沥青路面结构设计中存在问题的探讨

【摘要】随着社会的不断发展，公路事业也不断发展起来，对公路的路面设计工作也很关注，只有充分的了解到沥青路面结构设计中存在的问题，才能更好的设计道路，提高道路的使用寿命。本文就沥青路面结构设计中存在的问题进行了探讨。

【关键词】沥青路面结构设计存在问题

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济的飞速发展,我国交通运输业也得到了进步。其中公路建设在推动城市经济方面有着不可替代的作用,因此就目前状况来看,提高公路建设质量是发展城市经济的首要问题。但是在我国公路建设过程中,只注重对硬件方面的改进,而忽略了各方面建设带来的不利影响。例如,花费大量费用用于购买进口筑路设备、施工检测设备、以及大量原材料等等。相对而言,我国对于国外先进的技术经验则很少应用于公路建设领域。在路面结构设计中存在的弊端,是当前我国公路建设中应该注意的问题。在文章中就路面结构设计方面深入探讨我国公路建设中存在的问题,同时提出相应的措施。首先,先从路面结构类型的选择等基本内容和方法着手。我们可以通过设计的内容和方法了解和掌握一套适和自己发展需要的设计。公路建设管理部门根据当地路面建设经验和使用效果,拟定出适合各级公路的典型路面结构,以指导路面设计工作。

一、沥青路面结构类型的选择

沥青路面结构层次的合理选择和安排,是整个路面结构是否能在设计使用年限里承受行车荷载和自然因素的共同作用,同时又能发挥各结构层的最大效能,是整个路面结构经济合理的关键。路面面层因直接承受行车和自然因素的反复作用,要求强度高(抗拉和抗剪切)、耐磨耗、抗滑、热稳性好并且不透水,因而通常选用粘结力较强的结合料和强度高的集料作为面层材料。沥青面层可以分为单层、双层或是三层。双层结构分为表面层、下面层,三层结构分为表面层、中面层、下面层,其中表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、抗裂耐久的性能;中面层、下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能,下面层应具有耐疲劳开裂的性能。面层的类型应与公路等级、使用要求、交通等级相适应。基层主要承受由面层传递的车辆竖向荷载,并把它扩散到垫层或土基中,具有足够强度和刚度的基层是安全行车的必要保证。基层应根据当地材料的调查,根据交通量及其组成、气候条件、筑路材料以及路基水文状况等因素,选择技术可靠、经济合理的结构层。

二、路面结构设计的内容及方法

路面结构设计的根本目的就是以最低的寿命周期费用,提供一种最适合路面的结构,简单来说,就是以最简单实效的方法达到最好的效果。这种结构在设计使用期内,不仅能够按目标达到最大的满意度,而且可以达到可靠的使用要求。同时,在这种结构中相应的辅助措施,例如原材料、技术、资金,一定要符合当地所能提供的实际条件和经验。具体来讲,沥青路面的设计内容主要包括路面结构层原材料的选择、混合料配合比设计、设计参数的测试与确定、路面结构层组合与厚度计算、路面结构方案的比较与选择等以及路面排水系统设计和路肩加固等的设计。在当前各国路面设计方法中,国际上通用的具体可以分为三大类,概括为经验—力学法、力学一经验法和路面典型结构设计法三大类。

1、经验力学法。顾名思义,通俗来讲就是根据试验,结合力学,总结经验采取的方法。通过对试验路的行车荷载试验和测试,采集大量路面结构、轴载和作用次数以及路面使用性能指标的相关数据,整理分析后,建立使用性能指标与路面结构和荷载参数间的经验关系式。同时,进行试验路面结构的力学分析,建立力学指标同荷载参数和使用性能指标间的关系式。组合这两方面关系式,建立设计模型。

2、力学经验法。从力学到经验的过度,二者相结合。这类方法首先是将路面的结构模型化,将行车荷载和环境因素的作用典型化,采用结构分析理论和计算方法,建立起荷载和环境作用与路面结构的应力和位移响应之间的计算模型和公式,用这些数据分析各结构设计变量对使用性能指标影响程度的技术手段,检验是否达到或超过预定使用性能指标的工具。我国的沥青路面结构设计方法属于力学经验设计方法。

3、路面典型结构设计法。路面典型结构设计法是采用路面结构标准图的设计方法,综合了经验、试验与理论分析的研究成果。是一种比较完备的技术方法。路面典型结构设计法以交通特性和地基支承特性作为选择当地典型结构的依据。但是这种方法只适用于面积较小的国家或地区,因为当地的自然环境变化不大,为了简化繁琐的路面结构设计程序,最适宜采用典型结构设计法进行路面结构设计。路面典型结构图除了直接用于路面结构设计外,还可以在经验力学法或力学经验法中用于提出备选方案,作为进一步分析研究的基础,以最终提出合理的结构设计成果。

三、我国路面结构设计中存在的问题

在我国公路建设事业中,我们采取许多做法与国际上通行的做法有很大不同,引进成熟的技术是很有必要的。我国沥青路面(水泥混凝土路面也有类似情况)的结构和设计就是一个典型的例子,但是这个例子并没有取得良好的预期效果，反而造成资源的浪费。国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起,就采用柔性基层沥青路面、全厚式路面作为重载交通路段的常用的路面结构,而惟有在我国各个地方上仍然采用半刚性基层沥青路面,这是我国公路建设的结构设计中一大弊端。

在我国高速公路建设中,也存在着许多问题,首先,施工质量不到位和路面设计要求达不到设计年限。在沥青路面建成不久,在1～3年间为一个周期,沥青路面就会发生不同程度的车辙、坑槽、网裂等早期损坏或者伴随着疲劳产生的损坏。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。有些路面的沥青层由于施工污染严重也不连续,在重载交通的作用下,出现大的拉应变发生裂缝；另外在高速公路的上坡路段,在高温状态下,很低的劲度模量不能抵抗重载交通很大的剪切变形而出现车辙。在使用年限上,国内路面充其量7～8年,或者10年左右就必须进行大规模的修整。这种大修不仅仅对沥青面层维修,还必须同时维修基层甚至底基层。不仅成本很高,而且对工程所在地的社会影响很大。这种使用寿命短、耐久性不足的情况使我们十分忧虑。最为重要的是,这种情况与我国在结构设计中使用半刚性基层沥青路面的结构有一定关系,有时很可能是造成沥青路面耐久性不足的主要原因。半刚性基层沥青路面普遍用于交通流量不大的公路,或者往往在半刚性基层下设置一个碎石的过渡层。水泥稳定碎石基层和贫混凝土基层是性质安全不同的两个类型,而我们在这方面则一直混淆不清。

结语：综上所述，通过对我国路面结构设计实际情况的了解,短期内在我国实现结构设计的突破不太现实。但是引进发展柔性基层沥青路面和混合式基层沥青路面是重要的。我们并不能对半刚性基层沥青路面全盘否定,但是需要认真总结和吸取国内外成功的经验与失败的教训,结合我国的具体情况,完善它的设计与应用,最大限度地减少半刚性基层沥青路面早期损坏。

参考文献

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