论公路路面质量技术的提高

孙景胜

（安徽六安公路桥梁工程有限公司，安徽 六安 237000）

论公路路面质量技术的提高

孙景胜

（安徽六安公路桥梁工程有限公司，安徽 六安 237000）

本文是根据公路路面设计和施工中所存在的一些问题，结合一些新技术、新材料、新工艺的应用及路面科学研究成果，对公路路面设计和施工诸多方面提出了合理化建议和探讨意见。

公路路面；沥青；设计；施工；质量

1 提高路面设计质量，延长路面使用年限

设计是质量的龙头，是工程的灵魂。没有优秀的设计，就不会有优质的工程。公路路面设计方面所存在的问题，一是基础数据的调查不细不准，考虑问题不周。二是解决问题的出发点欠妥，措施不得力，三是该加强的没加强［1］，考虑问题不全面。四是缺乏优化方案和科学论证，忙于应付生产任务，套用方案多，新思路、新方案少。五是考虑问题面窄，对总体设计重视不够，比选方案少。针对上述问题和我市的具体情况，公路路面设计需在以下几个方面予以加强和考虑。

1.1 路面新技术的应用

SMA路面作为一种新技术被引进我市，并在高速公路建设中得到应用。该举措对提高我市公路路面档次和改变我市路面面貌，起到了一定的作用。SMA混合料的特点是有较好的高温稳定性和低温抗裂性能，抗滑且不易透水。据安徽省高速公路的试验资料介绍，动稳定度在4000次／MM以上。我市某高速公路SMA路面车辙试验的动稳定度达到3000次／MM。SMA的抗车辙能力大大优于一般的混合料。对于SMA路面，设计人员必须考虑其材料特点，优化设计方案，使SMA充分发挥作用，在路面结构材料组成及各结构层厚度上多作些文章。因为对于高速公路，单靠4、5cm厚的表面层使整个路面高温性能的改善是有限的。

1.2 上下行交通量差异的公路路面设计

对路面结构设计来说，交通量在这里是指“当量标准轴载作用次数”。同一条公路，上下行交通量可能相差很多，应区别对待。我市具有特殊的地理位置，一地连三省，主要重车、超载车流方是六安至合肥，而合肥至六安车辆中空车占一定比例，超载车相对较少。主要重车、超载车流方向是六安至合肥，而合肥至六安车辆中空车占一定比例，超载车相对较少。虽然上下行的车辆数目相近，但上下行车道所承受的当量标准轴次可能相差悬殊，设计时必须考虑这一现状。对于高速公路的上下幅，可根据具体情况，设计不同的路面结构和厚度。

1.3 交通量基础数据的调查分析

交通量与累计标准轴载是两个不同的概念。通常所说的交通量一般是指各种车辆（包括非机动车）折算成的标准车辆数，交通量观测站的资料就属这种，是计算公路通行能力要考虑的主要数据。而路面设计考虑的交通是标准轴次，计算的是在使用年限内一个车道上通过的标准轴的累次计数。与一般所说的交通量是两个完全不同的概念。对于路面结构来说，交通量观测站的数据只能作为参考。基础数据的调查应做较细的工作，在交通量预测是，除合理考虑新路建成后新增、转移、吸引的交通量外，还须考虑国民经济发展及路网规划［2］，并选用合适的公式和方法预测交通量，同时还要注意可能的超载及其影响。

1.4 对减轻路面裂缝的设计途径

刚性基层沥青路面总是不可避免地产生裂缝，只是时间长短和开裂程度的不同。为防止反射裂缝的产生，西方一些发达国家多采用加厚沥青面层的方法。这不是我们的发展方向。也有采用碎石夹层作为过渡层的，这在力学上不尽合理，且引起薄弱环节的产生。采用应力吸收薄膜夹层作为防裂措施，近年来国内外有了一定的经验，经济上也合理，是发展方向之一。作为减轻该类裂缝，主要应从原材料及配比方面多考虑，如选用优质沥青或改性沥青，设计合适的混合料配比（包括沥青混合料和基层混合料），积极推广应用新技术。另外，可在各结构层设计及层间联结方面多作些文章。在基层和面层之间可设置应力削减层，如土工织物、沥青橡胶处置层等。

