一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构

技术领域

本发明涉及路面施工领域，特别是涉及一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构。

背景技术

目前山区公路石质路堑段通常采用超挖形成路槽，再铺设半刚性基层沥青路面结构。半刚性基层虽然是目前国内广泛应用的结构形式，但由于车辆荷载及环境因素影响，特别是温度和湿度的变化因素，半刚性基层极易产生收缩、开裂，并且裂缝向上传递，导致半刚性基层路面出现反射裂缝，尤其是在高温和多雨地区，反射裂缝现象更加显著，继而降低了沥青路面的使用寿命。石质路堑段因设置半刚性基层开挖路槽，把强度较高的石方挖掉必然导致开挖量增加，造成资源浪费且施工成本高，施工进度缓慢等问题，也不能满足“双碳”高质量发展要求。另外，一方面由于路堑段石质路床透水性差，路面结构层内的渗水因车辆荷载的“泵吸”作用极易导致路面损坏，在高温多雨地区易产生唧浆，致使半刚性基层脱空；另一方面石质路堑段通常纵坡较大，上坡段行车速度缓慢，易产生车辙、拥包等病害。

发明内容

本发明的目的是提供一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构，以解决传统石质路堑段路面结构所存在的抗疲劳破坏能力差、使用寿命短、石方开挖量大、碳排放量多等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构，包括倒装式路面结构，所述倒装式路面结构包括由下至上依次层铺的石质路床、级配碎石垫层、沥青大碎石层和沥青面层。

可选的，所述石质路床开挖后，表面坑槽深度不大于15cm。

可选的，所述沥青面层包括上下依次设置的沥青上面层和沥青下面层；所述沥青面层的横向两侧还设置有路缘石。

可选的，所述沥青面层的上表面设置有路拱横坡，路拱横坡度为1％～2％。

可选的，还包括道路排水系统，所述道路排水系统包括：

横向排水盲管，埋设于所述级配碎石垫层内，并沿所述倒装式路面结构的横向铺设，且所述横向排水盲管的横坡度与所述沥青面层的路拱横坡度相同；

排水沟，设置于所述倒装式路面结构的横向两侧，并沿所述倒装式路面结构的纵向延伸，所述横向排水盲管的两端分别与位于所述倒装式路面结构的横向两侧的两所述排水沟相连。

可选的，所述级配碎石垫层内靠近底部的位置，沿所述级配碎石垫层的纵向间隔布置有多根所述横向排水盲管，任意一根所述横向排水盲管均与所述排水沟相连。

可选的，所述排水沟包括上下布置的空腔层和碎石层，所述空腔层与所述沥青面层上表面衔接，能够接收来自所述沥青面层上表面的路表水；所述碎石层内靠近底部的位置埋设有沿所述倒装式路面结构的纵向延伸的纵向排水盲管，所述横向排水盲管的端部与所述碎石层或所述纵向排水盲管连通。

可选的，所述纵向排水盲管沿所述倒装式路面结构的纵向进行坡度设置。

可选的，所述排水沟通过浆砌片石砌筑而成，所述排水沟包括上下分隔的上层腔和下层腔，所述上层腔作为所述空腔层，且所述上层腔顶部与所述倒装式路面结构的上表面平齐；所述下层腔内填充碎石形成所述碎石层。

可选的，所述空腔层的顶部敞口，且敞口处铺设有预制盖板，所述预制盖板上开设有供路表水流入所述空腔层的通孔；或者，所述预制盖板的沿路面纵向的边缘设置凹口，任意相邻两所述预制盖板的相邻边缘的所述凹口对接，形成供路表水流入所述空腔层的盖板缝隙。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构，基于“强基、薄面、稳土基”的结构设计思想，对石质路堑段路面结构进行设计，充分利用了石质路床强度高、回弹模量大的特性，在沥青层与石质路床层之间铺设回弹模量相对较小的柔性基层，使之处于回弹模量较大的沥青面层与石质路床之间，形成倒装式路面结构，不但能降低石质路堑段石方开挖量，节约资源，降低造价，而且减少了反射裂缝的发生，可保证路面结构受力合理，从而延长路面使用寿命。

