小议沥青混凝土路面结构设计

【摘要】：路面是直接承受上部作用的结构，而路面结构设计是决定其质量的决定因素，故对其进行研究具有非常重要的意义，本文以下内容将对沥青混凝土路面结构设计进行分析和探讨，仅供参考。

【关键词】：沥青混凝土；路面；结构设计

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

沥青混凝土路面是用沥青混凝土材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状构造物，具有承受车辆重量、抵抗车轮磨耗和保持道路表面平整的作用，所以路面必须要有足够的强度、较高的稳定性、一定的平整度、适当的抗滑能力、行车时不产生过大的扬尘等特点，以减少路面和车辆构件的损坏，保持良好的视距，减少环境污染。而要使得沥青路面具有以上的功能，其路面结构设计是关键，良好的路面结构设计是沥青路面各项功能正常发挥的基础，故对其进行研究具有非常重要的意义。本文以下内容将对沥青混凝土路面结构设计进行分析探讨，仅供参考。

2、混凝土沥青路面的组成

低、中级路面一般结构层次较少，通常包括面层、基层、垫层等层次；高级路面结构层次较多，一般包括面层、联结层、基层、底基层、垫层等层次。下面将对其进行分别介绍：第一，面层。是直接同行车和大气相接触的层次。承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响。因此，面层应较其他各层具有更高的结构强度、刚度、不透水和温度稳定性，表面还应有良好的平整度、粗糙度和耐磨性。面层有时采用上下两层的双层结构。第二，联结层。是为了加强面层与基层之间的联结和提高面层抵抗疲劳能力而设置的，也是面层的路面结构一部分。多用于交通繁重的道路，有时为了防止或减少面层受下层裂缝反映的影响，也采用联结层。第三，基层。是路面结构中的承重部分。主要承受车辆荷载的竖向力,并把面层传下来的力扩散到垫层或土基,故基层也应具有足够的强度和刚度。基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但也应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后产生过大的变形，导致面层损坏。第四，底基层。是基层下面的一层，用来加强基层承受和传递荷载的作用，在重交通道路和高速公路上多用之。对底基层材料的强度和刚度的要求可以略次于基层。组成基层和底基层的材料有：用各种工业废渣组成的混合料，用水泥、石灰或沥青稳定的或碎、砾石混合料，各种轧碎的砾石混合料或天然砂砾石和片石、块石、圆石等。第五，垫层。是介于基层（或底基层）和土基之间的层次。其主要作用为改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力，并扩散由基层传来的荷载以减小土基产生的变形，故垫层常铺设在土基水温状况不良地段。在冻深较大的地区铺设的能起防冻作用的垫层称为防冻层；在地下水位较高的地区铺设能起隔水作用或防止地表积水下渗的垫层称为隔离层。常用的垫层材料有砂、砾石、炉渣、石灰土、炉渣石灰土等透水性或稳定性较好的材料。

3、沥青混凝土路面结构设计中存在的问题

根据作者多年的实践经验，认为沥青混凝土路面结构设计中主要存在如下几个方面的问题：第一，现行路面设计规范中对于路基的考虑只是一个静态的回弹模量，未考虑土基达到这一力学参数的可靠性对路面结构使用寿命的影响，除此之外，土基的垂直变形、不均匀变形等到底对路面产生多大的危害等问题，并没有在规范中得到有效的解答。第二，我国沥青混合料设计采用的是马歇尔方法，而路面结构设计采用基于弹性层状体系的经验力学方法，马歇尔设计方法的指标体系是稳定度和流值，而弹性层状体系所需要的参数则为弹性模量，没有研究结果表明稳定度与弹性模量之间存在必然的关系，正是由于采用了不同的指标体系，使得材料设计与结构设计之间无法存在清晰、准确的联系纽带。第三，结构类型选择不当。在多雨潮湿地区，采用AK型上面层结构，空隙率较大，下雨后，水分容易渗入面层内，如果中、下面层采用AC-Ⅰ型相对密实的结构，水分则聚集在上面层和中面层之间，并使上面层长期浸泡在水中，导致路面发生松散、坑洞等破坏；反之若中、下面层采用AC-Ⅱ型结构，水分会直接渗入基层，基层长期浸泡在水中，会发生松散，从而使整个路面结构破坏，危害更大。第四，设计指标不可控制。设计指标应该是路面结构可能产生损坏的控制指标，即设计模型与路面结构损坏模型应该一致，但实际情况告诉我们，弯沉指标无法与多种破坏类型和破坏标准相统一、协调，现有沥青路面的损坏与设计模式大不相同，设计指标形同虚设。另外，路面设计的宗旨是防止在设计年限内总交通量反复荷载作用引起路面疲劳破坏，实际上绝大部分路面是在交通量远未达到设计交通量的早期已经发生了破坏，在进行路面结构设计中，疲劳破坏的指标没有起到控制作用。第五，路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性。路面设计采用理论计算方法，看似很先进，实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定。国外很多研究表明，路面材料在实际使用过程，其室内性能与路用性能之间的关系并没有很好的相关性，而我们的设计人员在路面结构设计过程中，一般仅通过取规范推荐的材料参数中值的简单办法进行设计，更谈不到去建立路面材料室内力学性能与野外路用性能的关系，所以其设计过程实际上只是个形式。

