浅谈砌块路面设计与破坏分析.pdf

2015年7月第7期
城市道桥与防洪
道路交通
浅谈砌块路面设计与破坏分析
彭小东,刘望坤
(中国市政工程西南设计研究总院,四川成都610081)
摘要:砌块路面越来越多的应用于城市道路的路面,目前对此类路面的设计砌块路面尚无公认的设计理论和方法,也缺少相
关的系统的规范和规定。为此,根据近几年的设计经验,浅谈砌块路面的设计与应用,并以西南地区某砌块道路为例,分析砌块路
面的破坏原因,探讨处理方法,有关经验可供相关专业人员参考。
关键词:砌块路面;设计;破坏分析
中图分类号:U416.215
文献标志码:A
文章编号:1009-7716(2015)07-0039-03
0引言
2.9倍块体厚度的碎砾石代替砌块层,或以1.1
1.5倍砌块厚度的密级配沥青混凝土层作为砌块
砌块路面是建造成本最低、板厚最薄、使用寿层的等效层;二是认为砌块层的相对强度系数为
命最长、养护最便捷、养护费用最省、最古老、最环1.02~1.08;三是采用16cm厚度的沥青混凝土代
保、最美观的中、高级路面结构形式,是目前已知的替砌块层和砂垫层,沿用以层状弹性体系理论为
最节约资源和能源、减排、减碳、可持续发展的路基础的沥青路面设计方法。但是因为砌块路面的
面结构形式。砌块路面在我国已有几于年的历史,顶层是离散和不连续的,在世界各地进行的试验
改革开放后,随着我国水泥混凝土路面和沥青混表明,砌块路面对交通的反应方式在某种程度上与
凝土路面技术的发展,砌块路面在我国使用得越传统意义上的柔性或刚性路面的反应不同。砌块
来越少;近年来,随着随着城市的发展,为了满足层间荷载扩散性主要取决于其各个组成部分之间
城市景观要求,砌块路面又开始越来越多的应用的相互作用,所以在实际应用中,一般利用传统的
于城市道路的路面。特别是景观道路。但是目前对经验设计模型,比如材料类型和不同结构层的层
此类癸路面的设计还缺少相关的规范和规定,也无现厚根据经验来选择
行的计算方法可遵。本文简要闻述砌块路面的设
计方法,并以西南地区某砌块道路为例,分析砌块
2砌块路面破坏实例分析与对策
路面的破坏原因,探讨处理方法。
2.1路面现状
砌块路面设计方法1到
西南地区某道路路面,车行道路面结构采用
刨除原有旧路面层后,加铺30cm级配碎石+15cmC15
虽然砌块道路已应用了几于年,然而砌块路混凝土垫层+5cm花岗石面砖,花岗石面砖尺寸
面优势并没有得到充分的挖掘,其设计理念并没为长×宽x高=30cmx15cmx5cm。花岗石面砖
有完全成熟,砌块路面尚无公认的设计理论和方与C15混凝土垫层之间用水泥砂浆粘结。
法,目前砌块路面结构的分析方法有弹性层状理
道路于2013年投入使用,服务一年后局部路
论、有限元方法和板的破裂理论。层状弹性理论是段出现路面面板与水泥砂浆发生松动脱离,路面
将砌块层和砂垫层等效为一个各向同性的均匀体面板断裂、路面沉陷等病害(见图1、图2),钻心取
材料,虽然对砌块层间的荷载扩散能力有所扩大,样发现基层基本完整
但仍是设计中通常采用的设计方法。所以《城镇道
路路面设计规范》CJ169-2012(以下简称“规范”)
中建议通过修正沥青路面设计方法进行设计。修
正方式有三种:一是采用等效层的方法,以2.1
收稿日期:2015-03-18
作者简介:彭小东(1982-),男,重庆彭水人,工程师,从事道路工程
设计工作。
图1路面破坏现状