在本发明公开的一些技术方案中，路面路拱坡度的设置，配合合理的排水系统，不仅可快速排除路表水，还可及时将路面结构地下级配碎石垫层处的积水排出，从而减少水温对路面结构稳定性的影响，提高路面结构抗疲劳破坏能力，从而进一步延长路面使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构的整体结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图2的B-B剖面图。

其中，附图标记为：

100、石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构；

1、石质路床；2、级配碎石垫层；3、沥青大碎石层；4、沥青面层；41、沥青上面层；42、沥青下面层；5、横向排水盲管；6、排水沟；61、空腔层；62、碎石层；63、预制盖板；64、盖板缝隙；7、纵向排水盲管；8、路缘石。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的之一是提供一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构，以解决传统石质路堑段路面结构所存在的抗疲劳破坏能力差、使用寿命短、石方开挖量大、碳排放量多等问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图3所示，本实施例提供一种石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构100，其主要包括由下至上依次层铺的石质路床1、级配碎石垫层2、沥青大碎石层3和沥青面层4。其中，级配碎石垫层2所用级配碎石的粒径范围根据不同的道路等级是不同的，对高速公路和一级公路级配碎石粒径范围可为0.075mm～31.5mm，二级及二级以下公路级配碎石粒径范围可为0.075mm～37.5mm，施工前需进行配合比试验确定各种粒径组成；沥青大碎石层3所用沥青大碎石的公称最大粒径为37.5mm，最大粒径为53mm。该路面结构是将级配碎石和沥青大碎石作为柔性基层，用于沥青面层4与石质路床1之间，作为应力消散层，可有效解决传统半刚性基层的反射裂缝，进而延长路面结构的使用寿命。沥青大碎石层3作为疲劳层不仅起到抗疲劳作用，同时还起到向上过渡作用；级配碎石垫层2中的级配碎石属于散粒结构，具有良好的塑性变形性能，并具有一定的抗压强度，但拉应力、拉应变无法传递，因而级配碎石垫层2可作为应力消散层，不仅吸收基层开裂所释放的应变能，而且裂缝尖端无法在级配碎石垫层2形成应力集中，从而达到防裂效果。此外级配碎石垫层2还可作为整平层，填补石质路床1开挖造成的凹凸不平的表面，同时还具有完善路面结构排水系统的作用，避免水分积聚在石质路床1表面冲刷基层。因此，在石质路床1顶面铺设一层良好的级配碎石，对路面结构受力性能及排水起到重要的作用。上述路面结构，取消了传统的半刚性基层，具有节约工程材料，降低工程造价，减少碳排放量等优点，符合绿色、低能发展的要求。

本实施例中，如图1和图2所示，沥青面层4包括上下依次设置的沥青上面层41和沥青下面层42；沥青面层4的横向两侧还设置有路缘石8。

实际应用中，根据石质路堑段路面标高确定石质路床1顶面设计标高，进行石质路床1开挖爆破，开挖后，路床表面坑槽深度控制在15cm之内(即路床表面允许形成坑槽，或高低起伏不平，但路床表面的最大起伏程度控制在15cm之内)，开挖后对石质路床1进行清理检查，确保石质路床1的均匀性、稳定性和平整性；在石质路床1顶面铺设一层设计好的级配碎石垫层2，进行压实、变形检验，级配碎石质量应满足设计要求；在铺好后的级配碎石垫层2上部铺设沥青大碎石作为疲劳层(即沥青大碎石层3)，最后在沥青大碎石层3上方依次铺设由中粒径沥青混凝土构成的沥青下面层42和由细粒径沥青混凝土构成的沥青下面层41。可依据《沥青混凝土路面设计规范》确定级配碎石垫层2厚度。

