瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

黎康

（江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江西南昌 330000）

0 引言

作為道路的關(guān)鍵組成部分，瀝青路面不僅需要具備良好的承載能力和穩(wěn)定性，還要能夠抵御各種環(huán)境影響和交通荷載帶來的損害。因此，科學(xué)合理的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)確保道路的安全性、舒適性和耐久性運(yùn)行至關(guān)重要。但由于我國的地質(zhì)條件不同，在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也存在一定的差異性。因此，需要對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，從初始階段做好控制，以提升路面工程質(zhì)量，避免病害問題。

1 公路瀝青路面設(shè)計(jì)要求

1.1 做好交通流量測算工作

修建瀝青道路之前，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工路段進(jìn)行實(shí)地考察，包括施工地段的地質(zhì)狀況和周邊生態(tài)環(huán)境等。同時(shí)，需要對(duì)該路段的交通流量進(jìn)行測算，分析上下班高峰期及一天的車輛行駛情況，根據(jù)道路交通流量優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。此外，需要根據(jù)主要通行車輛，合理設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)方案，明確采用何種瀝青路面。

1.2 確定瀝青路面構(gòu)造

進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)該路段進(jìn)行地質(zhì)勘探和氣候環(huán)境研究，以保證新建瀝青路面的密實(shí)性、抗滑性、穩(wěn)定程度和耐磨程度等能夠達(dá)到使用要求。瀝青路面結(jié)構(gòu)類型的選擇，需要根據(jù)垂直面的雙圓水平荷載力理論進(jìn)行測算；瀝青路面結(jié)構(gòu)的厚度值，需要根據(jù)瀝青路面的承載能力與開裂度進(jìn)行測算，以及按照抗壓性技術(shù)參數(shù)和交通車流量進(jìn)行計(jì)算。

1.3 設(shè)置瀝青混凝土配比

瀝青混凝土是瀝青路面施工的關(guān)鍵材料，其性能很大程度上受環(huán)境溫度的影響。礦料種類和礦料級(jí)配等因素，也會(huì)對(duì)材料的整體性能產(chǎn)生影響。因此，進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要先準(zhǔn)確研究原材料的屬性，并對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。此外，需要對(duì)各種礦料的級(jí)配、顆粒大小和篩孔等級(jí)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以明確最適合的配比方案。

由于過往車流量和雨水沖刷會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生很大的影響，因此設(shè)計(jì)瀝青路面層時(shí)，必須重點(diǎn)關(guān)注其抗雨水沖刷性能和混凝土的收縮性，可采用石灰粉、粉煤灰和水泥等半剛性的原材料，以提升路面的抗雨水沖刷性能。此外，在高溫環(huán)境下，瀝青路面容易出現(xiàn)變形，為避免路面變形，可采用OGFC、SMA 等瀝青混凝土[1]。

2 瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

瀝青路面是一種常見的道路路面類型，其在道路交通中具有廣泛應(yīng)用。瀝青路面具備多種優(yōu)點(diǎn)，包括出色的耐久性、舒適性和抗滑性，能夠?yàn)轳{駛者提供良好的行車體驗(yàn)。一般而言，瀝青路面由多個(gè)層次組成，其中主要包括面層、基層和墊層。面層是直接接觸車輛輪胎的層次，承受著車輛荷載和環(huán)境因素的影響。它通常由瀝青混合料構(gòu)成，具有較高的柔性和抗剪強(qiáng)度?；鶎游挥诿鎸酉路?，起到承載和分散荷載的作用，常采用礫石、碎石等材料進(jìn)行鋪設(shè)[2]。墊層位于基層與路基之間，主要用于調(diào)整路面的平整度和提供排水功能。

在瀝青路面設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)優(yōu)化應(yīng)力吸收層的設(shè)計(jì)，以防止基層出現(xiàn)反射裂縫。應(yīng)力吸收層通常位于基層與面層之間，其主要作用是吸收來自車輛荷載的應(yīng)力，并通過分散和緩沖作用，減少對(duì)基層的影響。通過合理設(shè)計(jì)和選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，可以降低?yīng)力傳遞，延緩裂縫的形成，提高瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體性能和壽命。

在瀝青路面設(shè)計(jì)中，還需要考慮氣候環(huán)境和交通狀況對(duì)路面的影響。氣候因素如溫度變化、日照、降雨等都會(huì)對(duì)瀝青路面產(chǎn)生一定的影響，如溫度變化引起的膨脹和收縮等。同時(shí)，交通狀況也是設(shè)計(jì)考慮的重要因素，包括交通量、車速、車輛類型等。這些因素會(huì)對(duì)瀝青路面的受力狀況和耐久性提出要求，需要在設(shè)計(jì)中加以合理考慮。

3 瀝青路面各面層的特征及功能

3.1 瀝青路面上面層

瀝青路面的上面層結(jié)構(gòu)具有多種特征及功能，是為道路使用者提供平穩(wěn)、安全和舒適的行車環(huán)境的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

