基与低粘性材料层剪切计算。

国外刚性路面设计使用的方法：

1.理论法—PCA法   PCA法应用文克勒地基上弹性薄板理论，考虑了水泥混凝土路面的使用年限、疲劳强度等多种因素，是一种比较完善的方法。PCA取混凝土路面设计年限为40年，按照目前道路上交通量统计资料，确定目前的年平均日交通量。PCA采用的荷载安全系数以考虑汽车的超载、轮载分配的不均匀性和冲击作用等因素所引起的荷载增大，根据交通分析得出的各级轴载需要乘上荷载安全系数从而得到设计轴载。基础的强度特征以地基反力模量表征。PCA采用横缝边缘作为计算临界应力的荷载位置，此外PCA规定了混凝土板的应力比与允许重复次数的对应关系。

2.试验路法—美国各州公路工作者（AASHO）协会法   AASHO以足尺试验路为基础，经过长期的观测，建立轴载作用次数、路面厚度和使用性能之间的经验关系式，据此提出了暂行设计方法。AASHO试验路采用“服务功能指数”的概念来表征路面对行车荷载的耐用程度。AASHO法规定混凝土路面的设计年限为20年，路上通行的各类车辆均换算成标准车数量，道路的设计交通量按后轴重和后轴数分类。然后根据设计年限内标准轴载的总通行次数、基础反力模量和混凝土的允许弯拉应力，计算混凝土板厚度。

鉴于以上国内外路面设计所用的设计方法，理论法具有广阔的发展前景，因此我们国家柔性路面设计规范规定柔性路面设计理论以三层弹性体系理论为基础，相信在未来路面设计中会得到更加广泛的应用。

我的毕业设计题目是某柔性路面设计及施工工艺分析，因此我查阅了路面设计和施工工艺方面的资料，从资料中学到很多对本次毕业设计有帮助的知识。首先知道我国道路路面方面的知识，比如路面的分类与分级、路面的结构组成、路面要满足的基本要求以及环境因素对路面体系的影响等；其次是对柔性路面的设计原理和方法熟练掌握，我国柔性路面设计以弹性层状体系理论为基础，以弯沉指标为设计标准，并进行弯拉应力的验算。具备这些知识后我就以具体实例进行详细设计，通过设计计算和方案比选确定合理的路面结构组合方案；最后就是路面的施工了，路面的每一层次所用的施工方法都不大相同，通过阅读相关方面的资料对每一层次的施工方法有了一定的认识。

2.路面基本理论

道路路面是在路基表面上用各种不同材料或混合料分层铺筑而成的一种层状结构物，其功能不仅是提供汽车在道路上能全天候地行驶，而且要保证汽车以一定的速度，安全、舒适而经济地运行。本章主要从以下几个方面阐述路面基本理论：路面分级与分类、路面结构层次划分、路面必须满足的基本要求。

2.1 路面的分级与分类

2.1.1 路面的分级

通常按照路面面层的使用性质、材料组成和结构强度的不同把路面分成以下四个等级[2]：

1.高级路面   结构强度高，稳定性好，使用寿命长，能适应较大的交通量，平整无尘，能保证高速、安全、舒适的行车要求。它的养护费用少，运输成本低，但建设投资大，需要质量较高的材料来修筑。

2.次高级路面   与高级路面相比，它的强度和刚度较差，使用寿命较短，所适应的交通量较小，行车速度也较低。它的造价虽较高级路面低些，但要定期修理，养护费用和运输成本也较高。

3.中级路面   它的强度和刚度低，稳定性差，使用寿命短，平整度差，易扬尘，只能适应较小的交通量，行车速度低，它需要经常维修和补充材料才能延长使用年限。行车噪声大，不能保证行车舒适，造价虽低，但养护工作量大，运输成本也高。

4.低级路面   结构强度很低，水稳性、平整度和不透水性都差，晴天扬尘，雨天泥泞，只能适应低交通量下的低速行车，同时雨季不能保证正常行车。造价低，但养护工作量大，运输成本最高。

各级路面相适应的面层类型见表1-1。路面等级同时应与道路的技术等级相适应，通常等级较高的道路一般都应采用较高级的路面。

各等级路面所具有的面层类型及其所适用的公路等级     表1-1

根据路面的力学特性，可把路面分为柔性路面和刚性路面两类[2]。

1.柔性路面   主要包括用各种基层（水泥混凝土除外）和各种沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层所组成的面层结构。力学特点：刚度小，在荷载作用下所产生的弯沉变形较大，路面结构本身抗弯拉强度较低。

2.刚性路面   主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。力学特点：水泥混凝土的强度很高，在车轮荷载作用下的弯沉变形小，荷载通过混凝土板体的扩散分布作用传递到基础上的单位压力较小。

此外，对于用石灰或水泥稳定土或处治碎（砾）石，特别是用含水硬性结合料的工业废渣做的基层，前期具有柔性路面的力学特性，后期强度和刚度较大，但最终刚度和强度较刚性基层低，这类路面基层结构称为半刚性基层，用半刚性基层修筑的沥青路面称为半刚性基层沥青路面。

2.2 路面结构层次划分

路面结构层由面层、基层、垫层三部分组成[3]。

一.面层

路面面层是直接同行车和大气相接触的表面层次，直接承受行车荷载的竖向力作用。面层应具有较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性、温度稳定性，耐磨性和不透水性，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、沥青混凝土及其他沥青混合料等。

二.基层

基层位于面层之下，它是路面结构中的主要承重层，主要承受由面层传递下来的车轮荷载的竖向力，并将其扩散到下面的层次中。基层应具有足够的抗压强度、刚度和水稳性，此外水泥混凝土面层下的基层应具有足够的耐冲刷性。修筑基层所用的材料主要有：各种结合料稳定土或碎（砾）石混合料、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣混合料。

三.垫层

垫层是介于基层和土基之间的层次。其主要作用是调节和改善土基的湿度和温度状况，以保证路面结构的稳定性和抗冻能力。垫层材料强度不一定要高，但水稳定性和隔热性要好。常用的材料有两类：一类是松散粒料，如砂、砾石、炉渣、片石或圆石等材料；另一类是有整体性材料，如石灰土、炉渣石灰土等

3.3 对路面的基本要求

汽车直接行驶于路面表面，因此路面的作用是能够担负汽车的荷载而不破坏；保证道路全天候安全通车；能够保证车辆以一定的行驶速度在道路上行驶。对路面提出以下几项基本要求[4]：