1.5 减少车辙的设计途径

高速公路行车的渠道化，必然要导致车辙的产生。沥青路面表面的车辙，实质上是汽车荷载在路面上反复加载、卸载所形成的塑性变形积累的结果［3］，国外对于车辙的要求较严，如日本，当车辙深度为20mm时，就要加铺上覆层；英国规定的临界状态是10mm，破坏状态为20mm；美国地沥青协会规定的临界状态的车辙为13mm。我国目前虽然没有明确的具体规定，但较大的路面车辙会使行车产生不安全问题。同时，在车辙形成处会积滞雨水，由于行车荷载的反复全用和动水压力的影响，将造成路面寿命的缩短。从沥青混合料的抗变形能力考虑，粗粒式好于中粒式和细粒式。在高等级公路沥青路面层设计时，应优先考虑中粒式和粗粒式，一般不用细粒式的沥青混凝土。透水与否不在于粗细，而在空隙率的大小。各类沥青混凝土都有I、II型之分。另外，由于沥青面层材料的感温性，半刚性基层沥青路面的车辙主要是沥青层所产生，因此，太厚的沥青层不但会增加造价，还会使车辙深度增加。设计中应注意这一点。为减少车辙，一是推广应用新材料、新技术。二是要有合理的路面结构和混合料组成。

1.6 路面结构层厚度设计

沥青路面设计采用的是双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，是假定各层在水平方向无限大，垂直方向具有一定厚度，材料各向均质同性。在拟定路面结构方案后，计算设计层的厚度已不算什么问题，可直接利用编制的计算机程序进行。关键是除设计外的其他层次厚度的拟定，既要考虑半刚性沥青路面结构的受力特点，又要顾及施工等方面的要求。国家“七五”、“八五”攻关课题研究已充分表明，半刚性沥青路面的基层是主要承重层，面层只是功能性作用。因此，沥青面层不一定要搞得太厚。在设计时，要考虑具体层具体起什么作用，不能不考虑具体情况，搬照以往的设计。对于高速公路，一般可以设计成双层或三层式路面面层。如为双层式，需注意合理厚度的划分。对于基层、底基层的厚度设计，有两个问题必须注意，一是要考虑整个路面的力学特性，二要考虑施工的方便。在以往的设计中，有的厚度设计明显欠妥。如路面基层24cm，这个厚度就不好分，分一层施工太厚，目前的碾压设备尚不易满足这个厚度的压实要求；分两层又偏薄，平均才有12cm，虽然压实方面可满足要求，但路面的整体性能不好，且施工多了一层，费时费资金。建议高等级公路单层式基层厚度控制在16cm～20cm，最小不小于15cm。双层式基层的厚度应在30～38cm之间。

1.7 路面材料配合比设计［4］

材料特别是基层材料配比的合理与否，不仅影响路面强度，而且影响以后路面裂缝的多少。目前高等级公路常用的基层材料主要有石灰粉煤灰稳定粒料和水泥稳定粒料，两种都是路面基层适宜的材料。对于石灰粉煤灰称稳定粒料，当混合料中粒料含量少于65%时属悬浮式结构，其强度虽然不低，但水稳性能变差、干缩系数增高。因此，对于石灰粉煤灰稳定粒料的配比设计，应视其位于什么层位分别考虑。当作为上基层或单层式基层时，粒料占混合料料总重的百分比，应不小于80%。另外，对于石灰粉煤灰稳定和水泥稳定类粒料中的粉料（0.074mm以下）含量应视情况加以控制。在材料拌合方面，对于基层材料，由于矿料混合料加胶结料拌和时施工粒料的级配难以控制准确，对工程质量影响很大；而采用规格料掺配的方法施工，目前对于施工单位来说并不存在什么困难，只是在进料时将拌和设备稍加调整即可，但施工配合比能够准确的控制，施工质量可以得到保证。因此，建议设计时对施工提出要求：对于高速公路、一级公路的路面的基层必须采用规格料掺配的方法施工。

