市政道路工程沥青路面结构设计分析

石彦龙 刘家良

（杭州市城建设计研究院有限公司 浙江杭州 310000）

1 分析市政道路工程沥青路面的特点

1.1 施工进度紧张，缺乏前期准备

在开建市政道路工程前，首先需要对整个工程项目进行规划，并在市政规划部门同意后才可开始工程建设工作。市政道路工程的出资方一般是政府机构，并且在建设过程中会对周围区域进行封闭管理，使得市民的出行会受到一定影响。此外，由于市政道路工程在室外进行，室外温度会对整个工程质量产生影响。因此，为了保证施工质量，部分施工现场往往会在有利天气条件下抓紧施工，导致施工前期的准备工作存在疏漏。

1.2 现场条件有限，难以保证施工质量

市政道路工程多在人群密集区域修建，对于道路改、扩建工程而言，工程现场面积比较小，并且由于施工需要封闭管理，导致工程周边区域十分拥堵。在上述工作条件下，施工难度大幅度增加，导致质量监督工作无法有效开展，提高施工质量问题出现的概率，施工质量与要求存在差异。

1.3 原材料资金占比大

与其他工程相比，市政道路工程的很大一部分支出用于采购施工材料，资金占比一般不小于50%。此外，由于原材料运输距离比较远，为了保证可以如期完成，需要对原材料的选购与运输成本进行重点考虑。

2 市政道路沥青路面施工现状

2.1 路面存在分布不均的裂纹

在市政道路投用过程中，裂纹是沥青路面的常见质量问题（如图1 所示）。根据裂纹的类型，其可分为两种，即疲劳裂纹与发射裂纹。其中，当把沥青铺设在老旧混凝土路面后，通常会出现发射裂纹。对于疲劳裂纹而言，其大多与外部温、湿度及路面车况负荷有关。如果车辆荷载大于路面承载能力，则裂缝出现的概率会大幅度提高。

图1 沥青路面中的裂纹问题

2.2 路面存在沉降现象

沉降现象是指在竖向方向上路面出现一定程度的形变，导致车辆在行驶过程中会出现跳车现象，增加交通事故几率，沉降现象存在3种类型。（1）均匀性沉降。均匀性沉降对路面的破坏作用比较小，其主要与路面车辆荷载及环境因素有关。（2）不均匀沉降。当路面存在不均匀沉降问题时，会对车辆行驶安全产生比较大的威胁。其中，路面压实作业质量存在瑕疵，随着车辆荷载反复作用，路面中产生的缝隙会加快雨水渗入速度，致使不均匀沉降问题出现。（3）局部沉降。在沥青路面施工时，局部区域的压实工作存在质量问题，致使局部道路区域出现沉降现象。

2.3 水损坏

沥青路面的最大优点就是具有良好的隔水能力，而评价沥青路面工程质量是否达标，隔水性能是非常关键的一个指标。如果沥青路面存在施工质量问题，则其隔水效果将会难以满足后期市政道路工程使用要求，并且会严重缩短道路工程工作年限，增加质量问题出现概率，加大道路后期维护、保养工作难度。

3 强化路面结构设计的重要性

近年来，随着我国城市经济发展速度持续加快，路面行驶的车辆日益增多，导致路面荷载急剧增加，一旦路面出现质量问题，势必会影响车辆出行效率，甚至会诱发安全事故。因此，为了保障路面通行效率，需要对沥青路面结构设计工作予以足够的关注，并注意做好强化路面结构设计工作，采取各种有效措施，提升沥青路面结构强度，保证沥青路面可以满足日益增加的车辆荷载要求，确保市政道路各方面使用性能均符合国家标准要求。

4 市政道路工程沥青路面结构设计

4.1 结构选择

在开展结构设计工作前，设计人员要对路面结构设计要求与规范进行了解，不得出现违背国家路面结构设计标准或规范要求的情况。在设计时，设计人员要了解项目所在地的地质与环境等情况，并要以未来交通发展区域为基础，合理对路面结构进行设计与选择，提升路面结构设计的合理性，保证路面结构可以承载更多的路面载荷。需注意的是，路面结构选择好坏同样也会影响路面车辆行驶安全，需要开展积极的路面结构安全评价工作，确保路面结构设计足够安全、可靠，为后续设计工作积攒设计经验。