一.具有足够的强度、刚度和稳定性

路面应具有足够的强度和刚度，以承受行车荷载的作用，而不产生导致路面破坏的形变和磨损。同时这种强度和刚度又应有足够的稳定性，在不利的自然因素（水、温度等）作用下，其变化幅度减少到最低限度。

二.具有足够的平整度

路面的平整度是反映路面使用质量的一项重要指标。路面平整度差会加速汽车的磨损，还会影响行车安全。为保证高速行车，提高安全性和舒适性，路面应保持足够的平整度。

三.具有足够的抗滑性

路面要平整，但不宜光滑，一方面光滑的路面不能保证高速行车；另一方面容易引起交通事故。行车速度越高，对抗滑性的要求越高，越是高级路面，越应重视抗滑性问题

四.具有足够的不透水性

对于水稳定性差的基层和土基，应特别重视路面的不透水性。路面透水会导致土基和路面强度降低而产生破坏。

五.具有足够的耐久性

路面结构在行车荷载和气候因素的重复作用下会产生疲劳破坏和塑性形变累积。另外，路面材料还可能由于老化衰变而导致破坏。因此，路面结构必须具备足够的抗疲劳强度以及抗老化和抗形变累积的能力。

六.具有低噪声及低扬尘性

噪声与扬尘会对环境造成污染，影响正常的行车秩序。因此对于行车噪声和扬尘，应当从道路工程的设计、施工、养护和管理等方面统筹考虑，才能保证路面具有尽可能低的扬尘性和尽可能小的噪声。

3.行车荷载、环境因素对路面的影响

路面直接暴露在大气中，经受着大自然中各种不同因素的影响，这些因素势必对路面稳定性等相关方面造成一定的影响。本章主要从行车荷载和环境因素两个方面分析其对路面体系的影响。

3.1行车荷载

由第2章的相关内容我们已知，道路路面主要是提供汽车以一定的速度，在道路上安全而舒适地行驶，因此在路面设计与施工中，首先要研究汽车的特性及其对路面的作用。

3.1.1车辆的种类

通常在道路上行驶的车辆有以下几种[5]：

1.小客车   行驶速度高，自身重量与满载重量都比较小。 

2.大客车   供城间客运和城市公共交通用，满载总重一般为100KN。

3.货车     按照用途的不同又分为载重汽车、倾卸汽车与牵引汽车三种。载重汽车总重量为50-150KN；倾卸汽车主要用于矿山内部运输与工地施工材料运输，总重150-500KN以上；牵引汽车用于牵引挂车、平板车、集装箱车等。牵引汽车本身自重50KN左右，被牵引的挂车重量最重的可达1000KN以上。

3.1.2汽车荷载作用力

汽车荷载对路面施加的作用力的大小和性质，随汽车的运动状态而变化。当汽车停在路面上时，只有车轮对路面的垂直力作用；行驶时，除垂直力外还有车轮转动对路面产生的纵向水平切向力；转向时又增加了横向水平力。由此可见，汽车在任何一种运动状态下垂直力都是最基本的作用力，其次是水平力。柔性路面主要考虑了汽车荷载对路面作用的垂直力和水平力。

1.车轮作用在路面上的垂直力[3]

轴荷载通过充气轮胎传给路面，车轮与路面的接触面积称为轮印面积，其形状为带有轮胎花纹的近似椭圆，在柔性路面设计中，用等面积圆来代替，称为轮印的当量圆。汽车后轴一侧轮胎多为双轮（即双轮组），将双轮轮印化为一个当量圆，称为单圆荷载图式；若化为两个当量圆，称为双圆荷载图式。

现行的柔性路面设计方法，采用双圆荷载图式。若已知一侧单轮荷载为 (MN)，车轮对路面的单位垂直压强为(MPa，约为轮胎充气压强)，则当量圆直径(m)为：      

                                     （2-1）

式中   δ：双圆荷载图式的当量圆半径（m）；

                                      （2-2）

2.车轮作用于路面的水平力

由汽车的行驶条件可知，水平力的最大值不能超过垂直力与路面车轮间的附着系数的乘积，即：                             (2-3)

单位面积上的水平力，相应的有：                      (2-4)

的最大值一般不超过0.7-0.8。试验证明：汽车正常行驶时=（0.25-0.30）；一般加速或减速时， =（0.5-0.6）；紧急制动或骤然加速事， =（0.75-0.80）。

3.2环境因素对路面体系的影响

3.2.1环境因素

1.大气水分与路基的湿度状况

路基湿度状况的变化是影响路面结构强度、刚度与稳定性的重要因素之一。影响路基湿度的有以下几个主要因素:大气降水和蒸发、地面水的渗透、地下水的影响、温差引起的湿度变化。

2.气温变化对路面的影响

大气温度在一年四季出现周期性的变化，每一天的昼夜气温也出现一定幅度的周期性变化。路面直接暴露在大气之中，经受着这些变化的影响，特别是面层材料所受的影响最大。路面表面的温度变化与天气温度的变化大致是同步的。面层结构内不同深度处的温度也同样随着大气温度产生周期性的变化，但是变化的幅度随着深度的增加而逐渐减少。

3.冰冻与融冻对路面的影响

冻胀是冰冻的危害之一，它不仅影响车辆的正常行驶，有时还会使路面结构遭到破坏。产生冻胀的原因有两个：一是由于水分冻结时，体积将增加9%；二是由于路基土中的弱结合水向冻结区移动的结果。引起路基冻胀有三个因素：路基土对冰冻的敏感性；气温下降缓慢；地下水不断向冰冻区供给水源。

春季来临，冰冻的路基开始融化，会使土失去承载力，导致路面损坏，这种现象称为春融翻浆，翻浆的主要原因是由于融化的过程是自上而下进行的，当路基顶面土开始融化时，水分无法排除，使得已经融化的土达到饱和状态。如果此时有大量重型车辆通过，路面结构便会遭到严重破坏。

3.2.2公路自然规划

我国地域辽阔，自然因素变化极为复杂。不同地区自然条件的差异同公路的建设密切关系，因此为了区分各地自然区域的筑路特性，特此制定了《公路自然区划标准JTJ003-86》。根据此标准，“公路自然区划”分三级进行区划[6]：

1.一级区划

一级区划将全国分为下列七个大区：

Ⅰ区——北部多年冻土区   Ⅱ区——东部湿润季冻区   Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区   Ⅳ区——东南湿热区   Ⅴ区——西南潮暖区   Ⅵ区——西北干旱区   Ⅶ区——青藏高寒区   