1.8 路面排水设计

水是造成路面早期损坏的主要因素之一，路面上的水必须及时排除。对双向排水的高速公路，当路缘采用拦水带时，应加大泄水口的内开口尺寸，以利于路面水的迅速排除。超高路段应注意中央分隔带的排水方法及设施。对于中央分隔带上积水问题，以往有不同的意见。一种认为有必要排除，一种认为不会对路面产生影响，建议绿化与排水综合考虑。对于高等级公路的路面，其沥青路面面层中必须有一层是不透水层。对于三层式沥青路面，上面层及中间层应是不透水层，另外，为兼顾抗滑及防水，可考虑在表面层和中面层之间设置防水层，减少或避免地表水渗透到下面，提高路面的整体承载能力，延长路面使用年限［5］。

1.9 路面设计方案的比选

高等级公路具有承受的交通量大、使用年限长、造价高、通车后维修困难等特点。因此，对于高等级公路的路面，必须有两个以上的设计方案，以便做多方面的技术经济比较。设计方案的比选应从几方面考虑：（1）路面是否有足够的强度；（2）路面是否有良好的使用性能；（3）是否便于修复；（4）是否有合理的经济指标。

由于六安市的区域特点，铁矿、木材、茶叶多，使得我市的公路交通量大，重车多，特别是运矿车辆，都有超载和严重超载现象，因此，公路路面的设计，应针对我省、我市交通、气候、地质条件、自然资源、经济条件等实际情况，同时考虑路面新技术、新材料、新工艺的采用，优化和完善设计方法等内容，提高公路路面设计质量，延长公路路面使用年限。

2 提高路面施工质量，延长路面使用年限

施工是设计成果具体体现，施工质量的优劣直接影响着路面的使用性能和使用寿命。其中建筑材料的好坏是基础、施工工艺和施工管理是关键。公路工程施工中存在的主要问题，一是材料质量控制不好，有的单位对进材控制不严，个别以次充好，致使用于路面的材料有相当部分实际上达不到技术要求。二是施工设备不匹配，施工工艺不完善，施工管理跟不上。有的单位连最基本的压实度都控制不好，致使有的路段在一定范围内返工，造成经济上浪费和工期上延误。三是施工的路面平整度差，施工纵横接缝不理想。四是试验检测跟不上，试验数量偏少，致使施工的路面实际上达不到设计的要求，完不成预期的功能。针对公路路面施工中的诸多问题，从全面提高路面质量的目的出发，建议在以下几个方面采取措施和加强管理。

2.1 提高路面结构层材料的施工均匀性

各结构材料的均匀性对路面整体强度有较大的影响，根据思小、元磨国道高等级公路的室内外试验研究可知，相同的材料，不同的拌合方法使得试验结果相差很大。不但在强度和模量方面有相当大的差别，而且设计参数的变异性也相差较多。通过计算分析得知，路面各结构层及土基的均匀性对其强度、疲劳寿命和可靠度的影响比较敏感。而不均匀性有时甚至不能用增加胶结料的办法来弥补，因为对某种混合料来说，胶结料有个最佳剂量，不是愈多愈好。当剂量超过某个上限时，强度不但不增加，反而会有所降低。因此控制好路面材料施工的均匀性具有很重要的意义。我们必须提高路面施工的机械化水平和施工管理水平。建议高等级公路的路面基层、底基层，均采用厂拌法施工，确保路面各结构层混合料施工的均匀性。

