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    瀝青路面設(shè)計中存在的問題與改進(jìn)方法研究

    2021-01-24 13:12:23王永健吳鑫瀧
    四川水泥 2021年2期
    關(guān)鍵詞:設(shè)計方案瀝青路面瀝青

    王永健 張 斌 吳鑫瀧

    (中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司, 四川 成都 610043)

    0 前言

    近年來,在道路工程設(shè)計中,瀝青路面應(yīng)用十分廣泛。城市道路和公路作為道路的主要組成部分,不論是在功能使用、交通特點上都存在很大差異,而城市道路自身所具有的功能特點也決定了路面設(shè)計的特殊性。如果公路路面的設(shè)計環(huán)節(jié)方案不合理,不僅會影響施工質(zhì)量與效率,還會造成大量的施工資源損耗,無法控制公路路面的后期維護(hù)費用等。因此,本文首先對瀝青路面的設(shè)計流程進(jìn)行闡述,其次指出現(xiàn)階段瀝青路面設(shè)計中的主要問題,最后提出相應(yīng)的改進(jìn)措施,并且對公路瀝青路面的設(shè)計發(fā)展趨勢進(jìn)行展望,對促進(jìn)我國公路橋梁建設(shè)行業(yè)的永續(xù)發(fā)展具有重要意義。

    1 瀝青路面的設(shè)計流程

    1.1 收集相關(guān)資料

    在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計時,首先要對工程項目相關(guān)資料進(jìn)行收集,具體為施工環(huán)境的地質(zhì)情況、水文情況以及天氣濕度等,同時還要對施工中的潛在影響因素進(jìn)行匯總分析,找出影響瀝青路面的主要問題,這樣才能在設(shè)計環(huán)節(jié)制定相應(yīng)的優(yōu)化措施,為后續(xù)施工提供良好的技術(shù)支持。此外,在施工過程中也要對設(shè)計方案中的數(shù)值變化情況進(jìn)行核對,根據(jù)實際情況對瀝青路面施工方案作出調(diào)整,保證二者之間的契合程度,這樣才能體現(xiàn)出數(shù)據(jù)分析工作的作用與價值,有效延長瀝青路面的使用壽命,減少施工中的資源損耗[1]。

    1.2 明確路面結(jié)構(gòu)組合模式

    其次要根據(jù)瀝青路面的設(shè)計方案,對結(jié)構(gòu)組合模式進(jìn)行確定,例如在設(shè)計分析環(huán)節(jié),對工程項目所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件進(jìn)行分析,保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性。同時對瀝青路面施工中的應(yīng)用技術(shù)、設(shè)備、材料進(jìn)行分析,如果公路工程規(guī)模較大,還要圍繞特殊區(qū)域制定差異性的結(jié)構(gòu)組合模式,以此來保證瀝青路面的設(shè)計質(zhì)量。通常情況下,需要針對公路工程提出多種結(jié)構(gòu)組合方案,而技術(shù)人員要結(jié)合設(shè)計要求,對瀝青路面后期使用中的標(biāo)準(zhǔn)軸線、彎沉系數(shù)、剛性底基層以及路面厚度等情況分析,必須保證結(jié)構(gòu)組合方式符合上述作業(yè)要求,結(jié)合基層功能特性與拉應(yīng)力特點,對路面層的最終結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定[2]。

    1.3 對比分析設(shè)計方案

    在明確瀝青路面的結(jié)構(gòu)組合方案后,還要提出施工設(shè)計方案,并且對不同方案的優(yōu)勢與劣勢進(jìn)行對比分析,此環(huán)節(jié)需要結(jié)合公路建筑企業(yè)自身的技術(shù)水平與資源情況,從施工技術(shù)難度、成本投入、環(huán)境要求等方面,對瀝青路面的設(shè)計方案進(jìn)行綜合分析,不僅要保證公路工程的施工質(zhì)量與效率,還要盡量應(yīng)用環(huán)保型材料,降低整體成本投入,這樣才能與公路橋梁行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展理念相契合。此外,還要對設(shè)計方案的潛在影響因素展開分析,配合路面施工規(guī)劃制定相應(yīng)的保障措施,科學(xué)防治瀝青路面施工中的裂縫與病害問題。

