公路沥青路面设计有关问题探讨

摘要：路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。本文主要探讨了当前公路沥青路面结构设计存在的问题和加强当前公路沥青路面设计的对策。

关键词：公路沥青；路面设计；存在问题；对策

中图分类号：X734文献标识码： A

沥青路面具有行车舒适性好、维修养护方便、对路基适应性较好等一系列的优点，因而成为高速公路主要的路面结构，高速公路建设早期主要采用水泥混凝土路面，20世纪90年代末，高速公路沥青路面才开始起步。目前虽然沥青路面的设计和修筑技术有了长足的进步，但是，也存在不少的问题，主要表现在裂缝、车辙等沥青路面的质量通病在高速公路许多局部路段都有出现，而且还有些路段出现了坑洞、唧浆等早期水损坏现象。沥青路面的使用寿命很难达到设计使用寿命。如何提高高速公路沥青路面设计及施工质量，保证高速公路沥青路面的使用寿命和使用品质，一直是我们关心和研究的问题。

1当前公路沥青路面结构设计存在的问题

虽然我国沥青路面设计规范经过几代人的努力一直在不断地修正和完善之中，但就像其他学科发展一样，标准、规范的颁布始终与实际情况有一定差距。

1.1设计指标单一

尽管沥青路面结构设计中包含弯沉和弯拉应力验算指标，但实际在沥青路面结构设计中，弯沉成为路面结构设计的唯一指标，也就是说按照现有规范方法，在路面设计弯沉满足的条件下，弯拉应力验算肯定是通过的，使得设计指标成为唯一。

1.2 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。但实际情况是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。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，疲劳破坏的指标没有起到控制作用。

路面结构设计的基本思想是路面结构的承载能力主要依靠半刚性基层，路面结构破坏就意味着是基层破坏。实际上现在许多高速公路的弯沉值都非常小。似乎路面不应该被破坏，可是实际却坏了；另一方面，一旦水渗入基层、路基，弯沉又会变得很大。也就是说，路面破坏程度与路面验收时的弯沉经常不相关。

1.3理论验算假定条件不准确

按照现有公路沥青路面设计规范，在进行沥青路面结构弯拉应力验算时，假定层间接触条件是连续接触，在这种条件下进行应力验算，半刚性基层顶面的沥青面层处于受压状态，所以沥青面层不会发生弯拉疲劳破坏。实际上，很难做到沥青层与半刚性基层的连续，即使是沥青的上、中、下面层之间，由于施工污染、施工的非连续性等原因，沥青层之间都有可能是部分连续或者滑动的，在荷载、水等外界因素的作用下，层间界面连接状态的改变是必然的，因此路面结构设计时的假定条件是不准确的，在这种情况下，理论验算结果的准确性可想而知。

1.4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中，其室内性能与路用性能之间的关系并没有很好的相关性，而设计人员在路面结构设计过程中，一般使用规范推荐的材料参数中值的简单办法进行设计，更谈不上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。通过对沥青路面结构设计中存在问题的分析可以看出，在设计上，沥青路面发生早期损坏现象是必然的。也就是说，沥青路面结构设计本身就是矛盾的，设计模型与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。

1.5实际交通荷载与设计荷载出入较大

根据交通荷载情况的调查，目前我国汽车后轴轴重一般在60 kN~150 kN，胎压一般在0.6MPa~1.1MPa；而设计标准轴载为单轴双轮胎100 kN，胎压一股不超过0.7MPa。近几年重载车、超载车大量增长，有的标定30 t的车辆，实际达到150 t以上，尽管有关部门进行了超限超载治理，车辆超载的现象还是时有发生，造成了路面早期损坏，使路面使用寿命大大缩短。

2加强当前公路沥青路面设计的对策

2.1选用合理路面类型

合理的路面结构类型是满足使用功能的基础，目前我国沥青路面都是采用半刚性基层沥青路面，只要保证基层施工的均匀性，其强度一般能满足设计承载承力的要求。关键是面层类型的选择，是采用SMA、多碎石沥青砼SAC，还是采用其他结构，需要根据气候、交通量、原材料和经济因素等因素综合考虑。

2.2合理进行沥青砼设计

导致沥青面层泛油的主要原因是沥青砼的沥青含量或油石比偏大，油石比偏大还会使沥青砼的抗永久变形能力降低，容易导致辙槽，而油石比偏大的主要原因又是混合料设计不合理，因此必须采用合理的方法进行混合料的设计。目前规范中要求沥青混合料设计时采用马歇尔试验方法，用标准马歇尔试验仪双面各击实50次所得的最大密实度的沥青用量即为最佳沥青用量.根据有关研究表明，高速公路上由于重载车辆的缘故，其路面上的沥青砼密实度明显大于室内采用击实试验的密实度，这样使得室内试验沥青砼的空隙率比路面上沥青砼的空隙率大，相应地，室内试验确定的最佳沥青用量必然大于实际路面沥青砼所需的最佳沥青用量。因此，建议高速公路沥青砼设计时采用双面各击实75次时或是采用大型马歇尔试验仪试验所得的最佳沥青用量，可能会得到更加合理的沥青砼配合比设计。

2.3加强路面排水设计

调查表明，水是高速公路沥青路面破坏的主要因素。如何快速排除路面表面层的水和防止水进入结构层，是设计时应考虑的一个重要因素。排水设计首先是路面结构排水，防止中央分隔带处水渗入路面结构层；对超高段高的一幅中央分隔带处采用专门的暗管排水；必要时应采用路面排水层或防水层。

2.4严格要求路面用材

使用优质沥青；优选表面抗滑层的碎石骨料，表面层碎石与沥青的粘附等级应不低于5；保证路面材料的均匀性，均匀性需要从碎石厂到料场进行综合保护。

2.5保证面层施工压实度

目前我国大部分高速公路压实度不足或压实不均匀，造成沥青砼局部空隙率大和水容易进入，形成骨料局部松散脱落，有的形成车辙，采用合理的压实工艺是保证沥青路面质量合格的一个重要因素。建议抗滑表层现场压实度不小于98%，中面层和底面层的压实度不小于97%.

2.6处理好高填方路段和桥(涵)台路段

路基的沉降必将导致路面各层的沉降，引起路面破坏。对高填方路段应保证分层压实，并保证至少有一次降雨沉降后才可开始路面基层的施工；对桥(涵)台等不易采用压路机压实的路段，可采用小型手扶式振动打夯机进行压实，或者采用土工格网(栅)进行处理，必要时可采用轻质填料如粉煤灰、EPS等进行回填，减少填方段的自身沉降和路面沉降。

2.7加强基层施工质量

基层为路面的主要承重层，是满足路面结构功能的重要保障。如果基层施工均匀性不好，或者基层养护不好，未达到应有的强度，必然造成路面的破坏.

2.8保证沥青混凝土均匀性

导致沥青混凝土不均匀性的主要原因为：矿料颗粒组成的变化，沥青混合料拌和不均匀(拌和时间不足)，现场沥青混合料离析，沥青混合料温度不一致(摊铺机后面不同位置沥青混合料的实际温度常有明显区别，甚至高达40℃左右)。应在这些环节加强控制。

参考文献

[1]黄晓明,朱湘.沥青路面设计[M].南京:人民交通出版社,2006

[2]沈金安.国外沥青路面设计方法汇总[M].北京：人民交通出版社，2004

[3]贾渝.论我国沥青混合材料设计方法[J].公路,2001, (8)