混凝土道路设计探讨:水泥混凝土道路设计中的因素探索

作者：宋高嵩 于晓坤 徐闯 单位：黑龙江工程学院 东北林业大学 公路设计院

1水泥混凝土路面设计选用可靠度理论的意义

路面的结构可靠度是指在规定的时间内,在规定条件下,路面使用性能满足预定水平要求的概率。新水泥路面设计规范选定的水泥混凝土结构设计方法,仅考虑满足路面的结构性能要求,并以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计标准。因而,混凝土路面结构可靠度也可定义为,在规定的设计基准期内,在规定的交通和环境条件下,行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率。水泥混凝土路面结构是由各种混合料构成的组合结构,一般包括土基、基层、垫层和面层组成一个整体结构。因此,这个整体结构在使用过程中,任何一个部分受到损害,都将影响整体结构的性能。从路面结构设计的功能要求来看,必须使路面整体结构具有足够的强度和刚度、足够的稳定性和耐久性、良好的表面平整度和表面的抗滑性能等要求。以往的路面结构设计方法是输入给定的材料和结构参数、交通参数以及环境参数,通过结构分析,得到在设计年限内满足预定使用要求所需要的结构层厚度的确定值。然而,由于路面结构是用混合材料在现场修筑而成的,材料性质的不均匀性及路面结构(几何尺寸和特性)的不均匀性,使路面结构的物理力学性能和使用性能有很大的不确定性;同时,路面结构设计理论和计算公式,同路面结构实际使用状况很大差异。运用结构可靠性理论分析路面结构可靠度,对上述的各种不确定性因素都加以合理的考虑,使其结构设计更符合实际。

2水泥混凝土路面设计参数变异水平等级确定

水泥混凝土路面结构的参数主要有路面厚度(几何尺寸)、混凝土弯拉强度、弹性模量、基层顶面综合回弹模量和结构的疲劳寿命等。水泥混凝土路面结构层厚度的变异性,可以通过水准仪测厚和钻芯测厚的方法取得基本数据。在此基础上进行分析,它的变异系数值分为低、中、高3级水平,其数值列于表1,面板厚度的概率分布类型,可采用正态分布或对数正态分布。混凝土弯拉强度和弹性模量的变异性,可采用标准小梁试件测强法和钻芯测劈裂强度,以及标准小梁试件测弯拉模量等取得基本数据。基层顶面综合回弹模量可采用弯沉测定。水泥混凝土强度бs和弹性模量Ec的相关性对路面结构可靠度的影响很明显,Ps随着бs-Ec的相关系数的增大而增大。若бs-Ec的相关系数为0~1时,路面结构可靠度Ps相差2~8个百分点。因此,бs-Ec的相关性应予以考虑,其相关系数一般可取为0.5。动荷效应参数S变异性水平与路面结构可靠度Ps关系是只有当其它结构参数变异性较小(或者说Ps值较大)时,S的变异性对Ps的影响稍明显。但若动效应的变异系数δs变化5个百分点时,使Ps的变化仍不足0.5个百分点。因此,运荷效应实测结果的分析,其变异系数δs在0.20~0.25。基层顶面综合路基回弹模量Er的变异性对路面结构可靠度Ps的影响比水泥混凝土强度和模量以及板厚的变异性影响小得多,若地基回弹模量的变异系数δ在0.20~0.50范围内时,对Ps的影响只有1个百分点。

3水泥混凝土路面设计中的问题浅析

3.1水泥混凝土路面设计目标可靠度的分析公路工程结构的设计安全等级为3个等级,路面工程的安全等级仅考虑高速公路、一级公路和二级公路的路面,相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级———四级,并规定了相应的设计基准期为20a;而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度,系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平,选用其他等级。降低选用的变异水平等级,须增加混凝土面层的设计厚度要求;而提高选用的变异水平等级,则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定。但对于高速公路的路面,为保证优良的行驶质量,不宜降低变异水平等级。材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级,按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级。由滑模或轨道式施工机械施工,并进行认真、严格的施工质量控制和管理的工程,可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工,但施工质量控制和管理水平较弱的工程,或者采用小型机具施工,而施工质量控制和管理认真、严格的工程,可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工,施工质量控制和管理水平较弱的工程,可选用高变异水平等级。设计时,可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题:目标可靠度定得较高,则所设计的路面结构较厚,初期修建费用较高,但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低;目标可靠度定得较低,初期修建费用可降低,但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用“校准法”来确定目标可靠度。“校准法”是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析,参照隐含可靠度制定目标可靠度,则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验,包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。

