浅析农村公路材料选择与结构分析

摘要:水泥混凝土路面由于其施工简便、适应荷载能力强、需要养护维修少，在农村公路中广泛应用。通过对农村公路常用结构层材料的分析，指出水泥混凝土路面各层合理的厚度，从而提出农村公路合理的结构。

关键词:农村公路；材料选择；结构分析

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

农村公路是公路网的重要组成部分，是干线公路交通量的主要来源，也是农村最重要的基础设施之一。近年来，随着我国农村建设的深入开展，农村公路掀起了巨大的建设浪潮。我国农村公路里程巨大，结构形式多样，但为尽量降低工程造价，应尽量采用当地的材料，需要针对具体的情况进行合理路面结构材料、适宜的结构组合与层厚确定，从而降低公路使用寿命内的工程费用、改善路面的使用品质。

1 农村公路路面常用结构层材料及厚度分析

1.1 路面材料及其厚度分析

水泥混凝土路面具有较好的板体性和较高的抗弯拉强度，可显著提高面层抵抗行车荷载疲劳破坏能力，而且施工工艺较简单，是农村公路常用的路面形式。通常用一层式普通水泥混凝土现浇的水泥混凝土面板结构，面层总厚度一般在20～24cm。

1.2 路面基层材料及其厚度分析

农村公路常用的基层材料主要有水泥稳定类和二灰稳定类，水泥稳定类的早期强度比二灰稳定类的早期强度高很多。由于二灰稳定类的早期强度相当低，如果二灰稳定类基层养生结束就铺筑沥青面层并很快开放交通，则可能使路面结构产生程度不一的损伤。

水泥稳定粒料及石灰粉煤灰稳定粒料都具有收缩性小、表层不易软化、抗冲刷能力强等特点，因此，从消除半刚性基层表层软化来说，稳定粒料不需要有多大厚度。从消除冲刷唧浆现象来说，主要由稳定混合料本身的抗冲刷能力决定，但稳定粒料基层的厚度对其下稳定细料土底基层的抗冲刷有影响。而且由于稳定细粒土的收缩性大,还需要考虑底基层产生收缩裂缝的可能性[1]。因此，半刚性基层的最小厚度应是20cm～25cm，在重载车辆比例大和超载车辆多的特殊道路上，半刚性基层的合适厚度则可能需要25cm～30cm。

级配碎砾石也是比较好的路面基层材料，它既可直接作为基层，也可设置在沥青路面半刚性基层之上作为上基层或过渡层。但级配碎石基层刚度与强度低于半刚性基层，铺筑在较好基础之上时又有较高的抗压强度和较小的变形累积。采用具有一定厚度和严格级配要求的优质级配碎石作为上基层、半刚性材料作为下卧基层的这种上柔下刚式“组合基层”，既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点，又在很大程度上克服了半刚性路面的缺点。在确定级配碎石层的厚度时，既要考虑道路的等级，也要考虑材料的来源和价格。如果道路等级低，碎石来源较丰富，则碎石材料层可以厚一些，否则应减薄，满足“规范”要求的最小厚度（8cm）要求，一般取值为10cm或15～20cm。

其它基层类型还有石灰粉渣碎石、填隙碎石、未筛分碎石、片石、天然级配砂砾、泥灰结石、碎石灰土等。另外,沥青稳定集料也可以做基层或做半刚性基层的上的柔性上基层，用于较高等级公路底基层的水泥稳定土、二灰土、石灰土等也可直接用于低等级公路的基层。在路面结构组合设计中，考虑方便施工操作与保证结构作用，沥青稳定碎石基层的适宜厚度为8～10cm，级配粒料基层的适宜厚度为15～20cm，多孔隙水泥稳定碎石排水基层的适宜厚度为10～14cm，沥青稳定碎石排水基层的适宜厚度为8～10cm。