2.2 增加路面施工的压实度

由室内外试验分析研究结果可知，当混合料的配比一定时，试验的强度与混合料的压实程度有很大关系，增加密实度可提高混合料的强度和模量。例如，当某种混合料的压实度由90%提高到95%时，7天的抗压强度由0.23MPa提高到了0.342MPa，即压实度增加了5%，强度提高到31.6%，通过多种试验，各种材料均有类似结果。因此，提高压实度是保证路面质量的重要因素。为了达到较高的密实度，施工时应根据碾机械压实功率的大小，合理控制摊铺厚度，并控制碾压时的含水量，含水量太大或太小都对压实不利，并且太大的含水量还会增加以后的干缩裂缝。

2.3 加强路面施工组成设计

前几年施工的高速公路，有的路面虽然通车时间不长，甚至还未通车，其路面外观就已显得“苍老”无生气。其原因与面层混合料中的沥青含量、沥青种类有关，更与级配和矿料有关。组成设计的主要目的是在符合技术标准的前提下，提供材料规格、配合比及胶结料的用量。对于沥青面层混合料的组成设计，还要满足稳定度、流值、空隙率等方面的要求。好的级配及合格的材料会使路面力学性能较高、抗损坏能力增强。为保证沥青路面质量，对于沥青混合料的级配要严格控制，混合料中的填料一律采用碱性石料磨制的细石粉，不得再用粗石粉中的粉料代替充填。

2.4 改善层间接触条件

理论计算表明，层间接触条件的不同，不但对路面的整体强度有影响，而且对竖向位移也有一定的影响。现行的规范《沥青路面设计规范》，对路面厚度的计算方法有了新的规定，无论是以弯沉值还是以容许弯拉应力的计算，均按多层弹性体系层间完全连续的接触条件。如沥青层与半刚性基层之间，可根据基层类型适当选择不同油水比的乳化沥青或液体沥青等做透层油，面层各层之间根据实际情况可喷洒粘层油。基层和底基层之间施工时也应采取一些必要的措施。

2.5 施工碾压时含水量的控制

高等级公路的路面基层，常用的材地有石灰粉煤灰稳定粒料和水泥稳定粒料。当碾压含水量超过最佳含水量后，材料的干缩量增大很快。试验研究表明，对于水泥稳定粒料，含水量增加1%，比水泥增加相同的剂量对干缩的影响还要大。因此，对于水泥稳定粒料类的碾压含水量，应严格控制在最佳含水量±1%范围内。另外，合适的含水量还有利于混合料的压实，因此，应加强施工管理，控制施工碾压中的含水量。

2.6 加强内部质量保证体系

有良好的施工设备和施工经验，并不一定能修出优质的公路。对于高等级公路的路面的施工，必须抓住原材地、施工机械设备、施工工艺、质量检测、施工管理等几个关键环节，加强内部质量保证体系，提高路面施工质量，延长路面使用年限。

3 结束语

综上所述，提高路面质量、延长路面使用寿命，必须抓住设计和施工两个大的方面。理顺思路，做好设计的每一步；控制关键，抓好施工的各个阶段。同时要提高公路路面的科技含量，积极采用新材料、新技术，把我市的公路建设好、养护好、管理好，使六安市的公路质量再上新台阶。

［1］JTG F40－2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTJ 034－2000，公路路面基层施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2000.

［3］JTJ 073.1－2001，公路水泥混凝土路面养护技术规范［S］.

［4］沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［5］江苏交通科学研究所.改性沥青目标配合比设计报告［R］.

［6］Wirtgen GmbH.Writgen Cold Recycling Manual.November 1998.

On the Improvement of the Technology for Highway Pavement Quality

Sun Jinsheng

According to the existed problems of the highway pavement design and construction，this article puts forward some reasonable suggestions and opinions on the highway pavement design and construction in connection with the application and scientific research achievements of some new technology and new materials for the road.

highway pavement；asphalt；design；construction；quality

U415

A

1673-1794（2012）05-0037-03

孙景胜（1967－），男，安徽六安人，工程师，从事路桥工程技术与管理工作。

2012-03-16