3.2交通量计算取值的分析轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构,轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时,才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时,应选取交通量方向分配系数,一般可取0.5;并依据设计公路的车道数,确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量),即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT,然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得Ns,再根据设计基准期t和轮迹分布系数、交通量增长率求得累计作用次数Ne,确定交通分级。

3.3水泥混凝土路面结构组合的设计分析对于路基用土,高液限粘土及含有机质细粒土,不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3%的低液限粘土,不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时,应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。对于基层材料选择时,特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土时,设计计算应按复合式路面分析,且强度以试验为准。对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力。不耐冲刷的基层表面,在渗入水和荷载的共同作用下,会产生唧泥、板底脱空和错台等病害,导致行车的不舒适,并加速和加剧板的断裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层,主要是为了增加基层的抗冲刷能力,并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多,反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力,并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外,新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。对于面层板来说,我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处,唧泥和错台病害,除了基层不耐冲刷外,接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时,在出现唧泥后,无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外,接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时,往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量,保证混凝土路面的使用寿命,便于在使用后期铺设加铺层,新规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。另外,新规范仅强调了在邻近桥梁或其他固定构造物处设置胀缝,取消了变坡点、小半径曲线设胀缝的限制,使行车更顺畅。

4结束语

综上所述,在公路水泥混凝土路面设计中,还有许多问题,只有认真研究设计规范,并结合生产实际,才能设计出经济合理的路面结构。

混凝土道路设计探讨:混凝土道路设计与维修方法简析

作者：杨建义

道路的主体部分，一个是路基，一个是表面。前者属于一段规定了填充材料的道路内在基础部分，被外层混凝土所包裹，与路面一起承受上方的压力。路面则是这样一层坚硬的外壳，由两层以上的材料组成。一方面它保护着里面的路基免受雨水和不平均压力的伤害，另一方面，内部的土层为外层提供后备支撑，并减少了混凝土的作业量，减少成本，也具有一定保护环境的意义，因为混凝土的使用实际上是一种对资源的消耗，越少使用越好。

1水泥混凝土路面设计中应该注意的几个问题

1.1混凝土路面结构设计设计的目的一个是保证通车情况，另一方面在不影响使用水平的前提下节省不必要的浪费，使各种性能达到最优。这也是路面设计是否合格的一项重要标准。设计要参考2002年出台的一项道路规范，这里总结了过去几年对于道路设计的一些先进经验和科学的处理方法，对于老旧的施工方法做出修整，一些计算公式也增加考虑了实际因素的一些数值。能够更贴近真实的道路施工需要，总结吸收了近年来最新的研究成果，主要增加了路面结构可靠度设计和加铺沥青面层的设计方法，并针对重荷载，修正了应力计算公式，拓宽了应力分析使用范围，充实了连续配筋混凝土面层配筋方法，细化了路面结构组合和材料组成性质参数要求，修改了旧混凝土路面调查和评定方法，还补充了交通分析方法。由于路面的主要破坏性因素与必须面对的还是行车的时候造成的重力挤压。路面设计着重要考虑最大能够承受的重力。超过这个数值就会出现路面下沉，扭曲变形，甚至断裂，塌陷。以下是道路路面需要使用的材料和成分比例，这是通常情况下道路需要遵守的操作比例和构成形式，具体数值（表略）。水泥混凝土路面结构设计的任务是以最低的寿命周期费用提供一种在设计使用期内满足预定使用性能要求的路面结构。路面的设计使用期是指新建或改建的路面从开始使用至使用性能退化到预定的最低标准时的时间段。路面使用性能包括结构性能和功能性能，在路面的使用期内随行车荷载和环境因素的不断作用而逐渐衰减，路面在使用末期内不一定损坏到无法使用，而是必须采取重大的措施(例如加铺面层等)以恢复其使用性能。路面使用初期的使用性能主要与施工技术水平和施工质量有关，在行车荷载和环境因素的综合作用下，其使用性能退化的速率主要与路面结构的物理性质有关。水泥混凝土路面结构的设计内容主要包含结构、材料和表面特性，主要分为以下七部分：(1)行车道路路面结构的组合设计。根据当地的环境条件、交通要求和材料供应等情况，选择路面的结构层次、各结构层次的类型和厚度以组合成能提供均匀、稳定支承、减轻或防止卿泥和错台等病害、承受预期车辆荷载作用、满足路面设计使用性能和运营费用要求的路面结构。(2)面层接缝构造和配筋设计。确定面层板块的平面尺寸，选择和布置路面接缝的类型和位置，设计接缝的构造(传荷装置和填封)，确定板内的配筋用量和钢筋布置。(3)路面排水设计。选择路面内部排水系统的布设方案，确定各项排水设施的构造尺寸和材料规格要求。(4)路肩铺面结构层组合设计。选择路肩的结构层次、各结构层的类型和厚度。(5)面层厚度设计。确定为满足设计使用期内要求所需的混凝土面层厚度。(6)各结构层材料组成设计。选择合适的组成材料，进行配合比设计以提供满足各结构层性能要求的混合料。(7)路面表面特性设计。进行路面结构的路面抗滑和降噪设计，提供满足抗滑、低噪声要求的路面表面的技术措施。

