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【摘要】水泥混凝土路面具有强度高、承载能力强、刚度大，稳定性好，耐久性优良等优点，被越来越多的应用于公路及城市道路建设。本文结合多年的工作经验，对水泥混凝土路面设计进行了分析。
【关键词】水泥；混凝土；路面设計
引言
随着水泥混凝土路面的广泛应用，其设计问题受到了重视，在设计中有很多需要注意的地方，水泥混凝土路面设计，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气候、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。本文主要分析路面设计中需要注意的地方，以期望能够提高水泥混凝土路面的设计水平，提高路面的质量和延长其使用寿命。
一、水泥混凝土路面设计内容
普通水泥混凝土路面设计包括板块尺寸设计、接缝设计和板厚设计三部分。
板块平面尺寸设计：根据路面设计宽度，综合确定板块数目和每块板的宽度，一般按3～4.5m等宽取值，由纵缝分割。接缝设计：主要确定纵缝、横缝处的构造、布置和间距（如：胀缝间距等），纵缝种类主要有设拉杆平口纵缝、设拉杆企口纵缝等，横缝主要有假缝、加传力杆的假缝等。厚度设计：在板块尺寸和接缝设计之后，对水泥混凝土板块的厚度进行设计，是普通水泥混凝土路面设计的主要内容。设计理论涉及的参数很多，常采用试算方法，即固定其他参数，试取一个初始厚度计算板块疲劳应力，然后与材料抗折强度比较，小于材料强度的则减小厚度，直到刚好满足设计准则公式为止，否则增大板厚。
水泥混凝土路面的设计应包括面层类型选择与结构层组合设计，接缝构造、配筋和排水设计，各结构层材料组成设计，路面厚度计算，路面表面特性设计等。水泥混凝土路面结构应采用行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计指标。水泥混凝土面层应满足强度和耐久性的要求，表面应抗滑、耐磨、平整。面层宜选用设接缝的普通水泥混凝土。
二、水泥混凝土设计要点
1水泥混凝土路面设计总则
水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的功能和等级，结合当地气候、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环保要求等，通过综合分析确定。水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。
2 结构组合设计原则
2.1路基
路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。路床顶面的综合回弹模量值，轻交通荷载等级时不得低于40MPa，中等或重交通荷载等级时不得低于60MPa，特重或极重交通荷载等级时不得低于80MPa。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和上路床填料：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改善。季节性冰冻地区中湿类、潮湿类和过湿类路基，当冰冻深度达到路基的易冻胀土层时，在易冻胀土层上应设置防冻垫层或用不易冻胀土置换冰冻线深度范围内的易冻胀土；水文地质条件不良的土质路堑，应采取地下排水措施；填挖交界或新老路基结合路段，应采取防止差异沉降的技术措施。
2.2垫层
混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150mm。防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。
2.3基层
基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级、结构层组合要求和材料供应条件分别参照相关规范选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定砂粒基层湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路，宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水泥稳定。排水基层下应设置由水泥稳定粒料或者密级配粒料组成的不透水底基层，厚度一般为200mm。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。
承受极重、特重或重交通荷载的路面，基层下应设置底基层；承受中等或轻交通荷载时，可不设底基层。当基层采用无机结合料稳定类材料，且上路床由细粒土组成时，在基层下设置粒料类底基层。
基层采用无机结合料稳定类材料时，底基层宜选用小于0.075mm颗粒含量少于7%的粒料类材料。
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，层厚不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设置封层，封层可采用单层沥青表明处治或适宜的膜层材料等。当采用单层沥青表面处治时，层厚不宜小于6mm。
多雨地区，路基由底透水性细粒土组成的高速公路和一级公路或者承受极重或特重交通荷载的二级公路，宜设置由开级配沥青稳定碎石或开级配水泥稳定碎石组成的排水基层。排水基层下应设置由密级配粒料或水泥稳定碎石组成的不透水底基层。底基层顶面宜铺设沥青类封层或防水土工织物。各种基层和底基层的结构层适宜压实厚度，应按所选集料的公称最大粒径和压实效果的要求而定。基层或底基层的设计层厚超出相应材料的适宜压实厚度范围时，宜分层铺设和压实。硬路肩采用混凝土面层时，基层的结构与厚度应与车道相同。基层的宽度应比混凝土面层每侧宽出300mm（小型机具施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）。
2.4 面层
水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用设接缝、不配筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通等级的道路。普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位，纵缝间距3～4.5m，横缝4～6m，面层板长宽比不宜超过1.3。
水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。
各种混凝土面层的设计厚度应依据计算厚度加6mm磨耗层后，按l0mm向上取整。横向接缝的间距按面层类型和厚度选定：普通混凝土面层一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过1.30m，平面尺寸不宜大25m2；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6～l0m；钢筋混凝土面层一般为6～15m。
2.5 路肩
路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调，不应使渗入的路表水积滞在行车道路面结构内。路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。高速公路和一级公路以及承受极重、特重和重交通荷载等级公路，路肩铺面应采用与行车道路面相同的结构层组合和组成材料类型。其他等级公路，路肩铺面的基层和底基层应采用与行车道路面结构相同的材料类型和厚度。
路肩混凝土面层与行车道面层应设置拉杆相连，二者的横向缩缝应连通。行车道面层为连续配筋混凝土时，路肩混凝土面层的横向缩缝问距应为4.5m。
三、结束语
