瀝青混凝土路面結構設計探析

楊亦丁

摘 要 近年來我國公路網(wǎng)絡中瀝青路面的應用越加廣泛，逐漸占據(jù)了核心地位，其在平整度、抗變形以及維修便利性方面具有顯著優(yōu)勢。本文首先對瀝青混凝土路面設計要求進行了簡要介紹，其后具體探討了瀝青混凝土路面結構設計要點，最后圍繞工程案例展開論述，以期可供參考。

關鍵詞 瀝青混凝土路面;結構設計;設計要求;工程案例

引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，區(qū)域交通越加繁忙，不僅表現(xiàn)在交通量的增加，也有重載交通占比的增多，由此對路面性能提出了更高的要求。本文研究對象為瀝青混凝土路面，需嚴格根據(jù)區(qū)域環(huán)境、交通調查結果等確定路面結構方案，科學選擇材料、計算各項參數(shù)，保證路面整體性能滿足要求的同時，提高其經(jīng)濟性，真正獲得最優(yōu)方案。

1瀝青混凝土路面設計要求

現(xiàn)代公路修建中，面臨著大交通量、重載等問題，不少公路出現(xiàn)了尚未達到正常使用年限，就出現(xiàn)了嚴重損壞，如擁包、沉陷、坑槽、嚴重裂縫等等，必須進行大中修，嚴重影響正常交通。對此，為保證公路正常運營，減少養(yǎng)護維修費用，必須要對瀝青路面受力、損壞 機理進行分析，科學開展瀝青混凝土路面結構設計，保證路面性能滿足規(guī)范與實際使用要求。

瀝青混凝土路面設計過程中，應做好公路沿線氣候、自然條件以及交通情況的調查工作，綜合確定路面性能要求，并根據(jù)路面結構組合力學與使用性能開展綜合設計，保證瀝青路面耐久性、安全性、經(jīng)濟性[1]。

2瀝青混凝土路面結構設計要點

2.1 結構層功能要求

瀝青路面各個結構層設計要求歸納如下：①面層：面層直接受到外界環(huán)境影響、承受各種荷載，極易出現(xiàn)各種病害問題，對其抗車轍、抗疲勞開裂、抗低溫開裂、抗水損壞等性能要求十分高。不同面層結構設計側重點不同，如：上面層—路面抗滑、低溫抗開裂性;中面層—抗車轍性;底層—密水性、疲勞開裂性。②基層：基層對水穩(wěn)性要求高，需根據(jù)實際情況選取瀝青路面的不同基層類型; ③墊層：主要用于改善土基的溫、濕度。

2.2 結構層設計要點

（1）材料選擇。不同結構層的功能要求不同，選擇合適的材料十分重要：①上面層：常用的有SBS改性瀝青、SMA瀝青、AC13 瀝青等，其中SBS改性瀝青穩(wěn)定好，抗車轍能力有限;SMA瀝青、AC13 瀝青在低溫抗裂、耐疲勞性等方面表現(xiàn)較好，具體需根據(jù)區(qū)域環(huán)境、路面需求進行合理選用。②中、下面層：中面層承受的剪應力較大，因此對材料性能要求也較高，美國規(guī)范中SMA-25、SMA-19為中、下面層材料推薦選擇，下面層以粗粒式瀝青混凝土為宜，可有效避免自由水滯留，此外也可選用橡膠瀝青作為結合料，有效提高中、下面層性能，經(jīng)濟性較好;③基層：包括半剛性基層、柔性基層、剛性基層、組合式基層等，半剛性基層包括水泥穩(wěn)定類、石灰粉煤灰穩(wěn)定類，可通過改變水泥摻量調整基層剛性;組合式基層，采用瀝青碎石層，常用材料有ATB-25、ATB-30，其排水性能較好，可有效遏制溫縮、反射裂縫等。④層間材料：此為改善結構層間接觸狀態(tài)的重要部分，包括透層、封層、粘層，推薦材料有SBR改性乳化瀝青、橡膠瀝青、陽離子中裂乳化瀝青等。

（2）路面結構組合設計。瀝青混凝土路面結構是一個整體，因此必須要進行綜合分析與優(yōu)化設計，確定結構方案，主要考量因素包括：交通量、重載交通比例、當?shù)貧夂?、建設資金、施工條件等，切實延長路面使用壽命、提高經(jīng)濟性[2]。

根據(jù)已有的結構方案，采用彎沉指標對路面結構層厚度進行初步設計，綜合環(huán)境、材料性能參數(shù)的影響，從力學、使用性能等方面的要求出發(fā)，對結構組合方案進行驗證;最后開展極限壽命、全壽命費用分析，取得最優(yōu)方案。

3工程實例

3.1 項目背景

本文主要以某公路工程項目瀝青混凝土路面結構設計為例展開分析，此項目在區(qū)域運輸網(wǎng)絡中占據(jù)著重要地位。根據(jù)調查顯示，近些年區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展較快，公路交通量快速增長，尤其是重載交通特性比較明顯，對此在進行瀝青混凝土路面結構設計時，要求高、難度大，在保證路面性能與使用壽命的同時，需控制好成本問題，保證最終路面方案技術經(jīng)濟性良好[3]。