本实施例中，沥青面层4的上表面设置有路拱横坡，路拱横坡度i一般为1％～2％，路拱横坡的设置，方便及时将路表水排至路面结构两侧。作为优选方案，路拱横坡度i一般设置为1.5％～2％。

本实施例中，石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构100中还设置了道路排水系统供地下水排水，该道路排水系统包括横向排水盲管5、排水沟6和纵向排水盲管7，横向排水盲管5埋设于级配碎石垫层2内，并沿倒装式路面结构的横向铺设，且横向排水盲管5的横坡度与沥青面层4的路拱横坡度相同；一般情况下，在级配碎石垫层2内靠近底部的位置，沿级配碎石垫层2的纵向间隔布置有多根横向排水盲管5。排水沟6设置于倒装式路面结构的横向两侧，并沿倒装式路面结构的纵向延伸，任意一横向排水盲管5的两端均分别与位于倒装式路面结构的横向两侧的两排水沟6相连。上述排水沟6包括上下布置的空腔层61和碎石层62，空腔层61与沥青面层4的上表面衔接，能够接收来自沥青面层4上表面的路表水，并将其排出；碎石层62内靠近底部的位置埋设有沿倒装式路面结构的纵向延伸的纵向排水盲管7，横向排水盲管5的端部与碎石层62或纵向排水盲管7连通。

作为优选方案，纵向排水盲管7沿倒装式路面结构的纵向进行坡度设置。

作为优选方案，本实施例中，排水沟6通过浆砌片石砌筑而成，排水沟6包括上下分隔的上层腔和下层腔，上层腔作为空腔层61，且上层腔顶部与倒装式路面结构的上表面平齐衔接，上层腔一般在顶部设置供路表水流入空腔层61的通孔；下层腔内填充大粒径碎石形成碎石层62。上述排水沟6整体采用浆砌片石砌筑而成，包含上层腔和下层腔之间的间隔结构。

本实施例中，空腔层61的顶部敞口，且敞口处铺设预制盖板63，以实现排水沟6表面的封闭。一般情况下，可在预制盖板63上直接开设供路表水流入空腔层61的通孔；也可在预制盖板63的沿路面纵向的边缘设置凹口，多个预制盖板63沿排水沟6的纵向排布时，任意相邻两预制盖板63的相邻边缘的凹口即可对接，形成盖板缝隙64，该盖板缝隙64即作为供路表水流入空腔层61的通孔。作为优选方案，本实施例采用形成盖板缝隙64的方式，实现路表水向空腔层61的导入。

地下水受水压影响或地表水顺着中隔带绿化土壤下渗，或沿路面裂缝渗入到路床顶面1的级配碎石垫层2处，在级配碎石垫层2底部沿纵向每隔一段距离设置一道横向排水盲管5；道路两侧设置排水沟6，排水沟6分两层设置，上部中空，下部铺设大粒径碎石形成碎石层62，碎石层62底部埋设纵向排水盲管7，纵向排水盲管7的纵坡度按路面纵坡或实际地形情况进行坡度设置，以利于排水管中的水快速排出。排水沟6用浆砌片石砌筑可防雨水冲刷，排水沟6下方形成渗水盲沟，排水沟6顶部沿道路纵向铺设多个预制盖板63，每个预制盖板63上均预留有盖板缝隙64，供路面水流入空腔层61内排出。横向排水盲管5与排水沟6下部的碎石层62相互连通，存留在级配碎石垫层2处的渗流水可通过横向排水盲管5流到两侧排水沟6下部的碎石层62中，再通过纵向排水盲管7排出。横向排水盲管5和纵向排水盲管7须具有较高的表面渗水能力和内部通水能力，并具有较高的抗压能力，能够承受上部路面荷载。横向排水盲管5和纵向排水盲管7具体可采用软式透水管，材质由高碳钢丝、不织布过滤层和合成聚酯纤维组成。