1.2结构厚度设计方法步骤考虑混凝土路面的极限承载能力时，路面结构的设计流程和方法与普通水泥混凝土有所不同，基本可遵循下述步骤进行：(1)收集并分析交通参数。采集初始年日平均交通量和交通组成、轴载谱、历年交通量及交通组成，确定方向分配系数和车道分配系数。在此基础上计算轴载换算系数和设计车道标准轴载日作用次数，选定设计使用期和交通量平均增长率，计算设计使用期内标准轴载的累计作用次数。根据重载车辆的轴载分布特征，通过概率统计的方法，推算设计期内对应不同出现概率的最大轴载值。(2)确定最不利车辆轴载值和温度梯度值。根据公路所在自然区划，按规范给定的最大温度梯度值，绘制该区的日温度梯度频率分布曲线。综合考虑车辆轴载与温度梯度，得出一定总体保证率下对应的最不利车辆轴载值和温度梯度值。(3)初拟路面结构。按交通状况、环境(气温和降水)、土基(土质、地下水位)和材料供应等条件，选择路面结构层次组合及各层的类型和材料组成，拟定各结构层的厚度、面层板的平面尺寸及接缝类型和构造。(4)混合料组成设计及设计参数确定。设计面层和基层混合料的配合比，试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量以及基层、垫层和土基的回弹模量。

2水泥混凝土路面维修技术

公路随着时间增长问题就会依次暴露。因此除了做好循环修护工作之外，加强保养，创造新的保护措施也是十分积极的做法。对于已经产生的问题，具体问题具体来对待，对一些小的坑洞填平修护，对于大型问题必要时要阻塞一部分路段，制定时间和方案彻底性的修护达到可靠标准再进行放行。做好路障和标语措施，一定要明显醒目。否则昏暗的天气或傍晚时，由于能见度低，可能会造成交通事故。一些重力承受较大，交通量频繁的地段，道路表面在必要时可以再加一层。这需要考虑资金、外部环境、道路寿命、是否有新建计划等方面来看，加铺之前也有一些情况要调查，大致如下：(1)公路修建和养护技术资料。路面结构和材料组成、接缝构造及养护历史等；(2)路面损坏状况。损坏类型、轻重程度、范围及修补措施等；(3)路面结构强度。路表弯沉、接缝传荷能力、板底脱空状况、面层厚度和混凝土强度等；(4)已承受的交通荷载及预计交通需求，交通量、轴载组成及增长率等；(5)环境条件。沿线气候条件、地下水以及路基和路面的排水状况等。特别要注意的是，混凝土路面材料与材料中间会有施工必然会留下的缝隙，留下的原因是对于热胀冷缩做一个缓冲，防止道路内部压力不平均而断裂。这个缝隙是比较脆弱的，会在使用过程中最先劳损破败，这要求对于缝隙的填充材料要优质选择并且及时更补。不然会出现的状况有：在气温较冷的天气和季节，混凝土自身收缩后孔隙变大，降水和异物会趁机进入孔隙，残留在里面，腐蚀内部环境，而在夏季膨胀的时候内部的异物与材料边缘互相争抢空间，最终边缘将受到损害。修理办法也就是清除内部的残缺的填充液体和异物，冲刷干净后加入新鲜的填充物。抹平。这个工作要制定一定的提前修理方案，在一定的周期内完成。等到发现问题再处理，往往就太晚了。填料应当操作的季节是春天和秋天，其他季节应选择温度适中而干爽晴朗的天气。其他问题如坑槽，意外的孔和洞产生的原因可能是混凝土自身不够纯净，里面夹有木头碎屑，垃圾等等，行车通畅程度因此减弱。处理方法比较灵活，对于较严重的伤害的一般针对聚集存在，尺寸小于3cm的损伤直接用沥青混凝土抹平。