2.二级区划

二级区划是在每个一级区内，再以潮湿系数为依据，分为六个等级，潮湿系数为年降雨量与年蒸发量之比，即：   

K>2.0              1级                过湿

2.0>K>1.5              2级                中湿

1.5>K>1.0              3级                润湿

1.0>K>0.5              4级                润干

0.5>K>0.25             5级                中干

K>0.5              6级                过干

3.三级区划

三级区划是二级区划的具体化。划分的方法有两种：一种是以水热、地理和地貌为依据；另一种是以地表的地貌、水文和地质为依据，由各省、自治区、直辖市自行划定。

4.柔性路面设计原理

柔性路面是由具有粘性、弹塑性的结合料和颗粒矿料组成的路面，包括除用水泥混凝土作面层和基层以外的各种路面结构。柔性路面设计内容包括路面结构层组合设计、路面结构计算以及路面材料配合比设计。本章主要从以下几个方面进行阐述：弹性层状体系理论、路面结构层组合设计原则、路面设计标准及相关参数、路面厚度计算及弯拉应力验算。

4.1弹性层状体系理论

在现实中路面材料和土基并不是在任何情况下都具有线弹性性能。采用非线性弹-粘-塑性理论，在一定条件下能更准确地描述路面的受力状况，但是考虑到车轮行驶作用的瞬时性，在路面结构中产生的应力数量很小，因此可以将路面各结构层看成是理想线弹性体，从而应用多层线弹性理论来进行设计计算。多层线弹性理论必须采用如下基本假定[3]：

1.各层材料均为连续、均匀、各向同性并服从虎克定律，而且位移和形变是微小的；

2.最下一层（土基）在水平方向和垂直向下方向为无限大，上面各弹性层则均具有一定厚度，但水平方向为无限大；

3.各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移等于零；

4.各层间的接触条件是完全连续的；

5.不计自重。

4.2柔性路面结构组合设计

柔性路面结构组合设计的任务是在一般路面设计原则的指导下，根据道路等级、使用要求和设计年限内标准轴载的累计当量轴次，综合考虑筑路材料的供应情况、自然因素的影响程度以及具体的施工条件，确定合理的路面结构层次并选择适用、经济的组成材料，组合成既能经受行车荷载和自然因素的作用，又能充分发挥结构层材料最大效能的路基路面结构体系。

柔性路面结构组合设计应遵循以下基本原则[4]：

一、路线、路基、路面要做通盘考虑总体设计；

二、根据各结构层功能和交通特点选择结构层次；

三、适应行车荷载作用进行强度和刚度的组合；

四、注意各结构层的自身特点，作好层间结合；

五、适当的层数与厚度；

六、考虑水温状况的影响保证稳定性。

4.3路面设计标准及参数

在进行柔性路面设计时，我们需要用到如下参数：标准轴载及当量轴次、路面容许弯沉值、容许弯拉应力等。下面将依次介绍上述参数及其计算公式[3]。

4.3.1标准轴载及当量轴次

柔性路面设计以双轮组单轴轴载100kN和60kN为标准轴载，分别以BZZ-100及BZZ-60表示，标准轴载的计算参数见表3-1。

我国柔性路面设计规范规定：高速公路、一级和二级公路及城市道路采用BZZ-100重型标准，三、四级公路可采用BZZ-60轻型标准。对于轴载大于20kN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数均应按式（3-1）和式（3-2）换算成标准轴载P的当量作用次数（简称当量轴次）。

                             （3-1）

或

                                （3-2）

式中 ：标准轴载P的当量轴次（次/日）；

     ： 被换算的各级轴载作用次数（次/日）；

     P ： 标准轴载（kN）；

     ： 被换算的各级轴载（kN）；

     :  标准轴载的轮胎接地压强（MPa）；

     ： 被换算的各级轴载的轮胎接地压强（MPa）；

     ： 标准轴载的单轮传压面当量圆直径（cm）；

     ： 被换算的各级轴载单轮传压面当量圆直径（cm）；

     ： 被换算的各级轴载的轮组系数，双轮组为1，单轮组为0.25，四轮组为4。

设计年限T年内一个车道上累计当量轴次按式（3-3）或（3-4）确定。

                            （3-3）

或

                              （3-4）

式中  、：分别为竣工后第一年和设计年限末年的日平均当量轴次（次/日）；

：设计年限（年）；

：设计年限内交通量的平均年增长率（%）；

：车道系数，应根据调查分析结果论证地确定；当无资料或交通流分布均匀时，可参照表3-2确定。

标准轴载计算参数                表3-1

我们采用容许弯沉值作为路面整体刚度和强度的控制指标。柔性路面容许弯沉值是指路面在使用年限末期的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。可以利用下列容许弯沉值的计算公式：

   （cm）                         （3-5）

或

    (mm)                          （3-6）

式中   ：道路等级系数，高速公路和城市快速路为0.85，一级公路和大城市主干路为1.0，二级公路和大城市次干路及中小城市主干路为1.1，三级、四级公路和大城市支路及中小城市次干路、支路为1.2；

       ：面层类型系数，沥青混凝土和热拌沥青碎石1.0，冷拌沥青碎石、沥青贯入式1.1，沥青表面处治1.2，粒料类面层1.3；

        ：设计年限内一个车道上累计当量轴次（次），按式（3-3）或（3-4）确定。

4.3.3容许弯拉应力

整体性路面材料修筑的结构层，在设计年限内的破坏形式主要是疲劳开裂，所以在路面厚度设计时，要进行弯拉应力验算，使路面结构层的计算拉应力小于结构层材料的容许弯拉应力，以防止过早出现弯拉疲劳破坏。

路面结构层材料的容许弯拉应力是路面结构在行车荷载重复作用条件下，达到临界破坏状态时的最大疲劳弯拉应力。可以利用下式（3-7）进行计算：

                                            （3-7）

式中   ：整体性路面结构层材料的容许弯拉应力（MPa）；

        ： 材料的极限抗弯拉强度；

        ：抗弯拉强度系数，与材料性质以及荷载重复作用次数有关。

对沥青混凝土面层为：

                                               （3-8）

对整体性基层（半刚性基层）为：

                                               （3-9）

4.4以弯沉为设计指标的路面厚度计算

弯沉是在一定荷载作用下路表面的竖向变形，是反映路面整体承载能力高低和使用状况好坏的最直观、最简单的指标。路面整体承载能力高，使用状况良好时，则路面竖向变形较小，反之则较大。我国现行规范规定以双轮组车轮荷载作用下，在路表面轮隙中心处的弯沉作为路面整体抗变形能力的指标。下面就介绍如何利用弯沉进行路面厚度计算[3]：