1.3 路面底基层材料与厚度分析

设置底基层的目的在于分担承重作用减薄基层厚度、使分散到土基表面的应力应变处于土基的弹性变形范围并尽量小，而且使用底基层可以充分利用地方材料，减少基层造价[2]。所以，选择底基层、垫层以及轻交通道路基层的材料时应尽量做到就地取材。底基层可选择的材料有水泥土、石灰粉煤灰土、石灰土、级配碎(砾)石、填隙碎石、天然砂砾以及工业废渣材料等。在粒料丰富的地区，底基层宜采用与基层相同的半刚性材料，也可以采用稳定细粒土做底基层。在有粉煤灰的地区宜采用二灰土、二灰砂或二灰做底基层。在砂砾丰富的地区，也可以采用砂砾底基层。为便于碾压，底基层最小厚度一般为15～20cm。对于沥青路面而言，由于底基层材料性能不太好，所以不能过多替代基层，因而一般不宜过厚。

2 基层与面层的结构组合分析

面层是公路直接服务于交通车辆荷载的结构，其与基层和底基层组合成一个整体。在考虑面层类型时，要根据气候条件、交通量大小、累计轴载次数、基层底基层结构类型、土基类型以及当地的经济适用条件来综合确定[3]。

水泥混凝土路面虽然对基层的分担荷载能力不作要求，但它需要基层具有一定的模量、有较均匀的强度支撑和良好的水稳定性。因此，水泥混凝土路面应要求其基层尽量采用水稳定性好的半刚性碎石基层结构，也可考虑在水泥混凝土板与半刚性碎石层之间铺筑排水性好且结构稳定的大空隙的沥青稳定碎石、水泥稳定碎石或高级级配碎石结构。对于直接在旧有的碎石灰土或泥灰结碎石老路上铺筑水泥混凝土板的做法不应予以推荐，受水影响较大的细粒土将有可能影响水泥混凝土板的支撑均匀性，从而可能造成水泥混凝土路面的过早破坏；但对于通村交通量较小、老路碎石层中细粒土含量较少、甚至有沥青表层铺装的情况，也可直接在其上铺筑水泥混凝土板。

在水泥混凝土路面结构组合设计中，基层承受水泥混凝土板传递的荷载扩散应力作用，既要满足路面结构整体强度要求，又要方便施工操作。地基刚度在一定范围内变化对混凝土板内的应力状况影响不大，在通常情况下混凝土路面无需设置较厚的基层。根据经验，基层与底基层(垫层)的厚度一般以接近20cm为宜。稳定类材料基(垫)层厚度过薄很可能造成该层板体性差，强度和耐久性难以保证。道路使用状况调查结果也表明，稳定类基层设计厚度不超过15cm的混凝土路面，在施工变异性较大时容易出现不同程度的早期破坏。按以上所述并考虑现有施工水平，对一般的稳定类材料基层厚度推荐采用18～20cm，粒料类基层厚度也宜取18～20cm，贫混凝土基层厚度一般不宜小于15cm。气候条件差、交通等级较高时取高值，气候条件较好、交通等级较低时可取低值。为便于施工碾压，一般要求基层厚度至少大于15cm。

3 结论

水泥混凝土路面具有施工简便、适应荷载能力强、需要养护维修少等众多优点，在农村公路中广泛应用。但为尽量降低工程造价，应尽量采用当地的材料，需要针对具体的情况进行合理路面结构材料、适宜的结构组合与层厚确定， 通常可以采用总厚度在20～24cm的一层式普通水泥混凝土，基层选用无机结合料稳定粒料或者级配粒料，厚度在15～25cm，当设置底基层时，可以采用级配粒料或者无机结合料稳定土或粒料，厚度一般为20cm。

参考文献：

[1] 李合庆. 农村公路改造工程浅析[J]. 吉林交通科技,2010(30):18～20.

[2] 赖金泉. 山区农村公路施工设计探讨与实践[J]. 交通企业管理, 2009, 23( 3) :48～49.

[3] 毛学功,冷廷. 农村公路路面施工工艺与技术[J]. 筑路机械与施工机械化,2009(7):23～26.