混凝土道路设计探讨:混凝土道路设计中的安全知识探讨

作者：潘英炬 潘万峰 吴彪 赵春生

近年来，各地修建了不少水泥混凝土路面，但从实际使用情况看，很多路面都未能很好地服务到设计使用年限，较早地出现了裂缝、断板、麻面、露骨、错台和脱皮等损坏现象，严重影响了道路的使用性能，在安全方面存在很大的交通隐患。这里除各种自然因素的影响和施工质量问题外，还应从设计构造、设计理论的角度加以完善。因此，如何提高水泥混凝土路面的安全使用性能，必须要从安全角度去思考水泥混凝土的路面设计。

一、重视路基设计

1、路基是路面的基础。密实、稳定和均质的路基是保证路面使用质量的先决条件。为此，在设计中保证路基具有足够的强度和稳定性是十分必要的。我们东北所在地区尤其要充分考虑由于冻融循环作用土基强度与稳定性会随时间衰减等问题。2、重视和加强工程地质、水文地质勘察工作。在设计中必须掌握详细的水文、地质等设计基础资料，认真、慎重地对不良地质地段进行彻底处置，明确技术处理方案。①地质条件为土壤天然含水量高、透水性差、压缩性大、抗剪强度低、固结慢的软土地基(一般软弱层在3m以上)，视公路等级、软土物理力学指标、工期安排等实际情况，在设计上采取必须经济、合理、行之有效的处置方法。②路线在沼泽、湿地、水塘、鱼池及水田区等经过的不良地段(软弱层在3m以下)，在设计上应采取抛石挤淤、彻底清淤换填及加铺土工格栅等方案。确保路基的稳定。③对地下水位高的路段，要增加土基抵抗冻融循环的作用。3、路基填土的土质对路基稳定性影响很大，为此在选定取土场时要选用土质水稳性和抗冻融性好的土场。如不具备条件时，采用膨胀土或自然含水量大的粘性土填筑，设计中要掺拌一定比例的石灰，以保证路基的密实，防止不均匀沉陷。4、针对路基存在的质量通病问题，在设计中必须提出切实可行的根治处理措施。①低填浅挖路段和填挖交界处在处理上要保证路基受力区的强度。②半填半挖和横断面横坡大的路段，在处理上要保证路基的稳定性。③处治桥头跳车及涵顶下沉采取彻底清淤，保证桥、涵头回填区基底承载力，采用“水沉砂”分层填筑。5、排水不及时是造成公路病害的主要诱因之一，必须认真做好道路的系统排水设计。①排水设计必须考虑与农田、水利建设相配合，同时要考虑沿线的河流、水系情况。在穿过村镇时，还必须考虑与供、排水设施及建设规划相协调，以保证排水顺畅；②填方路基无论是高路堤还是低路堤都必须设置边沟或排水沟，地面自然纵坡较大的路段还必须设石砌边沟或跌水、急流槽等。尤其是经过水田区、湿地的路段更应设置合适的排水沟，使路基免遭水的浸害；③为排除挖方段路面垫层内积水及横向来水，采取设置纵向盲沟措施；④为排除通过路面的接缝、裂缝或空隙，或者由路基或路肩渗人并滞留在路面结构内的自由水，针对不同的路面结构组合可沿路面边缘设置边缘排水系统，或者在路面结构层内设置排水基层或排水垫层排水系统；⑤对路基范围内出露地下水(如泉水)或地下水位高的路段，要进行详细水文调查，对不同地下水类型和补给来源采取设置暗沟、暗管及渗沟等地下排水设施，将水引至路基以外.防止冬季形成涎流冰，危害路基。