1.各结构层材料的抗压回弹模量和层间接触条件

按弯沉指标计算路面厚度或计算路面结构表面弯沉时，各结构层材料应采用抗压回弹模量，并运用三层连续体系进行分析，可知层间接触条件为连续接触。

2.多层路面换算

我们利用诺谟图进行查表计算时，应先用当量厚度法，按公式（3-10）把多层体系换算为三层体系（图3-1）。

          （3-10）

3.用弹性层状体系理论计算路面厚度

在设计柔性路面时，要求在设计荷载作用下，双轮胎轮隙间中心处的路面表面最大的回弹弯沉值不应大于容许弯沉值。值用弹性层状体系理论计算。路表的理论弯沉值按式（3-11）计算：

                                          （3-11）

式中     ：路表理论弯沉值（cm）；

         ：标准轴载的轮胎接地压强（MPa）；

         ：标准轴载单轮传压面当量圆的半径（cm）；

         ：理论弯沉系数；

         ：上层材料的抗压回弹模量值（MPa）。

已知各路面结构层厚度和模量时，可利用三层体系表面弯沉系数诺谟图计算理论弯沉值。路面实际弯沉值与理论弯沉值之间存在一定的差别。通过分析实测弯沉值与计算理论弯沉值之间的关系，求得弯沉综合修正系数。所以路表弯沉值可按式（3-12）计算：

                                                （3-12）

其中，为弯沉综合修正系数，可按式（3-13）计算：

                                       （3-13）

为与标准轴载有关的系数，对于BZZ-100，=1.47；对于BZZ-60，=1.50。

在进行路面厚度计算时，通常取，从而得到理论弯沉系数为：

                                           （3-14）

路面设计时，确定上层厚度后，根据、、及值，即可从诺谟图中求得值，于是可求得值。

4.5弯拉应力和剪应力验算

柔性路面设计规范规定：高速公路、一级和二级公路、城市道路需要验算其弯拉应力，如果弯拉应力不满足要求，则须调整路面厚度或变更路面结构组合或调整材料配合比以提高材料的抗弯拉强度和模量，再重新计算，直到满足要求为止。那么如何对道路进行弯拉应力验算呢？[3]

1.确定结构层计算模量与层间接触条件

计算整体性路面材料结构层的最大弯拉应力时，计算层及计算层以上的结构层采用弯拉回弹模量值，若其中某层为非整体性材料，则取抗压回弹模量值。凡计算层以下的结构层，均取抗压回弹模量值。

如何判断各层间接触条件，可以根据下述条件，并结合实际情况考虑：

1）沥青混凝土面层与其下面的沥青层若连续施工，可作为连续接触，反之则为滑动接触。

2）沥青混凝土面层与非沥青类结构层之间均为滑动接触。

3）稳定类材料结构层与粒料类材料结构层或土基之间均为连续接触。

2.把多层路面结构换算为三层体系，再利用三层体系图解法求解，在这里我们需要分为两种情况进行换算。

1）计算层层时

当计算层层，利用式（3-15a）可将层及其以上各层换算成模量为计算层模量的一层（即三层体系的上层）；将层以下各层利用式（3-15b）换算成+1层模量的当量层厚度。其换算公式为：

               （3-15a）

   （3-15b）

2）计算层层时

当计算层层时，层以上各层换算为一层（即上层），层即为中层。其换算公式（式3-16）为：

         （3-16a）

                                                  （3-16b）

3.进行最大弯拉应力的计算。

整体性路面结构层层底部的最大弯拉应力可通过弹性层状体系理论计算，最大弯拉应力的理论计算公式为：

                                                  （3-17）

式中  ：最大弯拉应力（MPa）

      ：理论最大弯拉应力系数

通过理论计算分析表明，对于三层体系在常用路面厚度的情况下，面层底面最大弯拉应力产生在Z轴上。中层底面弯拉应力通常产生在处。已知各层厚度、材料抗弯拉强度及弯拉回弹模量以及抗压回弹模量时，就可以利用诺谟图求解其结构层底部的最大弯拉应力。如果最大弯拉应力小于容许弯拉应力，则该路面厚度就满足要求；否则需要调整路面厚度或采用其他措施，重新计算，直到满足要求为止。

5.柔性路面设计实例

本章主要介绍柔性路面设计的具体步骤和柔性路面设计的具体实例，并对拟定的路面结构组合方案进行比选，从而选定比较合理的路面结构组合方案。其中重点为柔性路面设计具体实例。

5.1柔性路面设计的基本步骤[4]

1.根据设计任务书的要求和交通量调查资料计算的设计年限内一个车道上标准轴载的累计当量轴次，从而确定路面的等级和面层类型（附录），并利用公式（3-4）计算路表容许弯沉值；高速公路、一级、二级公路和城市道路干道，还需要根据具体情况，计算整体性结构层材料的容许弯拉应力值和容许剪应力。

2.按不同的路基土组和干湿类型将设计路段划分为若干路段进行设计，通过现场试验或查表并结合当地经验确定各段的土基回弹模量值

3.根据路面强度要求、当地材料及材料供应情况和施工条件等因素，拟定几种可能的路面结构组合与厚度的初步方案（一般基层厚度在最后计算决定），然后通过试验测试或查表并结合当地经验确定路面材料抗压回弹模量以及整体性路面材料的抗弯拉强度S和抗弯拉回弹模量值。

4.根据容许弯沉值计算路面厚度。需要验算弯拉应力和剪应力的路面结构，还应验算其弯拉应力和剪应力能否满足容许值的要求，如不能满足要求就应调整路面厚度或变更路面结构组合或调整材料配合比以提高材料的抗弯拉强度和回弹模量，再重新计算，直到满足要求为止。在季节性冰冻地区的沥青路面还应验算防冻层厚度是否符合规定要求。

5.对拟定的几种路面结构组合方案进行方案比选，选定采用的路面结构方案。

5.2柔性路面设计实例

在辽河平原上拟建一条一级公路，双向六车道，并设有分隔带，经调查路线经过的地区土质为粉质中液限粘土，地面水位离地面1.7m，多年观测最大冻深为1.2m，填土高度为1.1m。交通量组成见下表（4-1），交通量年平均增长率为10%，拟选用沥青混凝土面层，使用年限为15年。试设计该一级公路的路面结构和厚度。