4.2 结构设计

以沥青路面为例，其结构中含有多种组成部分，大概可以分为面层、基层、底基层与垫层。在结构设计工作中，不仅要考虑交通荷载问题，而且也要对工程项目所在地的天气、地质等情况进行考虑，使沥青路面结构更加符合当地交通与环境特点。在恶劣天气状况下，大量积水会渗透到结构层中，从而会影响结构层的稳定性，致使沥青路面出现质量问题。在选择面层材料时，建议选择密集配沥青混合材料，并要注意合理设计排水系统，加快路面排水速度，防止积水渗入而影响沥青路面结构稳定性。与其他设计工作相比，沥青路面结构设计工作十分复杂、涉及专业多，特别是材料选择尤为重要，除了要考虑路面结构的使用年限，而且也要对环境污染问题进行综合考虑，注意降低沉降问题发生概率，增强路面防渗能力。

4.2.1 路面厚度设计

在市政道路工程中，路面厚度设计是否合理不仅会影响路面使用年限，而且也会导致施工成本增加。因此，在设计路面厚度时，需要对市政道路工程的使用年限与路面荷载进行考虑，以结构参数为基础，最终设计出符合道路工程要求的沥青厚度，确保沥青厚度可以满足未来市政道路发展要求。

4.2.2 路面防裂设计

防裂设计是沥青路面结构设计中十分关键的环节。在防裂设计工作中，需要对路面荷载应力的分布区域进行计算，针对应力集中区域，要适当增加沥青铺设厚度，厚度增加区间控制在25mm左右，不得超过规范要求。另外，如果工程建设成本允许，可增加改性沥青的选择比重，降低裂缝在路面中的出现几率。

4.3 结构评价

4.3.1 明确评价内容

在沥青路面结构设计工作前，设计人员应对工程未来使用情况有着大致了解，并全方位收集相关设计信息，准确掌握市政道路交通负载情况，为后续设计工作提供判断依据。与此同时，设计人员应对路面厚度、承载水平及层级进行全方位的评价。此外，在施工作业时，可借助现代化设备对路面层级、厚度进行精准测量，认真做好无损检查测量工作，并对测量结构进行记录，帮助设计人员了解道路结构的具体情况。与此同时，设计人员可借助钻芯检查测量方法对路面的平整程度、裂缝分布及渗水程度等进行检测，了解路面存在的主要问题及问题的诱发因素，为后续设计工作积累经验，杜绝问题再次出现。

4.3.2 评价路面承载性能

在落锤式弯沉仪的帮助下，设计人员可对路面的承载性能进行检测。例如，让车辆以不同速度通过待检测区域，不同检测区域的间距要保持在合适区间，一般要不小于20m，以便提升测量的精准性。当道路结构存在严重的损坏，则可将检测区间适当缩短。此外，对于道路结构层的检测，设计人员可使用探地雷达对结构厚度进行测定，查看结构是否稳定、均匀。在条件有限的情况下，可借助钻芯法对路面结构层进行检测。在应用钻芯法时，需要从路面钻至基层，不同钻芯区域之间的距离要控制在100m左右。

4.3.3 旧路功能评价

在旧路功能评价工作中，可以在自动平整度计的帮助下对路面的平整度进行测量。针对因车辙而引发的路面形变问题，可借助激光轮廓仪进行检测，提升检测精准度，方便设计人员了解车辙形变主要区域。最后，做好人工复测工作，对路面出现损坏问题的位置进行记录，归纳总结路面损坏类型，准确计算路面的摩擦系数，方便掌握路面的抗滑能力，实现对旧路功能的全方位评价。

4.4 修复设计要点

在市政道路修复设计项目中，为了快速恢复市政道路的使用功能，需要以原有道路结构为基础，重新对路面结构进行铺设，并修复原有路面存在的损坏问题，保证市政道路的通行需求。在铺设沥青路面前，要求对原有道路路面中的缝隙、沉降等进行处理，最大限度地解决路面存在的问题，确保新铺设的沥青路面平整度可以满足道路使用要求。