二、合理设计垫层和基层

1、垫层在路基水温状况不良的路段上，路基与基层之间宜设垫层。从面改善土基的湿度和温度状况，保证混凝土面板和基层的强度、稳定性及抗冻胀能力；扩散由基层传来的荷载应力，减少土基的应力和变形。此外，垫层还能阻止路基土挤入基层中，以保证路面结构的稳定性。垫层材料的强度要求不一定要高，但其水稳性、隔热性能要好。垫层材料以就地取材为原则，一般采用颗粒材料(砂、砂砾、炉渣等)。垫层的最小厚度为15cm，其宽度应比基层每侧至少宽出25cm，当路基为膨胀土或路面排水不良时，垫层应与路基同宽。在北方冰冻地区，为了防止不均匀冻胀，要求路面的总厚度应不小于混凝土路面防冻最小厚度，否则，应通过设置垫层补足。(1)在本地区，为了保证水泥混凝土面层板不产生冻胀裂缝和错台等破坏现象，在路面结构设计中，对路基水温状况不良的中、潮湿路段，在按强度要求计算出路面厚度的基础上，尚应增设一定厚度的防冻层。(2)防冻层厚度应根据最大冻深及路基的土质、土的平均稠度、路基水文状况而确定，防冻层材料必须选用粗颗粒材料。2、基层混凝土面板下设置基层，不仅为混凝土面板提供均匀而稳定的支承，且能防止错台、冻胀等路面病害，保证路面的整体性，延长路面的使用寿命。基层应具有足够的刚度和稳定性，且断面正确，表面平整。基层材料根据交通等级，当地条件和经济性等因素选用贫混凝土、沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定工业废渣、级配碎(砾)石、填跟碎石等。(1)水泥混凝土路面各种接缝较多，接缝处易产生渗水现象，并逐渐浸蚀基层和土基。为此在确定基层时必须选用具有足够刚度及水稳定性好、耐冲刷的基层类型。(2)在基层设计中，要达到防卿泥、防冰冻、防水、提高结构层承载力的目的，在高等级公路上以采用水泥稳定砂砾、二灰稳定碎石较为理想。(3)为减少混凝土面板与基层的摩阻系数，预防混凝土面层开裂，宜采用有一定透水或吸水能力的基层，不宜在原有旧水泥混凝土路面或黑色路面上加铺水泥混凝土层，如必须利用旧路面时，应加砂类松散材料垫层。(4)水泥稳定类基层厚度不宜小于18cm，二灰结构不宜小于25cm，否则形成不了板体。同时材料的级配、含泥量等其他指标必须严格执行设计规范要求。

三、完善面层设计

混凝土面层直接承受行车荷载和自然因素的作用，直接体现使用功能的好坏，同时又是混凝土路面的承重结构。混凝土面板应保证表面平整、耐磨、抗滑。1、面层在设计中必须保证面层具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水，杜绝因设计考虑不周导致路面在使用期限内产生裂缝、断板、露骨、麻面及脱皮等破坏现象。2、对路用水泥要加以选择，应采用抗折强度高、收缩小、耐磨性强、抗冻性好的道路硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。3、控制砂石质量，特别要控制含泥量指标。据有关研究资料表明:含泥量增加1%，混凝土的强度将会减少10%。为此，含泥量决不允许超标，并且规定:砂子含泥量要控制在2%以内，碎石含泥量不允许超过1%。同时对碎石中针片状颗粒含量也要严格控制，不允许大于10%，以保证混凝土路面的强度和耐久性。砂石材料的其他指标要符合设计规范。4、要重视混凝土路面各种接缝的设置。混凝上面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。由于东北地区四季气温的变化明显，混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。白天和夜间温差较大，以及板自重和车轮荷载等的约束，造成板的断裂或拱胀破坏。为了避免这些缺陷，水泥混凝土路面需要设置纵缝和横缝，接缝设计应满足规范要求。5、对特殊路段、特殊部位，如路基填挖交界处、圆管涵及箱涵处或板下埋有地下设施等土质不均匀容易产生路基不均匀下沉的路段，宜加设钢筋网，使这些部位受力均匀，缓解和防止路基不均匀下沉，从而避免混凝土板开裂。