    2 當(dāng)前瀝青路面設(shè)計中存在的主要問題

    2.1 彎沉值缺乏準(zhǔn)確性

    對于現(xiàn)階段的瀝青路面設(shè)計工作來說,雖然建筑企業(yè)認(rèn)識到推廣瀝青混合料的重要性,但是卻無法保證設(shè)計方案與執(zhí)行措施的契合程度,多數(shù)企業(yè)的路面設(shè)計方案形同虛設(shè),無法對實際施工提供數(shù)據(jù)支持。當(dāng)然,這也與設(shè)計環(huán)節(jié)的資料收集分析存在直接關(guān)系,例如彎沉值缺乏準(zhǔn)確性,對于不同的公路工程來說,其彎沉值存在明顯差異,只有將彎沉值的變化影響延伸至設(shè)計方案中,才能為路面施工提供保障。但是,部分公路建筑企業(yè)缺乏對彎沉值有效性的保證,并且在彎沉值與路面結(jié)構(gòu)組合融合計算時,也存在較大的分析變量,無法為設(shè)計方案提供數(shù)值參考[3]。

    2.2 材料參數(shù)設(shè)計方案有待完善

    在進(jìn)行瀝青設(shè)計方案結(jié)構(gòu)組合分析時,需要保證相關(guān)材料參數(shù)的準(zhǔn)確性,同時在對材料參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時,不要從以往的設(shè)計方案中進(jìn)行照搬,要圍繞設(shè)計參數(shù)計算出相應(yīng)的變量數(shù)值,根據(jù)數(shù)值情況對施工技術(shù)、設(shè)備、材料等提出質(zhì)量要求。但是,當(dāng)前根據(jù)流程規(guī)劃提供的數(shù)值僅為區(qū)間數(shù)值,在對材料參數(shù)進(jìn)行計算時,無法提供準(zhǔn)確的數(shù)值基礎(chǔ),使最終的計算結(jié)果存在一定的偏差性,導(dǎo)致公路路面施工環(huán)節(jié)存在諸多安全質(zhì)量隱患,無法為公路路面的后續(xù)使用效果作出保證[4]。

    2.3 缺乏對原材料質(zhì)量的嚴(yán)格要求

    瀝青路面要求具備較好的高溫抗車轍性能。同時對使用壽命與抗裂性能也有嚴(yán)格要求,而上述性能都是瀝青混合料的性能體現(xiàn),當(dāng)瀝青路面原材料的質(zhì)量無法保證,便會影響到路面應(yīng)用效率。例如透水瀝青混凝土路面,是瀝青路面的升級模式,不僅對瀝青混合料的配比情況有著明確要求,同時對粗骨料的占比情況也存在嚴(yán)格要求。因此,關(guān)于原材料的質(zhì)量信息,需要在路面設(shè)計方案中得到明確制定,一方面要從整體層面要求瀝青路面的交通運輸能力,另一方面要從具體層面入手,對瀝青路面的抗滑能力、降噪能力、抗裂能力等提出要求。在公路工程施工完畢后,要及時對各類性能指標(biāo)進(jìn)行測試,保證實際結(jié)果與預(yù)計方案相符合。然而,當(dāng)前公路建設(shè)企業(yè)還是采用傳統(tǒng)的路面材料管理方式,沒能在混合料入廠與保存提出詳細(xì)的監(jiān)管方案,從而導(dǎo)致瀝青路面的施工環(huán)節(jié)頻頻出現(xiàn)問題。

    3 強化瀝青路面設(shè)計質(zhì)量的改進(jìn)措施

    3.1 科學(xué)優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo)

    基于上述問題,公路橋梁建設(shè)企業(yè)要對瀝青路面設(shè)計方案進(jìn)行全面優(yōu)化,保證設(shè)計施工方案的技術(shù)含量,進(jìn)而對公路質(zhì)量作出保證。首先要優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo),具體工作內(nèi)容如下:(1)對國內(nèi)外公路建設(shè)企業(yè)的瀝青路面設(shè)計模式進(jìn)行參考學(xué)習(xí),根據(jù)企業(yè)實際技術(shù)水平對控制指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化,例如在處理車轍問題時,要對路基的重復(fù)荷作用進(jìn)行分析,結(jié)合路基垂直應(yīng)變系數(shù),準(zhǔn)確判定水平拉應(yīng)力小路基與路面的變化情況,將相關(guān)范圍代入到瀝青路面的應(yīng)力測試中,對混合料的級配方案進(jìn)行調(diào)整,以此來提升瀝青路面的應(yīng)用質(zhì)量。(2)對公路工程的經(jīng)濟因素、環(huán)境因素等進(jìn)行綜合分析,提升控制指標(biāo)項目質(zhì)量要求的契合性,使路面設(shè)計結(jié)果更加合理,這樣才能有效推進(jìn)瀝青路面工程的施工進(jìn)程[5]。

