刍议沥青路面结构设计

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文发布时间：2012-09-11 09:31:50浏览：次

　　摘要：随着国民经济快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，道路交通量增长常常超过预期，高速公路路面在车辆荷载的作用下和气候、水文等自然因素的影响下，部分道路在很短的时间内便出现了较为严重的破损现象，严重影响了公路的服务能力，且对交通安全和环境保护有很大的影响。因此，认真研究沥青路面结构设计是问题。本文从公路结构设计的现状分析，着重对路面结构的设计做了一定的探讨。
　　关键词：沥青，路面，结构设计
　　引言：质量是工程建设的永恒主题。沥青混凝土路面具有良好的延展性、稳定性和较好的耐久性以及行车舒适性，是柔性道路工程中较为理想的材料。具有坚实、耐久、平整、防渗、耐疲劳的性能和良好高低温稳定性的道路结构，在高速公路建设中被广泛采用。但由于交通需求日益增大，以及车辆超载等种种原因，很多路面仍未达到设计年限而发生的早期破损现象，影响了公路的使用性能和增加了维护维修成本。
　　一、沥青路面道路中地常见问题
　　1、道路结构设计不规范
　　我国是世界上较早采用弹性层状体系进行路面结构设计的国家之一，亦处于世界的最先进水平。然而“先进的方法、悠久的历史”并不能保证道路的设计能够满足实际使用要求。由于道路结构设计不同于房屋建筑结构的安全隐患，而是经由长久的累积疲劳荷载产生的损坏。很多设计人员并不进行详细的现场调查和勘察，而千篇一律地使用规范、或图集的推荐参数。随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂、损坏。
　　2、施工管理不到位成是道路使用性能的主要原因
　　在沥青路面建成不久，在当年或者1-2年沥青路面就发生程度不同的车辙、坑洞、唧浆、松散脱落等早期损坏，许多损害亦归功于水损害及疲劳破坏产生。这些损坏最直接的原因是施工质量不到位或路基养护不到位造成。这些工程大部分经过维修养护或者局部铣刨重修能在短时间内逐渐趋于相对的稳定，但却治标不治本。这种类型的早期损坏经常与管理上抢工、偷工偷料、离析、摊铺时温度太低、压实不到位、排水设计不合理有关，而且与严重的超限超载车辆通过、路基变形也有关系。这些工程施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求，路面强度明显不能满足设计行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的碾压下，沥青路面很快开裂，水通过裂缝渗入路基后，道路很快遭到破坏。
　　3、路面地早期损坏造成道路的使用不便及极大的经济损失。
　　当路面设计由于种种因素不能达到要求的设计年限，出现了路面脱落、坑洞、路基变形平整度下降时，将严重影响行车的安全及舒适性。且由于薄弱环节产生后，导致道路受力不均匀，加速了道路的破坏。再由于表层路面沥青保护层的破损使得路面结构层直接受到水、风沙的侵蚀，在与路面行车荷载的综合作用下，使得道路维修经常是“开膛破肚”式的大修，即不仅仅对沥青面层维修，还必须同时维修基层甚至底基层。这种大修不仅成本很高，而且对工程所在地的交通、环境影响很大。
　　二、在路面设计中必须综合考虑以上因素，把好设计质量。
　　道路设计质量是工程质量的基础和前提。路面结构设计是道路设计实际工作中的重要内容。路面结构设计一定要从实际出发，对当地的地质、水文、气候、特别是交通量、进行认真调查研究，再综合各种相关地影响因素，选择多种路面结构、材料进行组合对比，必要时进行现场检测和做试验段。在实际设计中我们应把握以下几点：
　　1、必须遵守沥青路面设计原则，做好前期调查。
　　积极现场调查和收集工作，做好交通荷载分析和预测，按照全寿命周期成本进行设计是沥青路面设计工作的开始和前提。交通荷载的预测也是很重要的，而合理的预测必须充分调查周边人文、社会环境，以及道路所处的位置和地位。此外充分掌握沿线路基土质、路基的干湿类型、路基承载力以及周边地区常用的原材料，常用的路面结构都是十分重要的内容。对多年冻土、沙土、盐碱土、膨胀土等特殊土质必须现场实际试验、调研，特殊处理。
