沥青路面设计方法与注意的问题分析

洪浩

摘要：本文主要针对沥青路面设计方法与注意的问题进行了探讨。应加强沥青路面设计的规范性、有序性，在设计实践过程中，不断反思、总结经验，提高沥青路面设计水平。

关键词：沥青路面；设计；方法

沥青路面普遍存在早期损坏现象，其使用年限低于设计使用年限，常常会出现沉陷车辙、裂缝以及表面功能损坏等质量通病。导致这些问题的原因与路面设计、实际施工以及后期维护等诸多因素有关，其中路面设用沥青路面设计方法进行分析计是导致这些问题的源头，良好的设计方法可有效减少这些问题产生。

1.设计指标的基本概念和分类

1.1路表弯沉指标

路表弯沉值与路基/路面的设计强度有直接的关系，计算弯沉值越小，则强度越高。可以了解原有公路的路况，又可以检测以检验路基/路面的施工是否达到设计强度要求。所以我国历版沥青路面设计规范均以路表弯沉作为主要设计指标。

1.2沥青疲劳当量温度指标

我国沥青混合料疲劳性能的试验温度规范为15摄氏度，但考虑到我国地域辽阔，气温差异，同一个标准不可能全适用于各地区。根据路面弹性力学层状理论， 将控制应力与应变力两种疲劳加载模式进行分析，筛选出合适于路面实际疲劳状况的加载模式.对于影响沥青路面疲劳寿命的因素进行归纳和总结，最后根据Miner法则得出沥青路面疲劳当量温度。

1.3面层底面拉应力指标

造成路面破损主要原因就是混合料的拉应力，所以当设计标准为疲劳开裂，要求路面材料的容许拉应力小于沥青层层底弯拉应力，面层底面拉应力指标是控制沥青面层底不产生裂缝的重要指标。为了防止沥青混合料面层和整体性材料基层的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和整体性材料基层（即半刚性基层）底面的容许拉应力σR作为验算指标，此值应不小于路面中相应结构层底面实际可能产生的最大拉应力。Σm即σm≦σR[4]。

1.4面层剪应力指标

面层剪应力指标对路面在反复荷载作用下出现的车辙问题，应控制设计角度。车辙的产生与剪应力作用有关，所以加铺层设计时需考虑剪应力的作用。

2.路面设计的具体步骤

2.1确认设计指标的选择方向

指标要求归结为两个方面：首先，设计指标的选择要具有合理性。为了使路面结构层整体达到一定的强度和稳定性，需根据沥青路面的主要损坏的类型和特征，按照土基的条件、高速公路的使用品质、工程造价、自然因素.建路的材料等进行综合考虑，选择合适的设计指标[1]。其次，设计指标要注重多样化且要相互协调。由于高速沥青路是多层次的层状结构，所以它的损坏类型各式各样，选择的设计指标应该为各类指标并存，且不同的指标都应分别控制一项（或几项）损坏类型，各项指标的标准之间应相互协调，不能冲突。

2.2确定原料的类别，做好充足备料准备

沥青路面的原材料主要有：粗集料、细集料、矿粉、沥青。沥青下面层采用70号A级沥青沥青。中面层、上面层采用70号A级沥青为基质沥青的改性沥青。为有效的控制沥青质量，采用针入度分级体系和性能分级的两套指标。对S14即3～5mm规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放宽到3%。0～3mm细集料应采用轧制好的10mm以上的洁净石灰岩碎石加工生产的机制砂。0～3mm细集料应干净、坚硬、干燥、无风化、无杂质或其他有害物质，并有适当的颗粒级配，采用配备立式冲击破的机制砂专用生产设备加工生产（加工时应加设3mm筛），加工过程中应具有吸尘设备，0.075mm通过率采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨制的矿粉，不应含泥土杂质和团粒，要求干燥、洁净。

