高速公路路面结构的优化设计

林森林

摘 要：本研究结合某高速工程实例，较深入地探讨了高速公路路面结构的优化设计。通过阐述工程及气候水文等方面的基本情况、技术标准，对高速公路路面结构设计难点进行了总结，详细的探讨了优化设计方案，对于提高高速公路设计的整体水平具有一定的借鉴作用。

关键词：路面结构设计;高速公路设计;设计要点

1 高速公路工程概况

某高速公路工程95.8千米长，连接某省内县市交通，在南北纵横上搭建交通网络。与工程建设要求相结合，优化路面结构设计过程中，高速公路主要采用四车道公路形式，设计最高通行速度为120千米/小时。工程施工区域具有充足的年降水量，亚热带季风气候比较典型，全年温度处于13.4～42.5摄氏度之间。因一年四季具有较大变化的温差，降水分布呈现出季节性不均表现，在一定程度上增大了工程基礎性施工难度。此外，因地形较为复杂，交错分布的山区和平原，使年降水量变化程度不均。在总体上因具有丰沛的水量，充足的降水，有效补给了河流，为所在区域生活生产用水提供了重要保证。

2 高速公路路面结构设计面临的主要问题

2.1 高温稳定性

针对高速公路工程建设区域的气候而言，最高温度在夏季不低于40摄氏度。受此恶劣环境的影响，混合料的抗变形性能应达到较高要求，对多样复杂的气候条件较为适用。而且，高速公路普遍具有较大的交通流量，尤其是行驶的部分大型车辆，由于自身具有较重的质量，对于路面的影响程度有所差异。

2.2 水稳定性

在高速公路工程施工区域，全年降水量平均可达到1 500毫米的较高水平，基本上其状态保持相对潮湿。与施工当地实际情况相结合进行分析可知，结果显示早期水损害问题具有较为突出的表现，对高速公路正常通行产生较为严重的影响。但在优化路面结构过程中，应对混合料配比、供应原材料等方面的一些因素充分考虑。

2.3 低温抗裂性

在冬季因高速公路工程建设路段只有较低的气温，因此在路面结构设计中应保证冬季施工达到稳定的温度，使不同温度因素产生的不利影响尽可能消除，使道路提高低温抗裂性能。

2.4 抗疲劳性

高速公路随着日益增大的交通流量变大，逐渐出现较大的一些重载车辆，直接对沥青路面结构产生严重损坏。因此，应选择适宜的全面优化方案，使道路确保抗疲劳性较高。总而言之，在优化设计方案中，应对重载交通车辆问题采取有效措施妥善解决，使早期造成损害的不利影响尽可能得以消除。逐层采取优化设计方案，提高混合料配比的合理性，为后期施工质量提供更好地服务。

3 高速公路路面结构的优化设计

3.1 优化上层沥青面

与高速公路交通量相结合，对道路在不存在交通压力条件下的车辆行驶情况进行科学预测。结合目前实际可知，路面荷载力经常对中面层产生影响，应基于经济性原则，针对目前存在的功能性问题进行妥善解决。在对路面结构设计优化中，不同层次采用4厘米改性沥青施工可使相应需要得到保证。不只是整体建设成本可有效降低，还能使各层次的相应功能需求得到满足。诸如确定灰绿岩或玄武岩等质地坚硬材料的主体成分，使表层明显提高抗磨效果。

3.2 优化中下层沥青面

基于原有施工方案，对中下面层结构模式予以明确。在路面整个结构中中下面层为高剪应力区，沥青中面层效果较好。特别是在高温条件下，温度对沥青混凝土表层内容将产生一定程度的影响。因此，在中面层应选择具有良好稳定性的材料作为主体材料，选择沥青下面层的材料应以承重层方面功用为重点。

3.3 优化水稳基层

与原路面结构相结合，结果显示在整体上采用的水泥剂量较高一些。以目前情况为基础，程度不同的路面裂缝经常产生，通常沥青材料不具有抗反射裂缝效果。因此，在优化设计水稳基层过程中，应对产生的水稳裂缝全面控制。而且，还要采取针对性措施提高处理效果，使产生沥青裂缝的时间得到延缓。通常在沥青面层与水稳基层之间设置防水黏结层，便于前后期施工操作，使产生裂缝的比率明显降低。

4 高速公路路面结构优化设计比较

4.1 技术分析

传统沥青材料具有悬浮密实性连续级配的特点，较高温度时难以应对。尽管原有材料有所改观，但传统设计方案产生的束缚不能被打破。马歇尔设计方法对路面压实情况不能准确进行模拟，还将产生很多裂缝问题。在优化设计方案过程中，应将Superpave技术引入基础性施工检测中。该设计方案可使沥青混合料密实度得到有效保证，抗水性明显提高。

4.2 污水管道设计

在高速公路工程路段中，对污水管出口与规划污水出口污水排设置，出污水出口近期溢流规划向雨水系统排入，远期与相交道路污水系统连接。

4.3 对井、雨水口现状进行检查并设计管道

对已有雨水口及其连接管道重新修建，对排水检查井根据加固图进行改建，并清淤已有管道。排水工程设计中，设计中分带排水，应将排水防渗设计在全线中分带，有效避免路基受到3米绿化带中的雨水侵蚀作用。在桥面雨水设计中，对桥面排水系统设置用于对桥面雨水的收集，经落水管向地面雨水口或收水井就近接入。

4.4 基本建设费用

优化及升级高速公路路面结构设计方案可使路面提高整体性能，路面明显延长使用期限。而且，通过反复详细进行测算，结构优化后所需费用比原设计所需费用明显低很多，使道路施工及建设方的成本支出得到有效节约，工程性价比显著提高。

4.5 使用效果

结合高速公路工程路面结构目前情况，关键在于道路沥青延长使用期限，逐渐成为一个主要研究方向。结合上述分析结果发现，优化升级高速公路路面结构应使原存在的一些问题得到妥善解决，受环境因素产生的不利影响尽可能消除，为充分发挥整体功能提供重要保证，进而使工程建设目标达到更环保更节约的效果。

5 结语

综上所述，根据高速公路工程路面结构优化设计目标可知，为使工程使用功能整体提升，在工程造价方面明显减小不利影响。经比较分析结果显示，工程整体建设中用于路面结构安装的相关费用约为83 425.3万元。随着优化设计工程内部结构，可有效控制费用在81 395.3万元，与工程设计优化前后结合分析，为有关单位节约支出2 000余万元。据此可知，该高速路面结构优化方案的实践价值较高，不仅使建设施工费用明显降低，还可使整体功能得到进一步完善。无论在经济还是技术等方面，该设计优化方案的可行性较高。不只是充分发挥技术经济效益，还能明显降低工程整体造价，对于提高高速公路设计的整体水平具有一定的借鉴作用。

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