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泥混凝士基层的砌块路面,应按水泥混凝土路面
设计方法,在确定水泥混凝土板厚度后,应按式
(1)计算
h、=haxb
式中:h一砌块路面块体厚度(mm);
h一水泥混疑土板厚度(mm);
b-一换算系数可取0.5~0.65,采用的砌块
图2面层破坏处钴孔取芯图
面积尺寸较小时取低值,采用的砌块
2.2路面破坏分析
面积尺寸较大时取高值。
根据堄场调査及分析,发现本道路存在以下
如按照混凝土垫层厚度为15cmn计算,则花岗
几个方面的问题
石面传的厚度应为7.5~9.75cm。且规范要求石村
(1)路面类型
砌块的实用性及最小厚度宜符合表1要求。
根据《规范》及相关经验,发现有如下几点问
(4)车行道路面结构
题:砌块路面适用于支路、广场、停车场、人行道与
花岗岩面砖+15cmC15素混凝土+30cm级配
步行街。这些街道都有一个共同的特点,卸机动车碎石+压实路基。
流量不大,行车速度较慢。而本道路位于商业中
结构分析:15cmC15素混凝土作为持力层,相
心,是南北方向的交通干道,同时随着这几年汽车对于路面结构稍显薄弱,虽然目前C15混凝土垫
保有量迅猛增加,导致通过本道路的交通量很大,层还未破坏,但是对于路面的使用寿命有很大的
并且通过现场调查发现,本道路还有大型公交通影响;建议混凝土厚度为20cm,标号等级不小于
过。大量交通的重复荷载作用,使得路面破坏。
C30级,28d抗折强度不小于4.5MPa,这样既能
(2)面砖接缝
保证路基的强度,避免道路面层受到车行荷载的
本道路采用的是水泥混凝土摯层上铺设花岗作用发生破坏,又能延长路面的使用寿命。
石面砖,面砖与垫层之间采用水泥砂浆粘结。花岗
(5)铺筑工艺
石面砖、水泥砂浆以及混凝上墊层这三者中,由于
砌块路面的铺筑工艺一般有编织形、人字形
面砖与水泥混凝土垫层的抗压强度以及抗剪强度延伸形等(见图3~图5),本道路花岗石面砖采用
相对水泥砂浆来说都较高,所以在汽车荷载作用的是延伸型铺筑,且采用的是未有错缝的延伸型,
下,最具破坏力的是面砖底的拉应力,由于面砖底有研究表明,三种铺设方式中,采用人字形铺设时
与混凝土之间存在一层抗拉强度较小的水泥砂传递到基层的应力最小,而延伸铺设时传递到基
浆,故最先破坏的即是水泥砂浆层。同时,由于汽层的应力最小。人字形铺设,块的安排使块之间的
车对路面的冲击力是随着车速的增大而增大,路相互作用更加有效,一个块的旋转和位移影响路
面不平整度的增加而恶化。本道路是一条主干道、面上更多的块。因此,比延伸式铺设拥有更多的块
车速较快,刹车也很频繁,面砖接缝的存在不可避分担载荷。
免的造成平整度较差,这样就加大了汽车对路面2.3对策
的冲击力,容易造成水泥砂浆的脱落、面砖松动。
根据前面分析,要解决该道路病害,应该从以
面砖松动后,在汽车荷载、雨水侵蚀、冷热不均等下几个方面进行
各种因素的共同作用下发生剥落。
(1)更换路面类型,采用沥青混凝土或者水泥
(3)面砖尺寸
混凝土面层。
现状5cm厚花岗岩面砖(长30cm、宽15cm、
(2)更换粘结材料:如采用现状路面结构类
厚5cm),作为路面直接受力层。根据《规范》,对水型,建议将普通水泥砂浆更换成环氧树脂水泥砂
表1石材砌块常用尺寸表
常用尺寸/mm
道路类型
500×500
600×600
100×100
300×300
300×500
400×600
400x800
600×8OO
支路、广场、停车场
100