探讨高等级公路路面裂缝与结构组合设计

摘要：本文通过分析高等级沥青混凝土公路路面的不同程度裂缝处理，对高等级公路的施工质量进行等级规范，并对高等级公路路面结构组合设计进行分层次解析。

关键词：高等级公路；路面裂缝；结构设计

1、引言

近几年来我国公路建设呈现跳跃式发展的趋势，沥青路面在我国高等级公路建设中得到越来越广泛的应用，具有强度高、使用性能好、投资较小、施工方便等众多优点，适应了现阶段我国公路建设的基本国情。现阶段修筑良好的路段质量要求非常高。差的路段强度低，甚至在使用早期便出现严重破损现象，结果造成了较大的直接和间接经济损失。尤其是高等级公路路面在交通流量的压力下出现不同程度的裂缝，采取直接加铺的方式，使工程变得快速、节约。

2、加铺沥青对路面的处理

高等级公路路面裂缝只有处理好原有路面的各种病害，才能为改造后的路面奠定一个良好的基础。

（1）高等级公路路面裂缝在加铺沥青层前，首先要对路面进行全面检测，得出损坏的类型、程度和原因等各项情况。因路基会出现局部沉降，面板在压力作用下的应变很大，受到的拉应力就超过板所能承受的弯拉强度，出现断裂现象。

（2）路面原有接缝填缝料缺失的，要清理接缝并重新灌满沥青，以有效防止路面水从路面渗入基层，保证基层有足够的强度和稳定性。

（3）对老路面要进行清洗，最好采用森林灭火鼓风机沿纵向排成斜线将灰土吹净，最后用高压水枪彻底将路表面所有的杂物、灰尘等冲洗干净，以便沥青能很好地附着于路面，使粘层能更好地发挥其在刚、柔两种结构之间的粘结作用。

虽然我们采用沥青加铺层技术对高等级公路路面方面进行了许多有益的尝试和艰苦的技术探索，但不可否认的是路面的反射裂缝问题也是影响公路使用寿命与使用性能的最根本的原因。处理好这个问题至关重要。其中路面结构组合设计决定了不同地质条件下高等级公路的质量，因此路面设计是施工之前的一道重要工序。

3、高等级公路路面结构组合设计

（1）随着公路事业发展，沥青路面结构由单一的半刚性基层沥青路面，向多样化发展。近十几年来，我国广泛采用半刚性基层沥青路面，因为该结构整体性好、强度较高，具有一定刚度，公路的承载能力普遍比过去提高了。正因为采用了半刚性基层沥青路面结构，我国的公路基本满足了近十年公路交通运输的飞速发展，适应了国民经济发展的需要，过去公路上的网裂、龟裂，尤其是翻浆、沉陷、鼓包等严重破坏现象大为减少。但是，它存在着如低温开裂，抗冲刷能力不足，层间结合不良等问题，为此，一方面改进现有半刚性基层存在的问题，另一方面改进和增加新路面结构类型。

（2）半刚性基层沥青路面

我国常用的典型结构，适合各级公路选用，是在半刚性基层上一般铺筑小于180mm以下的沥青混合料或粒料的结构。半刚性基层是它的主要承重层，该结构当层间为连续状态时的沥青层底多数为压应力，设计时主要考虑半刚性基层的拉应力。

半刚性基层或贫混凝土基层模量增大，层底拉应力增加，沥青层剪切应力、或沥青层与半刚性基层界面之间的剪切应力越大。因此，在进行半刚性基层或贫混凝土基层混合料的设计时，刚度不宜过高，若选择较大的材料模量时，对这类结构不仅以层底拉应力为控制指标，还应验算沥青层的剪应力和界面剪应力，并应使沥青混合料具有较高的抗剪强度，在层间界面结合更牢，防止层间界面推移。在有条件的单位，应开展这方面的试验与研究工作。

（3）柔性路面

是没有无机结合料稳定层的路面结构，故它具有较大的塑性变形，路基强度大小直接影响柔性路面结构承载能力，要求沥青层较厚，初期投入成本高，柔性路面用于重型、特重交通的公路我国尚缺乏实践经验，应认真对待，逐步累积经验。全厚式沥青混凝土――在处治或未处治过的路基上，路面结构全部用沥青混合料铺筑，一般沥青层达400-500mm以上，属柔性路面范畴之内。它主要用于繁重交通或当标高受到限制的街区道路特殊路段。这类结构因沥青层较厚，路面维修可不翻修、基层、底基层而只修面层，国外专家认为它具有较长寿命。

（4）混合式沥青路面

在半刚性基层上设有厚度小于300mm以下的沥青混合料或粒料等柔性基层，它与其下的半刚性材料层组合构成承重层。

由于在半刚性材料层上设计了较厚的柔性材料层，使半刚性材料层位下放，以至成为底基层。因此，设计时可视交通量、柔性材料层厚度，可适当降低半刚性材料要求，减少水泥用量，减少低温裂缝。同时沥青层增厚或设置级配碎石过渡层，也具有减缓动水压力和反射裂缝的作用。混合式结构实质上可属于半刚性基层沥青路面，它们仅是在半刚性基层铺筑柔性材料层的厚度不同，前者薄后者厚而己，但后者的使用性能界于半刚性基层沥青路面与柔性路面之间，取两者之长，避两者之短。

路面结构类型选择主要是根据我国的实际情况，目前仍应以半刚性基层沥青路面结构为主，混合式沥青路面己在多省的公路上采用，取得了较好效果。柔性路面结构开始试验研究中。

（5）根据理论分析可知，路面结构厚度与层间模量比有密切关系，故提出适当控制层间模量比的要求。沥青层的回弹模量一般小于半刚性基层材料和贫混凝土基层材料的回弹模量，从理论分析，若沥青层与半刚性基层材料和贫混凝土基层材料之间是连续体系时，沥青层多数处于受压状态，而不出现拉应力，只有半刚性基层材料和贫混凝土基层自身层底受拉应力，上下层间模量比越小，下层拉应力越大，故半刚性基层的刚度不宜太大。

（6）粘层沥青与原规范规定不同的是各沥青层之间都要求洒布粘层沥青。一般新建沥青面层之间可洒布乳化沥青，乳化沥青洒布量宜为0.3～0.5 L/m2(沥青含量约为0.15～0.25L/m2) ；在旧沥青路面或水泥混凝土路面及桥面板上洒布粘层沥青时，应洒布改性沥青或同标号热沥青。沥青洒布量宜为0.8～1.4L/m2，并洒预拌碎石或4.75～9.5mm或3～8mm碎石，也可洒布改性乳化沥青。

（7）结构设计

路面施工前对已交工路段进行综合调查，划分土基干湿类型，测定压实度，并确定回弹模量，然后分段进行厚度计算和结构组合设计，详见表 1。

4、结语

上述对影响沥青路面裂缝、平整度因素的探讨，可以得出以下的结论：优质的混合料，良好的施工机械，稳定的路基，良好的设计技术，合理的施工工艺，充分的技术准备，严格科学的管理，是确保和提高沥青路面质量保证和外形美观的必要条件。

参考文献:

[1]朱海飞,谢建庆,戚洪峰.浅谈沥青砼路面机械化施工工艺质量控制.工程科学,2010,08.

[2]何伟军.弹石路面面层施工工艺探讨.山西建筑,2010,6.

[3]姚利郎.改性沥青混凝土路面施工工艺控制.山西交通科技,2006,3.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。