合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践经验。在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设计方案的比较。
【关键词】水泥；混凝土；路面设計
引言
随着水泥混凝土路面的广泛应用，其设计问题受到了重视，在设计中有很多需要注意的地方，水泥混凝土路面设计，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气候、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。本文主要分析路面设计中需要注意的地方，以期望能够提高水泥混凝土路面的设计水平，提高路面的质量和延长其使用寿命。
一、水泥混凝土路面设计内容
普通水泥混凝土路面设计包括板块尺寸设计、接缝设计和板厚设计三部分。
板块平面尺寸设计：根据路面设计宽度，综合确定板块数目和每块板的宽度，一般按3～4.5m等宽取值，由纵缝分割。接缝设计：主要确定纵缝、横缝处的构造、布置和间距（如：胀缝间距等），纵缝种类主要有设拉杆平口纵缝、设拉杆企口纵缝等，横缝主要有假缝、加传力杆的假缝等。厚度设计：在板块尺寸和接缝设计之后，对水泥混凝土板块的厚度进行设计，是普通水泥混凝土路面设计的主要内容。设计理论涉及的参数很多，常采用试算方法，即固定其他参数，试取一个初始厚度计算板块疲劳应力，然后与材料抗折强度比较，小于材料强度的则减小厚度，直到刚好满足设计准则公式为止，否则增大板厚。
水泥混凝土路面的设计应包括面层类型选择与结构层组合设计，接缝构造、配筋和排水设计，各结构层材料组成设计，路面厚度计算，路面表面特性设计等。水泥混凝土路面结构应采用行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计指标。水泥混凝土面层应满足强度和耐久性的要求，表面应抗滑、耐磨、平整。面层宜选用设接缝的普通水泥混凝土。
二、水泥混凝土设计要点
1水泥混凝土路面设计总则
水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的功能和等级，结合当地气候、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环保要求等，通过综合分析确定。水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。
2 结构组合设计原则
2.1路基
路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。路床顶面的综合回弹模量值，轻交通荷载等级时不得低于40MPa，中等或重交通荷载等级时不得低于60MPa，特重或极重交通荷载等级时不得低于80MPa。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和上路床填料：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改善。季节性冰冻地区中湿类、潮湿类和过湿类路基，当冰冻深度达到路基的易冻胀土层时，在易冻胀土层上应设置防冻垫层或用不易冻胀土置换冰冻线深度范围内的易冻胀土；水文地质条件不良的土质路堑，应采取地下排水措施；填挖交界或新老路基结合路段，应采取防止差异沉降的技术措施。
2.2垫层
混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150mm。防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。
2.3基层
基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级、结构层组合要求和材料供应条件分别参照相关规范选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定砂粒基层湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路，宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水泥稳定。排水基层下应设置由水泥稳定粒料或者密级配粒料组成的不透水底基层，厚度一般为200mm。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。
承受极重、特重或重交通荷载的路面，基层下应设置底基层；承受中等或轻交通荷载时，可不设底基层。当基层采用无机结合料稳定类材料，且上路床由细粒土组成时，在基层下设置粒料类底基层。
基层采用无机结合料稳定类材料时，底基层宜选用小于0.075mm颗粒含量少于7%的粒料类材料。
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，层厚不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设置封层，封层可采用单层沥青表明处治或适宜的膜层材料等。当采用单层沥青表面处治时，层厚不宜小于6mm。
多雨地区，路基由底透水性细粒土组成的高速公路和一级公路或者承受极重或特重交通荷载的二级公路，宜设置由开级配沥青稳定碎石或开级配水泥稳定碎石组成的排水基层。排水基层下应设置由密级配粒料或水泥稳定碎石组成的不透水底基层。底基层顶面宜铺设沥青类封层或防水土工织物。各种基层和底基层的结构层适宜压实厚度，应按所选集料的公称最大粒径和压实效果的要求而定。基层或底基层的设计层厚超出相应材料的适宜压实厚度范围时，宜分层铺设和压实。硬路肩采用混凝土面层时，基层的结构与厚度应与车道相同。基层的宽度应比混凝土面层每侧宽出300mm（小型机具施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）。
2.4 面层
水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用设接缝、不配筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通等级的道路。普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位，纵缝间距3～4.5m，横缝4～6m，面层板长宽比不宜超过1.3。
水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。
各种混凝土面层的设计厚度应依据计算厚度加6mm磨耗层后，按l0mm向上取整。横向接缝的间距按面层类型和厚度选定：普通混凝土面层一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过1.30m，平面尺寸不宜大25m2；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6～l0m；钢筋混凝土面层一般为6～15m。
2.5 路肩
路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调，不应使渗入的路表水积滞在行车道路面结构内。路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。高速公路和一级公路以及承受极重、特重和重交通荷载等级公路，路肩铺面应采用与行车道路面相同的结构层组合和组成材料类型。其他等级公路，路肩铺面的基层和底基层应采用与行车道路面结构相同的材料类型和厚度。
路肩混凝土面层与行车道面层应设置拉杆相连，二者的横向缩缝应连通。行车道面层为连续配筋混凝土时，路肩混凝土面层的横向缩缝问距应为4.5m。
三、结束语
合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践经验。在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设计方案的比较。