4、提高沥青混凝土路面结构设计质量的措施

根据作者多年的实践经验，认为应从如下几个方面着手提高沥青混凝土路面结构设计质量：第一，建立沥青路面结构设计模型与破坏模型的联系，确定控制路面发生损坏和早期损坏的关键指标作为设计指标。第二，开展包括柔性基层沥青路面结构在内多种路面结构形式的研究，把沥青路面结构组合设计作为路面结构设计的重点。第三，开展路面材料室内力学性能与野外路用性能的联系的研究。比如，对路面荷载大小与弯沉关系，找到解决该路段质量问题的根源，使得设计结果更准确，提高沥青路面结构的使用性能。第四，合理地选择路面结构类型。路面面层根据当地的气侯、自然条件及当地习惯及经济水平等综合确定。表面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑的需要；中面层应重点考虑抗车辙能力；底面层重点考虑抗疲劳开裂性能、密水性等。对潮湿区、湿润区等雨水、冰雪融化对路面有严重威胁的地区，在考虑抗车辙能力的同时还应重视密水性的需要，防止水损害破坏，宜适当减小设计空隙率，但应保持良好的雨天抗滑性能。对于旱地区，受水的影响很小，对密水性及抗滑性能的要求可放宽。第五，针对现行规范中存在的问题，加强基础研究，尽快修编规范，应结合沥青混凝土路面设计理念发展的潮流以及我国的国情，建立基于路面服务性能与结构耐久性的路面结构动态设计指标体系。第六，提高设计人员的素质。采取引进高学历人才和加强对内部职工的培训的方法，提高设计人员的整体素质，另外应鼓励设计人员参与生产性路面科学研究，通过研究提高自身对路面结构和材料本质的人身，从而提高设计质量，设计出适应项目地域环境、交通特性的长寿命路面结构。第七，其他应对措施。①应对沉陷的处理措施。沉陷是路面在车轮作用下表面产生的较大的凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象出现，如下图：

为控制路基土的压缩引起路面的沉陷，可选用路基土的垂直压应力或垂直压应变作为设计标准。②车辙。车辙是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关，在设计的时候要注意控制车辙深度的两个指标，一个是路面各结构层包括土基的残余变形总和，另一个是路基表面的垂直变形。③选择合适的沥青路面抗滑性能。高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能，其抗滑性能应符合下表的规定：

5、结尾

以上内容首先对沥青混凝土路面结构进行了介绍，随后分析了沥青混凝土路面结构设计中存在的问题，最后指出了提高沥青混凝土路面结构设计水平应采取的措施，表达了自己的观点，提出了自己的见解。但是作者深知，作为一名技术人员，必须认识到我国规范的不足及自身仍需要提高的地方，在设计实践中不断总结经验，并注意学习国外先进的设计思想，从各个方面提高自身素质，以为提高沥青混凝土路面结构设计水平作出更大的贡献。

【参考文献】

[1]《路面结构》夏连学等，人民交通出版社

[2] 《高速公路沥青路面设计理论与方法》黄晓明等，人民交通出版社

[3]《路基路面工程》邓学均等，人民交通出版社