交 通 量 组 成                          表4-1

现行规范规定：高速公路、一级、二级公路及城市道路应采用BZZ-100重型标准，因此该一级公路选用BZZ-100重型标准。由于大客车、货车的重量远较小客车大，因此在路面设计中主要考虑大客车与货车的作用。

将各种轴载作用次数换算为标准轴载作用次数，计算结果如下表所示:

前轴换算系数： 

车辆（总）轴载换算系数=后轴轴数后轴换算系数+前轴换算系数

当量轴次=交通量车辆（总）轴载换算系数

由上表得： =2285次/日

设计年限内一个车道上的累计当量轴次为：

查表（各种路面适应的累计当量轴次）可知该一级公路路面等级为高级路面。

2.确定土基的回弹模量值

由《公路自然区划标准》查得辽河平原属区。路槽底距地下水位的高度为=1.7+1.1=2.8m，查表（路基临界高度参考值）可知介于（3.4）和（2.6）之间，接着查表（路基干湿类型）可知该路基属中湿路基。然后查表（分界相对含水量建议值）可得出路基平均含水量介于（0.60）和（0.65）

之间，取0.60，由表（二级自然区划各土组土基回弹模量建议值）可知：=25Mpa。

3.计算路表容许弯沉值

一级公路=1，沥青混凝土面层=1

cm

4.拟定路面结构组合方案，确定路面材料的相关参数

第一种方案：

1）计算综合修正系数

2）计算理论弯沉系数

3）计算石灰碎石土层的厚度

沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。

由，，查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中主图）得：

由，，查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中扇形图）得：

查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中梅花图）得：，则

中层当量厚度：

，取31。

6.验算弯拉应力

1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力

沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。

当量三层体系中层当量厚度：

则

该路在沥青碎石铺筑后，要开放交通一段时间再铺筑沥青混凝土面层，故层间为滑动接触。

由，，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间滑动））得：，，

最大弯拉应力：

计算沥青混凝土抗弯拉结构强度系数：

计算沥青混凝土容许弯拉应力：

可知：>，满足要求

2）验算石灰碎石土层底面的弯拉应力

由于石灰碎石土层下有天然砂砾层，故天然砂砾层作为当量三层体系的中层，第一、二、三层换算成当量三层体系的上层，土基作为当量三层体系的下层。

上层当量厚度为；

cm

中层当量厚度为：cm

,,,

按规范规定属连续体系，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间连续））得：，，

最大弯拉应力：

计算石灰碎石土基层抗弯拉结构强度系数：

计算石灰碎石土容许弯拉应力：

可知：>,满足要求。

7.验算高温月份紧急制动时沥青混凝土面层的剪应力

考虑验算面层剪切时，应为夏季高温月份，土基处于非不利季节，土基的回弹模量可比春融期提高40%，。上层采用高温季节值。第二层。

确定剪应力和抗剪强度：

由，，，，查图（三层体系表面最大剪应力系数诺谟图）得，，，查图（三层体系表面主压应力系数诺谟图）得，

，。

因而得时

紧急制动时

已知沥青混凝土面层，

：粘聚力；：内摩擦角；：摩擦系数

，

可知>，满足要求

8.验算防冻厚度

路面总厚度为5+10+31+20=66cm，该路段多年最大冻深为1.2m，属中湿路基，土质为粉质中液限粘土，查路面防冻最小厚度表可知符合要求。

第二种方案：

1）计算综合修正系数

2）计算理论弯沉系数

3）计算水泥稳定砂砾层的厚度

沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，回弹模量为；第二、三、四层换算成回弹模量为的当量三层体系的中层；土基作为当量三层体系的下层。

由，，查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中主图）得： 

由，，查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中扇形图）得： 

由，，，查（三层体系诺谟图中梅花图）得：，cm

代入中层当量厚度：

cm

，取为33cm。

6.验算弯拉应力

1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力

沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。

当量三层体系中层当量厚度：

则

该路在沥青贯入铺筑后，要开放交通一段时间再铺筑沥青混凝土面层，故层间为滑动接触。

由，，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间滑动））得：，， 

最大弯拉应力：

计算沥青混凝土抗弯拉结构强度系数：

计算沥青混凝土容许弯拉应力：

可知：>，满足要求。

2）验算水泥稳定砂砾层底面的弯拉应力

由于水泥稳定砂砾层下有天然砂砾层，故天然砂砾层作为当量三层体系的中层，第一、二、三层换算成当量三层体系的上层，土基作为当量三层体系的下层。

上层当量厚度为；

cm

中层当量厚度为：cm

，，， 

按规范规定属连续体系，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间连续））得：，， 

最大弯拉应力：

计算水泥稳定砂砾基层抗弯拉结构强度系数：

计算水泥稳定砂砾容许弯拉应力：

可知：<,不满足要求。

调整：

调整水泥稳定砂砾层的厚度为35cm。

重新验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力

沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。

当量三层体系中层当量厚度：

则

该路在沥青贯入铺筑后，要开放交通一段时间再铺筑沥青混凝土面层，故层间为滑动接触。

由，，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间滑动））得：，， 

最大弯拉应力：

沥青混凝土容许弯拉应力： 

可知：>，满足要求。

重新水泥稳定砂砾层底面的弯拉应力

由于水泥稳定砂砾层下有天然砂砾层，故天然砂砾层作为当量三层体系的中层，第一、二、三层换算成当量三层体系的上层，土基作为当量三层体系的下层。

上层当量厚度为；

cm

中层当量厚度为：cm

，，， 

按规范规定属连续体系，查（三层体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层、中层间连续））得：，， 

