道路瀝青路面層設計研究

史純冰　石伏平

【摘要】本文介紹了公路路面設計的理論與一般原則，研究了公路瀝青路面結構設計的方法。

【關鍵詞】瀝青路面；設計；研究

【中圖分類號】U416.217 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0285-01

1、引言

瀝青混凝土路面是由以瀝青材料作為結合料黏結礦料而修筑的面層，而且和多種基層以及墊層等組合得到的形式，和水泥材料的比對我們發現，該種路面的優勢特征非常的顯著，比如外層非常的平順，而且不會存在縫隙現象，非常適應通行，不會有非常高的聲響，便于進行維護工作，正是因為其有著如此多的優勢，所以才被大量的使用。

2、瀝青路面設計依據

2.1 根據交通特點和各結構層的功能選擇路面的結構層次。

路面通常是多層結構，處于面層的材料直接承受車輪荷載反復作用和自然因素的影響，要求由高強、耐磨、防滑、熱穩性好和不透水的材料組成，交通量越大，軸載越重，面層材料的強度越高。墊層是設置在基層與土基之間的結構層，起排水、隔水、防凍、防污等作用。在水文地質不良地段，還應保證路基的穩定性。

2.2 根據路基濕度及冰凍情況考慮結構組合

路基是路面的基礎，路基的干濕情況直接影響路面的工作，對中濕及潮濕路段的瀝青路面的基層應選擇水穩性好的材料，不應選擇粘土作粘結料的基層，為防止路面凍害路面總存度要滿足最小防凍層厚度要求，按強度計算的路面部厚度小于規定值時，應用墊支厚度補足。

2.3 根據各結構層本身的結構特性進行結構組合

各結構層材料有各自的特性，在組合時應注意相鄰層次的相互影響，相互制約，層間結合應盡量緊密，以保證結構的整體性和應力傳播的連續性，避免產生層間滑移，有利于結構層應力和應變減少。

2.4 層數和層厚要適當

路面結構層次不宜過多。各層的厚度應考慮材料護散應力的效果和壓實機具的能力以及材料結構的穩定要求，一般先確定面層的類型和厚度，以下各層按厚度計算進行調整。各層厚度應滿足規定的最小厚度要求。遵循就地取材、因材設計的原則，依據上述原則便可擬定出既可滿足交通要求又經濟合理的結構組合方案，對分期修建的路面，應通過技術經濟論證，合理設計結構層次，使前期工程能在后期充分利用。

3、設計內容和理念

路面設計包括路面結構層組合、厚度計算、路面結構層原材料的選擇、混凝土配合比設計以及設計參數的測試與確定等。它在設計的時候要遵循如下的理念，比如要結合實際情況，合理的選擇材料，要確保建設方便，而且要適宜養護等，而且要使用高超的工藝特色，確保經濟陛符合規定，運作有效，便于進行設備建設的方案。怎樣高效率的使用所在地區的資源，分析其具體的優勢和劣勢信息，進而合理的選取組合形式，就變得意義非常的關鍵。

4、常用的幾種路面構造形式

4.1 面層

常用的瀝青面層有瀝青混凝土、瀝青碎石、瀝青貫入式和瀝青表處等類型。對交通量大的公路應設計瀝青混凝土面層，瀝青混凝土面層宜采用雙層式結構，下層采有粗粒式或中粒式混凝土，上層有用中粒式或細粒式瀝青混凝土。表面層是一個三向受壓的區域，在受力的形式上以剪應力為主，表面層需要具有一定的溫度穩定性和構造的深度，以求滿足抗滑和抗車轍的性能要求，因此面層多采用中粒式瀝青混凝土；而采用空隙率較小的級配瀝青混凝土，則可以防水，抗裂，增加耐久性等方面都作用明顯。密級配混合料有AC混合料以及SMA混合料，因為現在的SMA混合料的造價較高，路面表面層普遍選用AC混合料，現在一般城市的快速路以及主干路的路面表面層一般都是選用中粒式ACl6（C）混合料。城市的次干路和以下等級的道路，表面層一般選用AC-13（C）混合料。這是因為選用粗型（AC-C）混合料提高抗轍能力，同時其本身具有比較優良的抗車轍、防水以及抗開裂性能。中面層的受力形式一般豎向受壓，變形以豎向壓縮變形為主；下面層受力狀態為雙向受拉，破壞形式上來說是以疲勞破壞為主。一般來說中面層厚度為50mm～80mm，宜選用粗型密實型瀝青混凝土AG20（C），其主要是以最大粒徑為10mm的粗集料為主要的集料。下面層的厚度一般為60mm～90mm，適合選用以粗集料為主的粗型密實型瀝青混凝土AC25（C），用來提高抗水損害的能力。