　　2、严格明确材料要求及细部做法
　　沥青路面结构指采用道路石油沥青作为其道路面层的柔性道路结构，然而石油沥青及沥青混凝土品种多样，而改性沥青却适用于交通量较大或重要的道路的粘层、稀浆封层、表面处治、微表处等。严格明确地指明设计所采用的沥青及其它道路材料才能准确地表达设计意图及为施工、监理，甚至建设方的管理工作提供依据。此外，准确地描述细部做法及做法选用的设计意图亦是为施工提供了实际的指导性意义。如：由于现场路基标高处于地下水位附近时，需要设计碎石/灰土垫层，设计原因及设计做法应在设计文件中详细阐述。
　　3、加强路面结构整体强度
　　整体强度不足也是引起沥青混凝土面层产生过早坏损的直接原因，要保证整体强度，就必须首先保证各结构层的强度及稳定性。
　　首先，路基是路面的依托，是道路结构中的主要承力结构。路基的强度和稳定是保证路面结构强度和稳定的基础条件，因此必须要求路基的密实、均匀、稳定。这就必须对路基的压实度、路基填料、路基处理措施在设计文件中提出具体的要求及做法。同时必须考虑雨水、温度、阳光、风力对道路路基的影响，包括对路基施工过程的影响。如：多雨地区的土质路基路段，必须注意填挖方地区的排水设计，同时土质路基的干湿类型应按照潮湿路段进行设计。
　　其次，路面结构设计是道路设计的重点，其结构厚度取值必须根据测算交通量、路基回弹模量等前期调研数据进行复核、计算，且应根据现场实际取一定的保险系数。选用柔性基层或刚性、半刚性基层时，必须考虑其优劣点，如刚性、半刚性基层在选用时，必须要注意其反射裂缝处理。
　　再次，路面强度不足也是引起路面裂缝等早期病害的主要原因，尤其是骨料材料强度的选用。由于沥青面层，特别是上面层由于其主要目的是防水、保护、耐磨等，而其承载或言结构计算时其影响很小，然而由于其最直接接触轮胎荷载，当其荷载能力不足时，将会导致道路的平整度下降，甚至材料超负荷承压后造成松散、耐磨性下降、渗水等弊病。
　　三、永久性路面的设计理念前瞻
　　它是指所设计的沥青路面能够使用40～50年以上、采用较厚的沥青层柔性路面，降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙。由于沥青层相对较厚，传统的疲劳开裂可能性大大降低，路面的损坏主要位于面层的顶部（25～100毫），一旦道路表面损坏达到临界水平，其经济性处理方法就是将损坏的顶层或面层铣刨、罩面，或者加铺。沥青面层材料可以再生利用，使得沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重修或重建，并企图无限期地使用下去。
　　根据以前的室内疲劳方程和力学设计程序，无论沥青结构层多厚，结构都会必然产生疲劳开裂、车辙。而最新的理论发现当沥青层超过一定厚度时，良好施工的路面结构不会产生源于层底的疲劳开裂和结构性车辙。当标准轴次超过一定次数后，沥青层厚度无须增加。也就是说，沥青层的厚度使层底拉应变小于一定的值以后，沥青路面的下部将可以无限期地使用下去。所以永久性路面的最大特点是确保路面各类损坏控制在路面表面层顶部很薄的范围内，如自上向下温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化都努力限制在磨耗层内，防止出现中面层以下的结构性损坏，表面层的损坏只需通过预防性养护得以补救。
　　四、总结语
　　综上所述，没有合理的路面结构设计，再好的施工也不能保证路面结构的整体稳定性。因此作为最关键的一环，没有合理的路面结构设计就没有坚固稳定的路面，因此我们在进行路面设计时，要严格按照面层耐久、基层坚实和土基稳定的要求，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工和利于养护的原则，经过方案比选就会取得满意的效果，进而建造出永久耐用的道路。