    3.2 明確材料參數(shù)情況

    對于瀝青路面設(shè)計材料的回彈模量而言,通常情況下要對靜態(tài)環(huán)境下的變化系數(shù)進(jìn)行分析,并且將抗壓模量作為參考指標(biāo),對路面設(shè)計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使瀝青路面在不同應(yīng)力情況下都能夠保證應(yīng)用質(zhì)量。因此,在對路基與路面的回彈模量進(jìn)行測算時,要以瀝青路面的設(shè)計控制指標(biāo)為基礎(chǔ),將相關(guān)數(shù)值代入到回彈數(shù)量計算模板中,借助動態(tài)彎沉系數(shù)與測振數(shù)值,對材料的參數(shù)情況進(jìn)行判定,并且在瀝青混合料的配比設(shè)計中,將材料參數(shù)代入到設(shè)計模板中,這樣可以得到瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與應(yīng)力情況,再次借助動態(tài)儀對材料參數(shù)進(jìn)行對比分析,可以保證瀝青路面設(shè)計方案的真實有效[6]。

    3.3 革新瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

    針對瀝青路面的設(shè)計指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化完善,保證路面設(shè)計指標(biāo)體系可以兼容瀝青路面結(jié)構(gòu)、材料特性以及結(jié)構(gòu)特性等要求。由于公路橋梁工程涉及范圍比較廣泛,尤其是公路工程需要在不同環(huán)境下進(jìn)行施工,為應(yīng)對不同的環(huán)境影響因素,還要選擇針對性的瀝青路面設(shè)計方案,而瀝青路面的整體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)則要包含多種方案設(shè)計原則與控制指標(biāo)。例如根據(jù)設(shè)計指標(biāo)對瀝青面層的疲勞開裂情況進(jìn)行分析,計算出破壞水平拉應(yīng)力的具體數(shù)值,或者將路面車轍問題進(jìn)行相應(yīng)的控制指標(biāo)轉(zhuǎn)化,這樣可以從數(shù)據(jù)參數(shù)層面,提升瀝青路面設(shè)計方案的可行性,為混合料的級配方案提供數(shù)據(jù)支持。

    3.4 保證瀝青混合料級配方案的可行性

    瀝青混合料的原材料質(zhì)量與級配方案都會影響到瀝青路面的施工質(zhì)量,因此要從級配方案的分析工作入手,例如在選擇密集配合混合料時,要選擇粗型密集瀝青混合料,同時還要考慮夏季與冬季的溫度差異,提升級配方案的抗溫度應(yīng)力能力以及抗開裂能力。當(dāng)級配方案的設(shè)計孔隙較小時,則要以細(xì)型密集瀝青混合料為主,強化瀝青路面與路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,加強各路面結(jié)構(gòu)之間的契合程度,盡量保證級配范圍為S型,使瀝青混合料的級配方案始終處于中等或偏離水平。

    3.5 嚴(yán)格要求施工材料質(zhì)量

    最后要從瀝青路面的施工原材料入手,一方面要對瀝青混合料的應(yīng)用質(zhì)量提出明確要求,根據(jù)不同路面施工方案,提出不同的級配方案。另一方面則要對公路工程施工中的所有材料質(zhì)量提出嚴(yán)格要求,具體內(nèi)容如下(1)在高速公路中選用改性瀝青,或者根據(jù)情況選擇透水瀝青混凝土路面,這兩種瀝青材料比傳統(tǒng)瀝青材料具有更好的應(yīng)用效果,尤其是透水瀝青混凝土里面,可以快速排除公路積水,避免對路面與路基造成的腐蝕與壓力負(fù)荷。(2)瀝青路面施工材料應(yīng)從入廠檢驗和儲存管理兩方面著手,在入廠檢驗環(huán)節(jié),根據(jù)材料的性能、強度、尺寸等要求,對材料進(jìn)行全方位的檢驗,如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,應(yīng)及時報告,對不合格材料應(yīng)予以更換。在材料的儲存管理階段,應(yīng)保證庫房的整體環(huán)境,根據(jù)材料的性質(zhì)定期進(jìn)行檢查,并在施工材料投入生產(chǎn)之前進(jìn)行最終確認(rèn)。(3)從后期養(yǎng)護(hù)工作入手,對路面的滲漏性能和降噪性能提出要求,冬季施工時,由于表層孔隙堵塞,會降低路面的防滑能力,因此在設(shè)計方案中要規(guī)定瀝青路面的管養(yǎng)環(huán)境。