4.2 基層

瀝青結構層的內部所產生的應力和應變隨深度是向下遞減的，所以結構各層的材料應該自上而下按照強度和剛度遞減的規律來安排，這樣可以使得材料得到充分的發揮。一般來說城市道路常用級配碎和砂石。從施工工藝方面考慮來確定半剛性基層、底基層的最小厚度，幾種常用的底基層和基層的最小施工厚度為15 cm，適宜厚度為16cm～20cm。在選取底基層、半剛性基層的厚度時，在考慮結構受力滿足要求的前提下，還需要考慮施工的可行性。在一般情況下，一層鋪筑的厚度取15cm～20cm，分兩層鋪筑時厚度需要大于30cm～40cm。底基層、基層的厚度可綜合考慮，在滿足受力要求的同時又方便施工。

4.3 墊層

如果路基比較的潮濕或者是處在地下水位比較高的地段，一般需要設置排水墊層，常采取的材料有填砂、砂礫、碎石等滲水性材料，通過這樣的方式來加強路基排水。如果是在高液限黏土路段，這個時候的路基回彈模量一般都小于30MPa，通過設置路基改善層可以保證其承載力，具體一般是采取摻人石灰等固化材料或采取在路床頂層換填級配碎石，以及同時設置土工合成材料等綜合處治方法。在石方路塹，為了避免路基受裂隙水、泉眼等地下水的影響，宜在全斷面鋪設級配碎、礫石等滲水性材料作為排水墊層，對于排水不良的土質，一般采用級配碎石、砂礫等透水性比較良好的材料這樣不僅可以滿足路面結構設計需要，同時又可以滿足排水的需要。

4.4 路基

作為路面結構基礎的路基承受著路面結構所有的荷載。路基結構的設計必須要保證足夠的均勻性、密實性、穩定性和足夠的承載力，因為只有這樣才能避免路基因為過量的沉降變形而產生路面破壞的現象，保證路面結構使用的耐久性。①對于比較軟弱的路基可以采取加固的方法進行處理，加固后使得沉降量滿足路面結構設計的要求。②對地下水位較高的路基，應該想盡一切辦法來提高路基設計的標高，這樣可以讓路床土保持中濕的狀態。如果設計的標高受到了限制，可以選用粗粒土來作路床填料；或者可以采取適當的降低地下水位的措施。⑧合理的安排填筑的順序，選用優質填料，用來避免或減輕因為膨脹和收縮帶來的不均勻的變形。④對于含有機質的細粒土以及液限大于50的高液限黏土一般不允許用來作為快速路和主干路的路床填料；塑性指數大于16及液限大于50的高液限粉土不能用作快速路和主干路的路床填料。

5、結束語

路面設計主要包括結構組合、材料組成設計和厚度確定三個方面。雖然路面結構設計主要討論結構組合和厚度確定，但結構組合時必須考慮各結構層組成材料的特性和要求，而確定所需厚度時離不開合理選取材料參數。合理的路面結構組合是保證路面使用性能的基礎。組合時，必須綜合考慮交通荷載、環境、支承條件、組成材料特性、各結構層的功能要求和協調作用等各個方面，并充分吸收已有的設計和使用經驗，當然我們在設計中還存在不足之處，還有待隨著研究工作的深入和實踐經驗的積累，不斷地進行修正、補充和完善。