3.2 路面結構方案比選

本項目在充分參考已建公路設計經(jīng)驗的基礎上，結合區(qū)域筑路材料特點、工程質量與效益等進行綜合分析，初步確定采用以半剛性基層瀝青路面為主導的路面結構。

（1）結構方案比選。本項目初期設計階段，對水泥混凝土與瀝青混凝土路面兩種方案進行了比選，具體分析如下：方案一：瀝青混凝土路面：路面平整、噪音小;路基變形適應性強;維修養(yǎng)護便利;方案二：水泥混凝土路面：路面強度高，耐久性好;造價較低;路基變形適應性較弱;維修養(yǎng)護難度大。

通過兩種方案的優(yōu)缺點綜合分析，確定采用瀝青混凝土路面。

（2）面層方案比選。本項目在面層材料選擇上，初步確定了兩種材料，具體分析如下：方案一：中粒式密級配瀝青混凝土（AC-16）：此材料的優(yōu)點在于抗滑性、防水性好，且設計、施工方案相對成熟，造價較低;但是在耐久性、水穩(wěn)定性方面存在一定不足[4];方案二：瀝青馬蹄脂碎石混合料（SMA-13）：此材料的優(yōu)點在于抗滑性、抗高溫變形與低溫開裂性均較好，尤其適用于高溫多雨區(qū)域;但是此材料施工要求高，造價也相對較高。

結合項目實際情況，經(jīng)綜合分析后決定選用AC-16，同時在考慮路面性能要求的基礎上，本項目提出采用兩層瀝青混凝土路面。

（3）基層方案比選?；鶎邮侵匾某兄貙?，強度、水穩(wěn)方面要求高，本項目初步確定兩種方案，具體分析如下：方案一： ATB-30 柔性基層：此種材料在國內(nèi)應用廣泛，其主要優(yōu)勢在于可顯著減少反射裂縫，與面層呈現(xiàn)為一個良好的接觸狀態(tài)，變形適應能力強;但是此種基層的強度方面相對較弱，承載力不強，易出現(xiàn)車轍，工程造價相對較高;方案二：水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層：此種基層的板體性十分好，提供了良好的承載力，在抗變形、抗凍、水穩(wěn)等方面表現(xiàn)優(yōu)異，同時其施工較為簡單、造價低;但是使用此種基層極易導致反射裂縫的出現(xiàn)。

結合項目情況與性能要求，綜合分析后決定采用水泥穩(wěn)定碎石基層[5]。

（4）底基層方案比選。在進行底基層方案設計與選擇時，抗疲勞、抗沖刷性能是優(yōu)先考慮因素，結合本地筑路材料情況，本項目決定采用水穩(wěn)碎石、水泥石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石兩種方案，具體分析如下：方案一：水穩(wěn)碎石：采用4%水泥配比方案，其早期強度高、抗沖刷性能好，同時取材方便、施工簡單;方案二：水泥石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石：配比方案2：5：13：80，其可有效減少干縮裂縫，造價低，但是初期強度不高，容易造成周邊污染。

基于本項目交通情況分析顯示，重載車輛較多，因此推薦采用水穩(wěn)碎石基層，提供更為強大的承載力。

3.3 路面結構設計情況

本項目嚴格按照《公路瀝青路面設計規(guī)范》開展路面厚度計算、彎拉應力驗算，采用HPDS2011設計軟件開展設計計算，確定本項目瀝青混凝土路面總厚度為84cm，具體結構設計情況見表1[6]。

4結束語

綜上所述，合理的瀝青路面結構設計，是減少道路早期損害的重要措施，不僅可延長道路使用壽命，也有利于減少維修費用，為區(qū)域交通正常運轉提供更好的保障。在進行瀝青路面結構設計時，需明確各個結構層功能要求，并據(jù)此開展各結構層方案選擇與組合設計，做好性能驗證與優(yōu)化工作，切實滿足實際功能需要，提高道路服務水平。

參考文獻

[1] 路鑫，梁武星.陜西省高速公路瀝青混凝土路面典型結構設計方法[J].公路，2013，58（12）：27-30.

[2] 黃小云.高等級公路瀝青混凝土路面結構設計[J].黑龍江交通科技，2016，39（9）：18-19.

[3] 馬建國.基于長壽命瀝青混凝土路面結構設計要點研究[J].黑龍江交通科技，2019，42（2）：52-53.

[4] 韋金城，余四新.青臨高速試驗路瀝青路面結構應變分析和永久變形預估[J].公路交通科技，2015，32（8）：1-5.

[5] 劉鵬程，翁興中，張廣顯，等.層間接觸對環(huán)氧瀝青混凝土復合道面結構性能的影響[J].材料導報，2015，29（6）：139-144.

[6] 薛忠軍，王春明，張偉，等.半剛性基層長壽命路面結構和材料設計研究[J].公路交通科技，2015，32，（10）：37-42.

作者簡介

楊亦丁（1982-），男，貴州省福泉市;學歷：碩士，高級工程師，現(xiàn)就職單位：重慶市設計院，研究方向：主要從事市政道路橋梁設計。