    4 瀝青路面設(shè)計工作的發(fā)展趨勢

    4.1 以提升瀝青混合料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為目標(biāo)

    今后在進(jìn)行瀝青路面的設(shè)計工作時,還要結(jié)合瀝青混合料的發(fā)展趨勢,要充分分析公路工程的綜合質(zhì)量需求,才能使路面設(shè)計方案更具可行性,進(jìn)而為交通運輸事業(yè)提供穩(wěn)固動力。具體要從混合料的結(jié)合穩(wěn)定性、抗噪能力、防滑性能以及結(jié)構(gòu)排水能力等入手,實踐結(jié)果表明,瀝青混合料的厚度與車轍深度存在直接聯(lián)系,當(dāng)瀝青路面比較薄時,車輛行駛時造成的車轍印會較淺,因此從力學(xué)角度來說,可以對瀝青混合料中的碎石含量進(jìn)行調(diào)整,適當(dāng)加入粗骨料,增加瀝青路面的結(jié)構(gòu)孔隙嗎,以此來緩沖車輛對瀝青路面造成的沖擊剪力,最大限度的提升瀝青路面的使用壽命。

    4.2 以提升瀝青混合料的結(jié)構(gòu)排水能力為目標(biāo)

    與此同時,還要從混合料的排水性能與抗滑能力方面出發(fā),一方面要根據(jù)公路工程區(qū)域的降水情況,對瀝青混合料的排水能力進(jìn)行調(diào)整,通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與級配方案進(jìn)行優(yōu)化,有效控制瀝青路面的滲水率,尤其是在氣溫較高或濕度較大的環(huán)境中,瀝青路面的表層容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象,其主要原因為瀝青表面出現(xiàn)泛油情況,因此要根據(jù)對瀝青路面設(shè)計方案制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施,以此來提升路面的排水性能。此外在防滑性能設(shè)計方面,要從瀝青路面的抗滑系數(shù)和構(gòu)造深度兩個方面進(jìn)行分析,兩項指標(biāo)在不同條件下,路面的抗滑性能也存在一定的差異。例如應(yīng)用SMA和SAC新型瀝青混凝土,由于此類混凝土材料的構(gòu)造深度大,且密實度好,可以有效防止雨水滲入瀝青路面結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高路面抗滑能力。

    5 結(jié)論

    綜上所述,在社會經(jīng)濟建設(shè)戰(zhàn)略的推動下,道橋建筑行業(yè)已成為國家綜合經(jīng)濟體系的重要組成部分,科學(xué)提升公路橋梁的應(yīng)用質(zhì)量,不僅有利于國家基礎(chǔ)設(shè)施工程的推進(jìn),還可以提升人們工作與生活的便捷程度。因此,公路橋梁建設(shè)企業(yè)在開展公路工程中,要合理應(yīng)用瀝青路面的優(yōu)勢,從多方面入手加強瀝青路面的設(shè)計質(zhì)量,以此來促進(jìn)設(shè)計方案的合理性與科學(xué)性,本文首先對瀝青路面的設(shè)計流程進(jìn)行闡述,其次指出現(xiàn)階段瀝青路面設(shè)計中的主要問題,最后提出相應(yīng)的改進(jìn)措施,具體為科學(xué)優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo),明確材料參數(shù)情況,革新瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),保證設(shè)計方案可行性,嚴(yán)格要求施工材料質(zhì)量等。并且對公路瀝青路面的設(shè)計發(fā)展趨勢進(jìn)行展望,這樣才能持續(xù)提升路面交通運輸性能,加強公路橋梁企業(yè)的綜合技術(shù)水平。

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