最大弯拉应力：

计算水泥稳定砂砾基层抗弯拉结构强度系数：

计算水泥稳定砂砾容许弯拉应力：

可知：>,满足要求。

7.验算高温月份紧急制动时沥青混凝土面层的剪应力

考虑验算面层剪切时，应为夏季高温月份，土基处于非不利季节，土基的回弹模量可比春融期提高40%，。上层采用高温季节值。第二层。

确定剪应力和抗剪强度：

由，，，，查图（三层体系表面最大剪应力系数诺谟图）得，，，查图（三层体系表面主压应力系数诺谟图）得，

，。

因而得时

紧急制动时

已知沥青混凝土面层，

：粘聚力；：内摩擦角；：摩擦系数

， 

可知>，满足要求

8.验算防冻厚度

路面总厚度为6+8+35+25=74cm，该路段多年最大冻深为1.2m，属中湿路基，土质为粉质中液限粘土，查路面防冻最小厚度表可知符合要求。

4.3两种设计方案比选

在进行方案比选时，我们首先明确一下路面结构组合设计必须遵循的三个原则：①适应行车荷载作用的要求；②在各种自然因素作用下稳定性要好；③层间联结要紧密。

第一种方案：沥青混凝土、沥青碎石、石灰碎石土、天然砂砾、土基

第二种方案：沥青混凝土、沥青贯入式、水泥稳定砂砾、级配砂砾、土基

1.沥青混凝土面层

沥青混凝土是由几种大小不同颗粒的矿料（如碎石、石屑、砂和矿粉等），按级配原理选配，用沥青作结合料，按一定比例配合，在严格控制条件下拌和而成。沥青混凝土具有密实度大、整体性好、强度高、抵抗自然因素破坏的能力强等优点。适合作为高速公路、一级公路的面层，因此该一级公路的面层我们采用沥青混凝土，在前面两个方案计算中沥青混凝土的厚度是满足要求的.

2.面层与基层间的联结层

面层与基层结合是否紧密，对面层底面拉应力影响很大。在相同荷载作用下，面层与基层的接触面呈滑动状态时面层底面的拉应力要比接触面呈连续状态时大2-3倍，显然对面层不利。因此，层间结合必须紧密，以保证结构的整体性，避免产生层间滑移。为了保证沥青混凝土面层与基层的紧密结合，在设计高速公路、一级公路时，在沥青混凝土面层与半刚性基层之间需要设置沥青碎石或沥青贯入式联结层。

在第一种方案中，采用沥青碎石作为联结层。沥青碎石是由几种不同粒径大小的级配矿料，掺有少量矿粉或不加矿粉，用沥青作结合料，按一定比例配合，均匀拌和所得。沥青碎石具有高温稳定性、对石料级配和沥青规格要求较宽，选用材料比较容易、沥青用量少，且不用（或少用）矿粉，造价低等优点。可用作高等级道路的联结层。

在第二种方案中，采用沥青贯入式作为联结层。沥青贯入式是在初步压实的碎石（或轧制砾石）上，分层浇洒沥青，撒布嵌缝料而成。沥青贯入式具有强度高、稳定性好、施工简便等优点，可用作高级路面的联结层。

综合考虑这两种方案，不管是采用沥青碎石还是沥青贯入式作为沥青混凝土面层与基层之间的联结层，都是比较合适的。

3.基层

在第一种方案中，采用石灰碎石土作为基层。石灰碎石土是一种石灰稳定土，石灰稳定土是在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的石灰，加水拌和并经压实，养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求时，称为石灰稳定土。用石灰稳定中粒土和粗粒土得到的混合料，视所用原材料而定，原材料为天然碎石土时，简称石灰碎石土。石灰稳定土具有良好的力学性能，并有较好的水稳性和一定的抗冻性，初期强度和水稳性较低，后期强度较高，但是由于干缩、冷缩，容易产生裂缝，在施工中如要选用石灰稳定土作为基层，需要注意采取相应的措施以克服其缺点。石灰稳定土可适用于各类路面的基层和底基层。

在第二种方案中，采用水泥稳定砂砾作为基层。水泥稳定砂砾是一种水泥稳定土，水泥稳定土是在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量水泥和水，经拌和得到的混合料在压实及养生后，其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。用水泥稳定中粒土和粗粒土得到的混合料，视所用原材料，可简称水泥碎石、水泥石渣、水泥石屑、水泥砂砾、水泥碎石土或水泥砂砾土。水泥稳定土具有良好的力学性能和板体性，其水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好，初期强度高并且强度随龄期增长，力学强度还可视需要而调整。可适用于各种交通类别道路的基层和底基层。

综合考虑这两种稳定土的特点，水泥稳定土要优于石灰稳定土，因此选用水泥稳定土。

4.垫层

垫层主要是调节和改善土基的强度和温度状况，以保证路面结构的稳定性和抗冻能力。天然砂砾是一种级配砾石，级配砾石是指粗细砾石集料和砂各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称级配砾石。天然砂砾可以就地取材，施工简易，造价低廉，含土少，水稳性好，适合作为各类路面的底基层或垫层。级配砂砾是由各种集料（砾石、碎石）和土，按最佳级配原理组合而成的混合料，其具有一定的水稳性和力学强度，适合作为各等级道路的底基层或垫层。因此这两种混合料都适合作为该一级公路的垫层。

综合考虑以上几方面的分析，我选用第二种方案作为该一级公路的路面设计方案。

6.施工工艺分析

在上一章已经确定该一级公路的路面结构组合方案为：沥青混凝土（4cm）、沥青贯入式（8cm）、水泥稳定砂砾（37cm）、级配砂砾（25cm）、土基。确定路面结构组合方案后，就需要对道路路面进行具体施工，本章就要对道路路面各层次的施工工艺作简要的介绍和分析。

6.1级配砂砾垫层施工

级配砂砾混合料在中心站用多种机械进行集中拌和，如用强制式拌和机、卧式双转轴浆叶式拌和机等。级配砂砾垫层的施工工艺流程图见下图（5-1）。

准备所需材料

准备下承层

接缝处理

摊铺和整形

进

行拌制

碾

压

图5-1   级配砂砾垫层的施工工艺流程图

施工方法为[7]：

1.准备所需材料：需要采用不同粒级的单一尺寸碎石和石屑，按预定配合比在拌和机内拌制级配砂砾混合料。

2.进行拌制：在正式拌制级配砂砾混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求

3.摊铺：采用摊铺机摊铺，可用沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土摊铺机或稳定土摊铺机摊铺碎石混合料，摊铺时，在摊铺机后面应设专人消除细集料离析现象。

4.碾压：可采用振动压路机、三轮压路机进行碾压。先用轻型压路机压2-3遍，继而用中型压路机碾压成型，碾压工作应注意在最佳含水量下进行，必须时可适当洒水。

4.接缝处理：接缝处理包括横向接缝和纵向接缝。

6.2水泥稳定砂砾基层的施工

水泥稳定砂砾混合料可以在中心站用强制式拌和机、双转轴浆叶式拌和机进行集中拌制。厂拌法水泥稳定砂砾基层的施工适合于高速公路、一级公路的基层施工。水泥稳定砂砾基层的施工工艺流程图见下图（5-2）。