第一，瀝青路面的上面層具有良好的平整度特征。上面層施工技術(shù)和材料具有一定的特性，能有效提高路面表面的平整度，避免行車時(shí)產(chǎn)生顛簸和震動(dòng)，進(jìn)而為駕駛員提供平穩(wěn)的行車體驗(yàn)[3]。

第二，瀝青路面的上面層具有良好的抗滑特性。瀝青路面表面通常采用粗糙的紋理設(shè)計(jì)，以增加車輛與路面之間的摩擦力，提供良好的防滑性能。這有助于車輛在濕滑或雨天等惡劣天氣條件下保持良好的牽引力和控制性能，可降低交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

第三，瀝青路面的上面層具有良好的密封性能，能夠有效防止水分滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，防止水分對(duì)路基和下層材料的侵蝕和損害。密封的上面層還能阻止空氣和與路面下層材料的接觸，降低路面下層材料氧化和老化的可能性，進(jìn)而延長路面的使用壽命。

第四，瀝青材料能夠有效降低車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)降低噪聲的傳播和反射率，因此瀝青路面的上面層還具有良好的噪聲吸收特性。

3.2 瀝青路面中、下面層

瀝青路面的中、下面層在整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中起著重要的支撐和承載作用。它們不僅能夠?yàn)闉r青路面結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)度支持，還能夠分散交通荷載、保護(hù)路基、提高公路的整體穩(wěn)定性。

中面層是瀝青路面結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分之一，其主要功能是提供一定的強(qiáng)度和承載能力，分散和承擔(dān)一定的交通荷載，降低路面荷載對(duì)下面層的影響。同時(shí)，中面層還具備一定的彈性和柔韌性，可以吸收和分散路面的應(yīng)力，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，進(jìn)而避免裂縫產(chǎn)生。

下面層是瀝青路面結(jié)構(gòu)中的最底層，位于路基之上。下面層的主要功能是承受和分散交通荷載，并將荷載傳向路基，以保證整體結(jié)構(gòu)的均勻性和穩(wěn)定性，減少路面的變形和沉降情況，確保路面的穩(wěn)定性和安全性。

中、下面層結(jié)構(gòu)需要根據(jù)具體的路面設(shè)計(jì)要求和使用環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以確保路面能夠承受預(yù)期的交通荷載，更大限度地避免路面變形和損壞。

3.3 基層

基層是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，其性能對(duì)路面的整體承載能力和穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用。

基層位于面層之下，墊層或路基之上，主要功能是承受車輛荷載的豎向壓力，并把由面層傳遞下來的應(yīng)力擴(kuò)散到墊層和路基土壤中，能夠起到均勻分布荷載的作用，減少路基的集中荷載現(xiàn)象。同時(shí)，基層還具備一定的排水功能，可將路面上的積水迅速排除，防止水分侵蝕、損害路基。

4 瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)要點(diǎn)

瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定通常需要綜合考慮力學(xué)性能、使用性能和經(jīng)濟(jì)性等因素。此外，需要考慮施工路段的氣候、交通流量以及使用的施工材料等，根據(jù)路面設(shè)計(jì)需求，選擇最合適的路面厚度[4]。

4.1 瀝青路面主要設(shè)計(jì)參數(shù)

在瀝青路面設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮環(huán)境、材料、交通荷載能力等因素，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。

4.1.1 環(huán)境參數(shù)模量取值

瀝青道路的施工過程受到多種環(huán)境因素的影響，其中溫度和濕度是最主要的因素之一。其中，溫度對(duì)瀝青道路施工的影響更為顯著[5]。在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r，并采取相應(yīng)的措施應(yīng)對(duì)溫度變化對(duì)路面性能的影響。由于高溫會(huì)導(dǎo)致瀝青材料軟化、流動(dòng)性提高，影響施工的穩(wěn)定性和均勻性；低溫則會(huì)使瀝青材料變脆，降低其可塑性和抗裂性能。因此，在設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏囟忍攸c(diǎn)進(jìn)行溫度變形和彈性模量測量?？赏ㄟ^測量路面的彎沉來反算路面彈性模量。彎沉測量可以借助相關(guān)設(shè)備及傳感器進(jìn)行，其間記錄路面在不同溫度下的變形情況，再利用經(jīng)驗(yàn)公式反算出相應(yīng)溫度下的路面彈性模量，進(jìn)而獲得路面在實(shí)際溫度條件下的力學(xué)特性參數(shù)，為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。

4.1.2 瀝青混凝土彈性模量取值

在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，準(zhǔn)確確定瀝青混凝土的彈性模量取值非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懧访娴某休d能力、變形性能及使用壽命。為了確保設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性和合理性，需要通過試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場測量來獲得瀝青混凝土的模量取值。

試驗(yàn)室試驗(yàn)是確定瀝青混凝土彈性模量的常用方法之一。通過采集現(xiàn)場施工所使用的瀝青混凝土樣本，在試驗(yàn)室中進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)彈性模量試驗(yàn)，可以獲得不同瀝青混凝土配合比和瀝青含量下的彈性模量數(shù)值。這些試驗(yàn)結(jié)果能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)提供可靠的彈性模量取值參考，以確保瀝青路面在實(shí)際使用條件下具備足夠的承載能力和穩(wěn)定性。