四、线型设计

针对原有道路改造的特点，在道路设计中原则上尽量利用原有的道路结构层。但个别路段，如视线不良、急弯、陡坡等就必须进行规范调整，以满足行车安全舒适要求，避免发生各种交通事故。

混凝土道路设计探讨:基于地区特点的水泥混凝土道路设计的一些探讨

摘要： 水泥混凝土道路是我国交通运输的重要支柱，在我国经济建设和人民生活中起着极为重要的作用。但随着经济的发展，公路交通负荷越来越大，且呈现出越来越为明显的地区差异，原有设计理论和施工工艺的很多缺陷被暴露出来。本文以《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）为基准，以广东省江门市为例，就基于地区特点的水泥混凝土道路设计策略进行简要的探讨。

关键词： 新版规范 ，交通负荷， 水泥混凝土路面设计 ，软土路基

1 引言

作为我国交通运输的重要支柱，水泥混凝土道路在我国经济建设和人民生活中起着极为重要的作用。近年来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，公路交通负荷越来越大，且呈现出明显的地区差异。面对越来越大的交通负荷，原有设计理论和施工工艺的已经不能满足新时期公路交通运输的需求。为此，中交公路规划设计院有限公为根据交通运输部有关要求，负责了原规范的修订编写工作，根据国内外近年来水泥混凝土路面科研成果和技术资料，在对我国已建和在建公路水泥混凝土路面全面技术调研的基础上，广泛征求了广大专家和业界的意见，完成了《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）（以下以《新规范》简称）的编写工作，给予水泥混凝土路面的设计以更为科学的指导。下面，本文以《新规范》为基础，结合广东地区特点，以广东江门市滨江新区新南路东段项目为例就如何针对地区特点设计水泥混凝土道路进行简要的探讨。

2 项目地区特点

江门市滨江新区位于江门市北部，定位为具有现代化气息、功能完善、环境优美的滨水园林新城区。滨江新区距广州、珠海、澳门均不足100公里，且江门市内有客运码头，周边还有3个包括可泊万吨级远洋货轮的新会港在内的货运码头。中江、江珠、江鹤三条高速公路在区内交汇，珠三角城际轻轨快线在区内预设站点，再加上港珠大桥的规划建设，江门市将成为港澳通往西南的重要交通中转站。气候方面，江门市属南亚热带海洋性季风气候，夏秋盛吹偏南风，常有台风侵袭且夹带暴雨，风力最高可达12级，冬春季节则多吹偏北风，常受寒潮影响出现霜冻或低温阴雨天气。根据资料统计显示，年平均降雨量在1800mm左右，汛期为4月至9月，集中了全年80%左右降雨量。项目所处地貌属于三角洲边缘淤冲积地带，多为鱼塘、农田，孔口标高在+2.05~+3.19m（黄海高程）之间，场地附近有江门断裂和木朗断裂，地震基本裂度为Ⅶ度，具有“频度高、震级小”的特点，场地和地基属于稳定类型。项目场地内地下水和地表水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋结构均无腐蚀性，但对钢结构具有弱腐蚀作用。

