重载道路沥青路面设计策略研究

马向前

(中大设计集团有限公司，陕西 西安 710000)

0 引言

近年来我国的经济水平不断提升，人们的生活质量不断提高。为了满足人们和社会层面的不同需求，道路交通建设与发展的过程中路面设计工作成为关键的部分，道路路面是承载交通工具和行人的重要结构，如果出现设计问题将会引发严重的安全风险和质量风险，尤其是重载道路的沥青路面，所承受的交通荷载量高，如果不能合理设计将导致沥青路面的后续使用受到影响。因此，在新时期的环境下应重点关注重载道路沥青路面的设计，完善设计方案和设计模式，提升整体的设计效果[1]。

1 重载道路沥青路面的常见质量问题

1.1 水损坏问题

通常情况下，在重载道路沥青路面应用的过程中会由于车辆荷载过高，导致沥青层面受到剪切变形影响，出现不同程度的车辙，尤其是缺乏稳定性、抗变形性能较低的沥青路面，在重载车辆碾压下，很容易发生横向剪切变形的问题。虽然车辙损害不会对道路路面的承载性能产生过大的影响，但是如果不能合理处理，就很容易引发水损坏的问题，如图1所示。在沥青路面车辙的深度达到某个程度以后，车辙坑槽的内部就会出现积水，路面表层的水分向车辙坑槽流动，对沥青层面和材料产生影响，导致沥青与石料的黏附性降低，出现材料剥离等严重问题。在结构层下面进入水分，使得半刚性的基础结构出现很长的滞留效应，在动水压力的影响下，路面细料受到冲刷，出现严重的破坏问题。

图1 路面水损坏

1.2 疲劳开裂问题

重载沥青路面疲劳开裂问题属于常见的质量问题，一般情况下，道路在车道的轮迹处发生裂缝问题，之后逐渐扩展成为网状裂缝，如图2所示。随着纵向裂缝问题的发生，在重载交通作用之下，表面产生拉应力，从而出现问题。

图2 疲劳开裂

1.3 泛油问题

重载道路沥青路面除了会出现疲劳开裂和水损坏问题，还会发生泛油问题，主要是由于重载沥青路面面层内部的沥青在受热膨胀以后，沥青材料与混凝土材料相互之间的孔隙无法承受膨胀力，沥青渗出到路面表面部分，一旦发生此类问题，将会导致路面的防滑性能降低，对车辆行驶的安全性造成危害。

2 重载道路沥青路面的设计措施

重载道路沥青路面设计的过程中应完善设计模式，确保整体路面结构设计效果[2]，如图3所示。

图3 路面设计的模式

2.1 不同层间的设计

通常情况下在重载道路的沥青路面设计过程中，若不能考虑到沥青层次和基层的黏结性，不能合理设计沥青层次的厚度，将会导致不同层次之间的黏结性降低，发生严重的车辙问题，因此在设计的过程中应重点进行不同层次相互之间的合理设计。首先，按照相关的设计规范标准开展工作，合理进行沥青层面与机理层面的黏结性设计，选用改性沥青材料，改善不同层次的黏结性。其次，做好沥青层次的分层设计，合理设定沥青材料的流动性指标、温度指标等，完成指标设计之后进行不同层面的试验施工，检验所设计的不同层次相互之间的黏结性，明确设计方案是否符合设计标准，只有确保所设计的沥青道路面层结构力学指标达到相关的标准，才能将设计方案应用在重载道路沥青路面的工程项目中。

2.2 预防水损害的设计

重载道路的沥青路面会长时间处于重载的交通状态，很容易发生裂缝问题与车辙问题，如果不能及时进行沥青路面的养护设计，将会导致路面在水的作用下出现严重的水损害问题。因此，在设计期间应根据沥青路面水损害问题发生原因和情况，制定较为完善的设计方案。首先，设计基层结构的过程中，应尽可能设计稳定碎石类型的材料，同时还需重点关注排水性能，以免积水过多，对道路结构的质量造成危害。其次，在表层的下层位置结构设计工作中，需要选择使用沥青含量较高的材料，将其设置成下封层，这样能够在一定程度上避免地下水所带来的不利影响。最后，还需在设计层次的过程中，重点设计嵌挤性能较好、空隙率良好并且下面层性能符合标准的结构层次，确保水分能够从空隙内部尽快向外流出，改善沥青路面结构的排水性能。

2.3 合理设计结构厚度

重载道路的沥青路面设计工作中，应将结构厚度控制在合理范围之内，以弹性层状体系理论为基础，按照交通量指标，在设计年限范围之内进行换算，根据路面可能会出现的损伤问题与疲劳破坏问题等，严格进行结构厚度的设计[3]。首先，在厚度设计之前应假定路面的厚度指标，将基层当作是主要承重层，使得沥青层次能够起到表面功能作用，但是需要考虑的是，在工程项目中，重载交通的沥青路面出现破坏问题并非是基层结构的破坏，而是沥青表面层结构的破坏。因此，需要做好沥青表面层厚度的设计。其次，若沥青结构部分和基层结构部分相互之间属于完全连续的性质，在沥青结构厚度增加的情况下，基层的拉应力就会有所增加，但是增加的数量很少，而在沥青层厚度不能达到12 cm时，就很容易出现车辙问题，但是如果沥青层的厚度超出12 cm，就能降低车辙问题的发生概率，因此在沥青面层设计工作中，应尽可能将沥青面层结构的厚度设计为超出12 cm。最后，在沥青路面设计的过程中需要注意，沥青结构、基层部分如果属于滑动截面，沥青结构底部位置的剪应力就会在沥青结构厚度增加之后降低，简而言之，如果层间缺乏良好条件，沥青结构的厚度很薄，就容易发生严重的车辙问题，因此在设计期间需要重点增加沥青结构层次的厚度，预防出现车辙问题。

2.4 沥青材料的科学设计

沥青材料对于整体的重载道路路面结构、质量和性能会产生直接影响，一旦出现沥青材料的设计问题，将会导致整体设计效果降低，因此，在沥青路面设计的过程中，应制定完善的沥青材料重载设计方案[4]。

(1)采用模量测定的方式进行材料设计。在圆柱形的试验样本中合理进行应力的分析，采用静态蠕变试验方式，获取相应的数据值；对于试验的样本，还可以设置正弦波形应力，进行动态试验，分别实行压缩试验、弯曲试验、拉伸试验，获得复数模量；反复性开展相关的试验活动，阶段性设置一定的梯形波应力，进行压缩试验、弯曲试验、拉伸试验，获取相关的数据值。

3 结语

综上所述，近年来在重载道沥青路面实际应用中经常会出现疲劳开裂、水损坏等问题，直接影响道路整体结构的应用质量和性能，因此在新时期的环境下应结合沥青路面的问题特点，合理进行不同层间的设计，预防出现水损害问题，严格控制结构厚度，精准进行沥青材料的设计与计算，从根本上保证沥青路面设计质量，满足当前的性能设计标准。