路面，即沥青面层4的上表面设置有路拱横坡，路表水可沿沥青面层4表面的路拱横坡流入到道路两侧，并从排水沟6顶部的盖板缝隙64中流入到排水沟6，并沿排水沟6纵向排出。

本技术方案提出的石质路堑段倒装式沥青混凝土路面结构100，解决了如下技术问题：

(1)解决了传统路面结构石方开挖量大、碳排放量多的问题

传统道路设计路面结构采用全线统一的设计方法，在较厚的半刚性基层上铺设沥青混凝土，在石质路堑段，为了铺设半刚性基层需开挖较深的路槽，通常采用爆破方法进行石方开挖，增加了石方的开挖量和碳的排放量，不符合绿色低碳发展要求。

本方案基于“强基、薄面、稳土基”的结构设计思想，对石质路堑段路面结构进行设计，充分利用了石质路床强度高、回弹模量大的特性，在沥青层与石质路床层之间铺设回弹模量相对较小的柔性基层，使之处于回弹模量较大的沥青面层与石质路床之间，形成倒装式路面结构，不但降低了石质路堑段石方开挖量，而且减少了碳的排放量，有利于节约资源，降低造价，提升施工效率。

(2)解决了水温稳定性问题

传统半刚性基层大部分在使用7～8年甚至更短时间出现结构性破坏，主要是由于受水和温度的影响，半刚性基层极易产生收缩、开裂，并且裂缝向上传递，导致半刚性基层路面出现反射裂缝，加上半刚性基层与沥青层间粘结性较差，基层透水性差，路表积水对荷载比较敏感，在高温多雨地区易产生龟裂、车辙、拥包等早期病害。另外若水不及时排出而长期存在于结构层内，在温度持续较低的环境中会产生冻融病害问题，在反复车辆荷载作用下结构层易产生唧浆、坑槽等病害。

本方案利用石质路堑段的石质路床强度较高，弹性模量大，可替代半刚性基层，在沥青层与石质路床间加铺级配碎石，使之形成倒装式路面结构，能有效解决半刚性基层的反射裂缝问题，并在碎石层处设置合理的排水措施，使存留在石质路床上的水能及时排除，减小了水温稳定性对路面结构的危害。

(3)解决了石质路堑段传统半刚性基层路面结构寿命短的问题

采用传统的半刚性基层设计，在强度高的石质路床上再铺一层较厚的半刚性基层，浪费工程材料，更重要的是半刚性基层与面层连接性较差，基层透水性弱，易产生反射裂缝，且荷载比较敏感，尤其是在石质路堑纵坡较大路段，由于上坡路段行车速度缓慢，宜产生车辙、拥包等病害。

而本方案将级配碎石和沥青大碎石设在石质路床与沥青层之间作为柔性基层，不仅可有效防止和减少沥青面层反射裂缝的产生，还能起到路面结构排水的作用。通过对级配碎石进行合理的结构设计，石质路堑段倒装结构能较好的承受重交通荷载的疲劳作用，从而延长石质路堑段沥青路面结构的使用寿命。

上述可知，本技术方案基于“强基、薄面、稳土基”的结构设计思想，对石质路堑段路面结构进行设计，充分利用了石质路床强度高、回弹模量大的特性，在沥青层与石质路床层之间铺设回弹模量相对较小的柔性基层，使之处于回弹模量较大的沥青面层与石质路床之间，形成倒装式路面结构，不但降低石质路堑段石方开挖量，节约资源，降低造价，而且减少了反射裂缝的发生，可保证路面结构受力合理。同时设置合理的排水系统，可及时将级配碎石垫层处的积水排出，减少水温对路面结构稳定性的影响，提高路面结构抗疲劳破坏能力，从而延长路面使用寿命。因此研发一种适用于石质路堑段的倒装式排水型沥青混凝土路面结构具有重要的意义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。