3 新南路东段水泥凝土路面设计方案策略

3.1 结构组合设计

在2002版规范中，在结构组合设计方面仅规定了路床填料、路堤设计标高、路基压实度等设计标准，路基压实度也是以《公路路基设计规范》（JTJ013）作为标准执行，随着《公路路基设计规范》（JTJ013）的废止，《公路路基设计规范》JTGD30的推行使路基设计要求更为明确，但依然存在许多模糊的地方。2011版新规范明确指出了不同交通荷载等级下路床顶面综合回弹模量值要求，考虑新南路承担交通出行和货运交通的功能和未来服务能力，应当保证路基综合回弹模量值达到60Mpa以上，并采用重型击实标准保证路基压实度。同时还应考虑在面层加铺热沥青混凝土增强纤维，提高路面抗性，减少路面开裂等现象，延长路面使用寿命，以免因后续维修影响城市交通正常运行。为了避免4~9月份汛期集中全年80%左右降雨量所带来的地表冲刷和渗入影响，应当加设地下排水措施并加设排水垫层，同时采用抗冲刷能力强的材料进行稳定处理。为进一步提高排水效果，避免产生积水，路拱横坡应有2%左右坡度，路肩横坡应有3%左右坡度，同时设置纵向集水沟和集水管，提高路面排水能力。

3.2 纵横断面和接缝设计

新南路东段项目多处鱼塘、农田等地块，项目沿线需要大量填方，其现状道路标高为4.29m，主要交叉口规划标高均为4.0m，周边土地利用规划标高在3.63~5.50m之间，人工水系最高水位为2.0m，设计行车速度为60Km/h。充分考虑交叉路网、平纵组合、土方平衡、排水顺畅、地下管线、节省投资、用地规划等因素，为了避免不当的平纵组合，构建出安全什么的行车平纵线形，根据2011版规范，整个项目2.98km路面共设9个变坡点，最小坡度为0.3%，最大纵坡1.142%，以满足排水要求。

在横断面设计时，必须考虑景观要求、远期交通量、道路衔接、沿路两侧用地规划等。新南路东段属于城市道路，且滨江新区定位为滨水园林城区，景观要求较高，同时随着地区经济的发展，未来交通量变化极大，必须为增加车道留下余地，同时还需要同新南路西段横断面衔接，因此采用2.5m（预留用地）+2.0m（人行道）+1.0m（绿化带）+3.0m（非机动车道）+4.5m（边分隔带）+15.5m（机动车道）+3.0m（中央分隔带）+15.5m（机动车道）+4.5m（边分隔带）3.0m（非机动车道）1.0m（绿化带）+2.0m（人行道）2.5m（预留用地）=60.0m（道路红线宽度）的标准横断面布置。

江门区气温变化不大，但考虑冬春季节容易受寒潮影响出现霜冻或低温阴雨天气，需要路面具有较好的伸缩性，路面采用矩形板块布局的形式，设置横向接缝和纵向接缝。由于新南路段交通负荷较大，横向接缝应当采用传力杆假缝形式进行处理，同时对路面与路肩之间的纵向接缝设置螺纹钢筋作为拉杆。此外，为了避免汛期雨水冲刷和渗水造成路面损害，还应当采用同接缝槽壁黏结力强、回弹性好，能适应板块收缩的填缝材料进行填缝处理，如硅酮、聚氨酯类填缝材料。

3.3 路基设计

由于本项目均为填方路基，根据2011版规范相关标准，应当优先采用砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，严禁采用强膨胀土、淤泥和有机土填筑路堤。对于渔塘、农田等浸水部分路基要禁止采用粉质土填筑，宜采用渗水性较好的土作为填料。桥涵台后和填控方交接处要设置过渡段，并采用碎石、砾类土、砂类土来填筑，同时采用分层压实的方法，保证压实度不低于96%。考虑全线道路填方高度大，且沿线多规划为居住用地和自然村，边坡防护宜采用草灌护坡进行临时防护，对于容易受洪水冲刷路段，则采用植物与浆砌片石结合的方式进行防护。

4 结束语

总的来说，在水泥混凝土路面设计时，应当详细分析地区地质、水文、气候特点，并根据公路等级和交通荷载强度，尤其是未来荷载强度发展趋势，严格按照2011版《新规范》设计公路结构组合、接缝、配筋等，避免无意中走进2002版规范的误区引用老标准进行设计，只有这样才能真正保证公路质量和使用寿命，提高其交通运输承受能力。