整形和碾压

摊铺混合料

运输拌制成的混合料

养

生

接缝处理

进行拌制

准备材料

图5-2   水泥稳定砂砾基层的施工工艺流程图

其施工方法为[8]：

1.备料：土块要粉碎；集料的最大粒径和级配都应符合要求，必要时应先筛除集料中不符合要求的颗粒；配料应准确，在潮湿多雨地区施工，还应采取相应的措施保护集料。

2.拌制：首先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求，如果集料的颗粒组成发生变化时应重新调试设备。然后根据集料和混合料的含水量及时调整向拌和室中添加的水量，拌和要均匀。

3.运输：已拌成的混合料应尽快运送到铺筑现场。

4.摊铺：摊铺应采用沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土摊铺机或稳定土摊铺机摊铺混合料。用摊铺机摊铺时，要求拌和机与摊铺机的生产能力相协调。在摊铺时摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象。

5.整形与碾压：

1）整形   用平地机整形。在直线段平地机由两侧向路中心进行刮平；在平曲线段平地机由内侧向外侧进行刮平。每次整形都要按照规定的坡度和路拱进行。特别要注意接缝处的整平，接缝必须顺适平整。

2）碾压   整形后立即用12t以上三轮压路机、重型轮胎压路机或振动压路机在路基全宽内进行碾压。直线段由两侧路肩向路中心碾压；平曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压一直进行到要求的密实度为止，一般需要6-8遍。

6.接缝处理：

1）横向接缝处理

1用摊铺机摊铺混合料时，每天的工作缝应做成横向接缝。摊铺机应该驶离混合料末端。

2人工将末端混合料处理整齐，紧靠混合料放两根方木，方木的高度与混合料的压实高度相同，整平紧靠方木的混合料。

3方木的另一侧用砂砾或碎石回填约3m长，其高度应高出方木几厘米。

4将混合料碾压密实。

5在重新开始摊铺混合料之前，将砂砾和方木除去，并将下承层顶面清扫干净和拉毛。

6摊铺机返回到已压实层的末端，重新开始摊铺混合料。

2）纵向接逢处理   应避免纵向接缝。在不能避免纵向接缝的情况下，纵缝必须垂直相接，严禁斜接，并按下述方法处理：在前一幅摊铺时，在靠后一幅的一侧用方木或钢模板做支撑，方木或钢模板的高度与稳定土层的压实厚度相同。

7.养生：

水泥稳定砂砾在养生期间应保持一定的湿度，不应过湿，养生期一般不少于7天。养生方法可采用洒水，在养生期间水泥稳定砂砾表层不应忽干忽湿，每次洒水后应用两轮压路机将表面压实。在养生期间水泥稳定砂砾层上没有采用覆盖措施，因此除洒水车外，应封闭交通。养生结束后应立即喷洒透层沥青，并在5-10天内铺筑沥青贯入式联结层和沥青混凝土面层。

6.3沥青贯入式联结层施工

沥青贯入式联结层的施工工艺流程图见图（5-3）。

洒布第一次沥青

第一次碾压

准备材料

清扫基层

浇洒透层沥 

青

铺撒主层集料

最后碾压

第二次碾压

第三次碾压

洒布

第三

次沥

青

洒布第二次沥青

铺撒第一次嵌缝

料

铺撒第二次嵌缝

料

图5-3   沥青贯入式联结层的施工工艺流程图

具体施工方法为[3]：

1.备料：准备施工所需的沥青材料（可采用粘稠石油沥青、煤沥青或乳化沥青）和集料（选用有棱角，嵌挤性好的坚硬石料）

2.清扫基层：在沥青贯入式联结层施工之前，应将路面基层清扫干净，使基层矿料大部分外露并保持干燥。

3.浇洒透层沥青：浇洒透层沥青主要是为了使联结层与非沥青材料基层结合良好，沥青路面的半刚性基层上必须浇洒透层沥青，透层沥青宜采用慢裂的洒布型乳化沥青，也可采用中、慢凝液体石油沥青或煤沥青。透层沥青采用沥青洒布机喷洒。

4.铺撒主层集料：摊铺集料应避免大、小颗粒集中，并应检查其松铺厚度。应严禁车辆在铺好的矿料层上通行。

5.第一次碾压：主层矿料摊铺后应先用6-8t压路机进行初压，碾压应自路边缘逐渐移向路中心，接着应从另一侧一同样的方法压至路中心。碾压一遍后应检验路拱和纵向坡高，当有不符合要求时应找平再压。然后用10-12t压路机进行碾压，碾压4-6遍，直至主层矿料嵌挤紧密，无明显轮迹为止。

6.洒布第一次沥青：主层矿料碾压完毕后，即应洒布第一次沥青。当采用乳化沥青贯入时，为防止乳液下漏过多，可在主层集料碾压稳定后，先撒布一部分上一层嵌缝料，再浇洒主层沥青。

7.铺撒第一次嵌缝料：主层沥青洒布后，应立即趁热铺撒第一次嵌缝料，铺撒应均匀，铺撒后应立即扫匀，个别不足处应找补。

8.第二次碾压：嵌缝料扫匀后应立即用8-12t压路机进行碾压，随压随扫，使嵌缝料均匀嵌入，宜碾压4-6遍。

碾压密实后，可洒布第二次沥青，铺撒第二次嵌缝料，第三次碾压，洒布第三次沥青，最后碾压。最后碾压采用6-8t压路机，碾压2-4遍。

6.4沥青混凝土面层施工

沥青混凝土面层的施工工艺流程图见下图（5-4）。

接缝施工

施工前准备工作

进行摊铺

进行拌和

碾

压

运输沥青混合料

图5-4   沥青混凝土面层的施工工艺流程图

具体施工方法为[9]：

1.施工前的准备工作：

1）下承层准备与施工放样   

①下承层准备   沥青混凝土路面的下承层是沥青贯入式联结层，下承层完成后，虽已进行过检查验收，但在两层施工的间隔，很可能因下雨、施工车辆通行等而使其发生不同程度的破坏，沥青贯入式联结层下层表面可能泥泞，需要对其进行清洗干净。

②施工放样   施工放样包括标高测定与平面控制两项内容。标高测定的目的是确定下承层表面的高程与原设计高程相差的确切数值，以便在挂线时纠正到设计值或保证施工层厚度。根据标高值设置挂线标准桩，藉以控制摊铺厚度和标高。标高放样应考虑下承层标高差值、厚度和本层应铺厚度。综合考虑后定出挂线桩顶的标高，再打桩挂线。