材料负责人应对自采料场的生产能力进行有效评估，并按照约定工期，并考虑天气、设备检修和用电等因素，计算最终的产量，是否满足现场需要。

2.3落实高速公路沥青路面配合比设计

提高其含石量，以增大内摩擦角，提高抵抗变形的能力，同时，由于集料级配良好，沥青混合料将获得更大的密度。在设计配合比时应充分考虑影响油石比的因素，当然过量的沥青对于路面也是有害的，沥青的最佳用量应满足经过高温季节行车碾压后路面剩余空隙率的要求。

2.4选择沥青路面面层设计

综合考虑满足耐久性、抗车辙性、抗裂、抗水损害、抗滑性能等多方面的要求，在施工方法和机械、工程造价等实际条件下进行选择；采用双层或三层式结构，至少有一层为 I 型密级配沥青混合料；多雨潮湿的地区宜应用抗滑表层混合料；集料最大粒径应从上至下逐渐增大，中粒式和细粒式沥青混合料用于上层，粗粒式只能用于中下层；上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的 1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的 2/3。

3沥青路面层结构加固设计的重点

3.1基坑处理

公路结构大体分为上部、中部、底部等三个层面，而基坑是沥青路面的最底层结构，也是承受水流冲击力的重点位置。水利施工初期，要对基坑实施综合性的加固处理。如：设计人员可按照基坑面积的大小，设计钢筋加固、坡面加固等形式，改善基坑的抗病害能力。设计人员应按照沥青路面层的结构状况，合理编制基坑处理方案。

3.2路面支护

设计支护结构是防范或处理公路病害的最佳方式。首先，对未发生病害的路段设置支护结构，可增强其抵抗病害的能力；若沥青路面已经出现渗漏病害，施工单位需及时安排技术人员修补处理，以免渗漏问题进一步扩大。设计人员根据材料体渗漏的程度，制定结构加固方案。小范围渗漏可用土工膜材料摊铺，大范围渗漏要利用钢筋混凝土整体加固支撑。

3.3材料配制

沥青材料与混凝土材料混合使用，其配制工艺的科学性决定了后期材料使用的性能。因此，优化设计混合料的调配方案也是很关键的。施工单位设计混合料的配合比时要考虑路面层的“抗病害”要求，除了对水泥、砂石、水等基本要素加以控制外，可适当添加化学试剂增强材料性能。抽样检测沥青混凝土材料的性能，符合要求后再正式运用于路面施工。

4路面层设计需注意的其它问题

除了对公路沥青路面层的主体结构进行优化设计外，还需考虑结构之间的配合问题。如：公路沥青道路的排水系统、路面层的摊铺厚度等，这些方面经过优化设计后可显著改善沥青路面的耐久性。结合长期积累的设计经验，笔者总结了沥青路面层优化设计中需要注意的其它内容。

4.1排水系统

给排水系统的功能是及时调配路面聚集的水分，以免积水时间过长浸入路面层。设计排水系统的具体方法：一是吸水，为防止下雨时期路面水量聚集过多，在沥青道路的土层结构里铺设过滤层及吸水管道；二是排水，排水管道的设计要防止阻塞现象，应尽量布置大管径的水管，保持路面排水畅通无阻。

4.2层面厚度

沥青道路各层面之间的厚度大小需嚴格控制，设计人员要掌握公路所处区域的地质环境，确定层面厚度的尺寸大小。正常情况下，层面厚度最基本的要求是达到实用性、耐久性、抗灾性等要求，可参照这些要求适当调整路面层的构造。如：公路沥青道路的基层、底基层的厚度标准分别为15 cm、20 cm，也可适当扩大层面的尺寸。

结束语

要修建好沥青路面须加大对公路沥青路面的技术指导力度，严格按照我国公路的设计和施工标准，加大对沥青路面设计与施工的质量监督力度，以确保工程质量，从而实现快速优质地建成沥青路面。

参考文献：

[1]《公路沥青路面设计规范》（JTJ D50-2006），中交公路规划设计院.人民交通出版社.

[2]孙德栋，彭波编著.沥青路面设计与施工技术.黄河水利出版社，2013.