現(xiàn)場測量也是確定瀝青混凝土彈性模量的重要手段之一。在現(xiàn)場使用合適的設(shè)備進(jìn)行靜載試驗(yàn)或動(dòng)態(tài)回彈試驗(yàn)，可以直接獲取瀝青混凝土的彈性模量值。這種測量方法考慮了路面實(shí)際的工況和環(huán)境條件，能夠提供更準(zhǔn)確的彈性模量數(shù)據(jù)，從而為設(shè)計(jì)提供更可靠的依據(jù)。

進(jìn)行瀝青混凝土彈性模量取值時(shí)，還需要考慮其他因素的影響，如溫度、濕度、交通荷載等。這些因素均會(huì)對(duì)瀝青混凝土的性能產(chǎn)生影響，因此在設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行相應(yīng)的修正和調(diào)整。同時(shí)，為了提高彈性模量取值的準(zhǔn)確性，還可以采用統(tǒng)計(jì)方法，通過大量的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以確定最適合設(shè)計(jì)條件的模量數(shù)值。

4.2 確定施工路段設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)

在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，確定施工路段設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)是非常重要的環(huán)節(jié)。需要根據(jù)路段的交通量、設(shè)計(jì)車速、車輛類型和預(yù)期使用壽命等因素，確立適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)，以滿足路段的使用功能和要求。

第一，根據(jù)路段的交通量和設(shè)計(jì)速度，需要確定設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)。高交通量和高設(shè)計(jì)速度的路段通常需要更高的設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)，以保證路面在承載力和耐久性方面符合使用需要。較低交通量和設(shè)計(jì)速度的路段，可采用較低的設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)，以提供經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。

第二，考慮車輛類型和預(yù)期使用壽命。不同類型的車輛會(huì)給路面帶來不同的荷載和應(yīng)力。重型車輛（如卡車和公交車）通常會(huì)給路面施加更大的荷載，因此設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)需要相應(yīng)增加，以滿足路面的承載力要求。此外，預(yù)期使用壽命也需要考慮在內(nèi)，長期使用和高頻率交通的路段需要更高的設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)，以保證路面的使用耐久性。

第三，環(huán)境因素也需要納入考慮范圍。路段所處位置的地理和氣候條件也會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，如高溫、寒冷、潮濕、多雨的氣候條件，可能會(huì)增加路面的破壞風(fēng)險(xiǎn)，因此在確定設(shè)計(jì)等級(jí)目標(biāo)時(shí)需要考慮適當(dāng)?shù)姆浪?、防凍和耐久性要求?/p>

4.3 瀝青路面構(gòu)造厚度確定

瀝青路面構(gòu)造層的厚度確定，應(yīng)參考《高速瀝青路面試驗(yàn)路方案》。

第一，需要考慮設(shè)計(jì)交通量和設(shè)計(jì)速度。高交通量和高設(shè)計(jì)速度的路段通常需要更厚的瀝青路面來承受車輛荷載和動(dòng)態(tài)荷載的壓力。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)交通量和速度的設(shè)計(jì)要求，確定適當(dāng)?shù)穆访婧穸?，以確保路面能夠承受預(yù)期的交通荷載。

第二，需要考慮地理和氣候條件。地理和氣候條件對(duì)瀝青路面的耐久性有重要影響。例如，高溫、多雨、寒冷地區(qū)的路面可能會(huì)面臨更嚴(yán)峻的熱脹冷縮、水損害和凍脹等問題。在這些情況下，需要適當(dāng)增加瀝青路面的厚度，以提高其抗破壞能力和耐久性。

第三，需要考慮材料特性和路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面的材料特性和路面結(jié)構(gòu)對(duì)其厚度選擇也有一定的影響。不同類型的瀝青混凝土材料和路面結(jié)構(gòu)層次會(huì)影響路面的承載能力和變形性能。因此，應(yīng)根據(jù)所選用的材料和路面結(jié)構(gòu)的具體情況，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，確定適當(dāng)?shù)穆访婧穸取?/p>

第四，需要考慮經(jīng)濟(jì)可行性。除了要滿足設(shè)計(jì)要求，還要滿足經(jīng)濟(jì)可行性要求。過度增加瀝青路面的厚度會(huì)增加施工成本和材料消耗，而過薄的路面可能無法滿足設(shè)計(jì)、壽命要求。因此，需要在經(jīng)濟(jì)性和可行性之間進(jìn)行平衡，選擇合理的瀝青路面厚度，以保證經(jīng)濟(jì)性和可行性，并滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

總之，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保障道路安全的重要環(huán)節(jié)。文章對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了分析，提出了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)要點(diǎn)，綜合考慮各項(xiàng)因素、采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)瀝青路面的高質(zhì)量、高性能和長壽命，為公路使用者提供平穩(wěn)、舒適和安全的行車環(huán)境。因此，在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，持續(xù)創(chuàng)新，進(jìn)而不斷提高設(shè)計(jì)水平，為瀝青路面工程的開展提供保障。