2）拌和设备选型   

通常根据工程量和工期选择拌和设备的饿生产能力和移动方式进行选型，同时要求其生产能力应和摊铺能力相匹配，不应低于摊铺能力。高等级公路沥青路面施工，应选用拌和能力较大的设备。目前应用较多的是生产率在300t/h以下的拌和设备。

3）路面施工机械组合  

高等级公路路面的施工机械应优先选择自动化程度较高和生产能力较强的机械，以摊铺、拌和为主导机械并与自卸汽车、碾压设备配套作业，进行优化组合，使沥青路面施工全部实现机械化。

2.拌和   

沥青混合料在拌和厂制备。在拌制沥青混合料之前，应根据确定的配合比进行试拌，试拌时对所用的各种矿料及沥青应严格计量。对试拌的沥青混合料进行试验之后，即可选定施工的配合比。为使沥青混合料拌和均匀，在拌制时需要控制矿料和沥青的加热温度与拌和温度。经过拌和后的沥青混合料应均匀一致，无细料和粗料分离及花白、结成团块现象。

3.运输   

沥青混合料成品应及时采用自动倾卸汽车运往施工现场。开工前应查明施工位置、施工条件、摊铺能力、运输路线、运距和运输时间，以及所需混合料的种类和数量等。拌和设备时开时停会造成燃料的浪费，并且影响混合料的质量，因此车辆数量必须满足拌和设备连续生产的要求。

4、摊铺   

高等级公路沥青混凝土路面采用机械摊铺。沥青混合料摊铺机的主要组成部分为：料斗、链式传送器、螺旋摊铺器、振捣板、摊平板、行驶部分和发动机等。沥青混合料摊铺机摊铺的过程中，自动倾卸汽车将沥青混合料卸到摊铺机料斗后，经链式传送器将混合料往后传到螺旋摊铺器，随着摊铺机向前行驶，螺旋摊铺器即在摊铺带宽度上均匀地摊铺混合料，随后由振捣板捣实，并由摊铺板整平。

5、碾压   

沥青混合料摊铺平整之后，应趁热及时进行碾压。沥青混合料的碾压过程分为初压、复压和终压三个阶段。初压用60-80kN双轮压路机先碾压2遍，使混合料得以初步稳定。随即用100-120kN三轮压路机或轮胎式压路机复压4-6遍，碾压至稳定无显著轮迹为止。复压是碾压过程中最重要的阶段，混合料能否达到规定的密实度，关键全在于这阶段的碾压。终压是在复压之后用60-80kN双轮压路机碾压2-4遍，以消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线，并由一侧路边缘压向路中。

6、接缝施工   

沥青路面的各种施工缝初，往往由于压实不足，容易产生台阶、裂缝、松散等病害，影响路面的平整度和耐久性，施工时必须十分注意。

1）纵缝施工   

对当日先后修筑的两个车道，摊铺厚度应与已铺车道重叠3-5cm，所摊铺的混合料应高出相邻已压实的路面，以便压实到相同的厚度。对不在一天铺筑的相邻车道的纵缝，在摊铺新料前，应对原路面边缘加以修理，要求边缘凿齐，塌落松动部分应刨除，露出坚硬的边缘。缘边应保持垂直，并需在涂刷一薄层粘层沥青之后方可摊铺新料。纵缝应在摊铺之后立即碾压。

2）横缝施工   

缝应与路中线垂直。接缝时先沿已刨齐的缝边用热沥青混合料覆盖，以资预热，待接缝处沥青混合料变软之后，将所覆盖的混合料清除，换用新的热混合料摊铺，随即用热夯沿接缝边缘夯捣，并将接缝的热料铲平，然后趁热用压路机沿接缝边缘碾压密实。

总结与体会

本次毕业设计的题目是某柔性路面设计及施工工艺分析。设计在详细阐述了路面基本理论；行车荷载、自然因素对路面体系的影响；柔性路面设计原理等内容后，对某一具体道路进行了详细设计，包括该道路路面结构组合方案、路面厚度计算、弯拉应力验算及路面结构组合方案比选，最终选定第二种方案：沥青混凝土（6cm）、沥青贯入式（8cm）、水泥稳定砂砾（35cm）、级配砂砾（25cm）。确定路面结构组合方案后对路面的施工工艺作了简要介绍和分析。

毕业设计是我们大学本科四年所学知识灵活运用的综合体现。通过近三个月的设计让我学会如何合理分配时间、如何查阅相关文献并能利用文献，如何按照导师的指导进行设计，从而完成设计任务书的要求，顺利完成本科教育。

在确定设计题目（《某柔性路面设计及施工工艺分析》）后，我广泛查阅相关资料：《道路工程》、《路面工程》、《道路设计资料集-路面设计》、《公路工程施工方法与实例》、《高等级公路施工技术与管理》等，从中掌握路面的基本知识、柔性路面设计方法及路面施工相关知识。我国柔性路面设计以弹性层状体系理论为基础，本次设计主要进行了柔性路面结构组合设计、路面厚度计算、弯拉应力验算等，其中柔性路面结构组合设计必须遵循以下基本原则：根据路面内荷载应力随深度递减的规律安排层次、在各种自然因素作用下稳定性要好、层间联结要紧密。在路面厚度计算中，我利用当量三层体系和诺谟图进行计算，在路面厚度确定后进行弯拉应力和剪应力验算，验算时如果不符合要求需要重新调整继续验算，直到满足要求为止。路面的施工按照从下到上的原则，依次对垫层、基层、连结层、面层进行施工。每一层次的施工方法我在正文都已经详细介绍。

但是上面所说的完全是理论知识，根本没有一点实际经验，实际和理论是有差别的。由于以后我们的工作主要是从事道路施工方面的，因此前面所学到的知识会对以后工作会有一定的帮助，但真正走上工作岗位之后，会亲身体会这种差距，到那时侯自己会更加努力学习理论知识，同时把学到的理论知识用于实践，只有这样工作才会得心应手。

致谢词

在骆老师的指导下，我阅读相关资料后，掌握了柔性路面具体设计方法，在设计中熟练地运用设计方法对某一道路进行了柔性路面设计及施工工艺分析，确定了一种比较合理的路面结构组合方案。当然这里面还存在不足之处，望老师批评指正。

最后感谢老师和同学在毕业设计中给予的帮助和关心。

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