探讨长寿命沥青路面结构设计的方法

伍峻杉

(贵州省都匀公路管理局，贵州 瓮安 550400)

1 案例概述

以某公路工程为例，建设区域地势比较平坦开阔，建设线路途径区域为中大陆性气候。整个线路长度为3 km，起止桩号为K23+100～K26+100，路面宽度设计为11.5 m，路基宽度设计为13 m。设计了半刚性组合式基层路面结构，结合使用适宜的路面材料，强化施工质量的把控，达到长寿命沥青路面结构建设的要求。现结合具体设计，进行如下分析。

2 路面结构设计

从长寿命沥青路面的研究角度来说，全厚式沥青路面结构整体性能备受认可，不过建设中难以被有效应用。目前，沥青路面建设中，多通过优化粒料底基层设计和组合式底基层设计，来达到长寿面路面的设计目标。开展设计时依据道路路基顶面容许压应变和沥青层层底水平容许拉应变等指标，结合现行的标准规范，运用结构设计方案，开展长寿命沥青路面结构的相关设计。此工程的结构设计情况如下：(1)厚度。沥青层24 cm；级配碎石20 cm；半刚性层20 cm；砂砾层20 cm。(2)模量。沥青层1 200 MPa；级配碎石500 MPa；半刚性层1 200 MPa；砂砾层120 MPa；土基层80 MPa。

3 路面材料的选择和设计

沥青路面结构设计，运用长寿命理念，要做好路面材料的选择和设计。本工程的具体设计如下：(1)路基。因为建设地缺少石料，难以开展原基础换填施工，所以使用压实风积沙路基。为了保证基础承载能力，在土基层布置天然砂砾垫层，保证基础受力特性的同时，实现对路基的有效保护。(2)底基层。此部分选择的是水泥粉煤灰稳定碎石，为了能够避免半刚性基层材料层出现裂缝，选择模量水平较高的水泥稳定碎石和高性能的水泥材料。设计时考虑到干缩裂缝以及温缩裂缝的控制需求，最终使用了3%的32.5号水泥材料，结合使用粉煤灰材料。(3)级配碎石层。此部分使用的材料，以花岗岩为主要石料，矿料级配设计成骨架密实结构。(4)沥青层。选择的材料为改性沥青混合料；使用的胶结料为SBS改性沥青材料；使用的矿料级配设计为AC-25粗型级配。(5)其他层。对于连接层和磨耗层等，结合实际情况，按照长寿命沥青路面设计规范，选择相应的材料。

4 施工质量的把控

若想保证长寿命沥青路面的质量，要做好全面的把控。在设计环节要明确提出施工质量把控要求，比如如下内容：(1)压实度。路面施工的压实度水平高低，直接影响着沥青路面的使用寿命，因此要做好严格的把控。结合各层施工规范要求，比如水泥稳定碎石层，做好严格的把控，保证摊铺作业的连续性以及均匀性。(2)均匀性。影响路面寿命的因素中，混合料均匀性为重点因素。施工作业中要做好离析的把控，进而保证路面的使用寿命。开展沥青路面施工作业，要做好混合料拌和以及摊铺作业的严格把控，结合实际情况，选择厂拌或者其他方法，保证混合料制作的质量和效果。

5 长寿命沥青路面结构设计的方法

5.1 做好控制指标的把控

从结构设计实践来说，要做好控制指标的把控，即层底拉应变指标。不同地区的要求不同，在进行时设计人员要做好规范的了解合调查，结合本地区的实际情况，进行优化设计。按照现行的公路长寿命沥青路面技术规范，建设的长寿命沥青路面，设计年限要达到40年不产生疲劳破坏，并且能够承受1亿次标准荷载作用。开展结构设计时严格遵循技术规程和相关标准，做好全面的把控，保证使用寿命的同时，做好经济性的有效把控，保证建设的效益。

5.2 做好设计方法运用的把控

(1)路基设计

受到重复荷载的作用影响，沥青路面结构很容易出现变形，影响着公路运行的安全性以及行车的舒适性。除此之外，还会使得面层底面产生很大的拉应变，最终加速路面疲劳破坏。基于此，设计环节要做好路面结构的永久变形量指标的把控。关于如何控制路基过多永久性变形，研究学者提出了不同的方案，大致可以分为以下两种：(1)构建预估模型，进行永久应变的分析。运用分层总和法，进行累积变形量的估计和计算。根据设计条件和实际情况，确定永久变形量的基本标准。(2)限制公路路基土的盈利水平，减少或者杜绝剪切破坏的出现，或者基于重复荷载，使得永久变形可以趋于稳定，将永久变形总量把控在适宜的范围内，避免因为长期积累，引发路面车辙或者裂缝等问题。

(2)半刚性基层

长寿命沥青路面结构设计中的半刚性基层，主要为刚性材料。一般来说，轻易不会发生因为长期累积变形造成损坏的情况。质量达标的半刚性基层，整个结构的抗压强度至少能够达到2 MPa。由于荷载产生的压应力，即使是货车专用道上行驶的重载，公路路面出现的压应力也只有1 MPa，传递到公路基层表面时比较小，所以基本可以不考虑。

(3)沥青层

沥青路面结构设计实践中，运用长寿命理念，若想达到40年不产生疲劳破坏的目标，需要做好严格的把控。在进行沥青层的设计时，要优选设计材料，构造各类沥青混合料材料的疲劳曲线，根据各个公路路段的交通量，基于损伤积累的原则，开展公路设计期限内的路面疲劳验算分析，进而获得高性能的沥青路面结构设计方案。需要注意的是，开展设计时除了要做好方案的性能分析外，还要做好全面设计的把控。通过优选材料，提出可行性的施工方案，为后续沥青路面施工作业的开展，提供强有力的数据支持，保障公路建设的质量和效益，促使公路达到长寿命要求。

6 结束语

综上所述，沥青路面结构设计实践中，运用长寿命理念，要从结构的选择和材料以及施工参数的确定等方面，做好严格的把控。文中结合具体实践，进行了长寿命沥青路面结构设计分析，提出了设计把控的要点和方法，为相关人员提供借鉴和参考。