根据市政道路的使用要求，合理设计沥青路面的铺设厚度，并在施工阶段对铺设高度严格控制。如果有软弱层在沥青铺设阶段出现，需要采取铣刨工艺加以解决。在完成沥青路面损坏问题的处理后，不仅要完成功能层的设置，而且需要开展清理工作，随后才能有序开展沥青路面的铺设工作。

针对双层路面，需要以最终计算结果为依据，确定最终的铺设厚度。通常情况下，下层路面的厚度不得大于8cm，并使用粗粒、中粒沥青进行铺设。针对上层路面，可使用细粒密实混合料进行铺设，并且上层与下层之间可以喷一定量的粘结层油，使上下两层更加紧密，提升市政道路工程使用质量。

4.5 沥青路面的排水设计

大量分析后发现，道路之所以时常发生质量问题，大多与水害有关。因此，为了降低道路质量问题出现几率，沥青路面中的排水设计要引起关注。排水设计可分为路面结构内排水与路面排水两种主要类型，设计人员可根据工程要求选择有针对性的排水方案。针对宽路面，可做成双坡排水，并将雨水收集口设计在道路两侧，加快雨水排出效率。针对比较窄的路面，可做成单坡排水方案，将排水垫层设计在路面与路基之间的区域，并在排水垫层中铺设乳化沥青，增强防水效果，降低路面中积水的径流时间，防止积水在市政道路中大量、长时间积聚，影响路面行车安全。

5 提升沥青路面的市政道路施工质量水平的路径

5.1 保证沥青混合的均匀度

（1）对混合料的配比进行研究，并通过试验对配比的科学性进行验证，使配比方案可以满足工程施工要求。（2）在混合料搅拌过程中，工作人员应对搅拌温度进行密切监测，保证温度处于均匀的区间，不可忽高忽低，提升混合料的搅拌质量。（3）在沥青混合料拌合时，除了要防止出现离析问题外，还应对混合料拌合的均匀度进行检查，确保混合料中的各种材料可以相互融合，起到增强沥青性能的作用。（4）针对沥青混合料的干混时间，建议不得大于5s；针对湿混时间，注意不得大于40s。（5）注意严格控制沥青混合料的温度，在出厂与施工前，注意检查沥青混合料的温度，每个施工环节内的温度要严格控制，以免影响沥青混合料的性能。（6）控制骨料的含水量，如果含水量大于标准要求，则会降低混合料的性能。（7）严格控制矿物级配与油石比，如果控制不当，将会导致沥青混合料比较松散，影响施工质量。（8）在施工过程中，注意使用先进场的沥青混合料，以免混合料搁置时间过长而影响沥青路面的铺设效果。

5.2 摊铺和碾压

（1）施工时，可选择平衡梁作为接触方式，可以根据路面平整情况自动对摊铺平面进行调整。（2）在摊铺作业时，摊铺机应对摊铺厚度严格控制，避免多次对同一路面进行摊铺作业，提升一次摊铺作业成功率，有助于将混合料的性能最大限度地发挥出来。（3）完成摊铺工作后，需要对路面的高程、坡度等参数进行测量，并指派专业人员全面检查路面的摊铺质量，如果发现问题，要及时开展修复工作。（4）在碾压工作中，压力机操作人员要严格把控速度，将沥青混合料进行充分压实，保证混合料的压实度满足工程要求。（5）压实过程分为3个阶段，即初压、二次压实与终压。混合料的压实度根据压实阶段不同存在一定差异，所以针对不同压实阶段，选用有针对性的压实机械设备。例如，可选用钢轮压路机、轮胎碾压设备及振动压路机作为初压、二次压实与终压的设备，并严格控制各个阶段的碾压速度。（6）碾压作业应指派有经验的人员进行管理与调度，保证各种碾压设备可以得到合理搭配。在完成碾压工作后，检查人员应对沥青路面压实质量进行检查，保证路面压实度符合工程要求。

6 结语

由此可见，随着社会越加关注市政道路工程质量，沥青路面结构设计工作要引起关注，并作为重点项目进行研究，保证沥青路面工程质量符合市政道路使用要求。