改擴建公路路面結構設計探索

俞勇民

摘要：由于早期修建的公路已遠遠不能滿足當前社會發展的需求，故而大部分公路均需進行改擴建。文章首先分析了改建混凝土路面的工程特點，而后針對如何提高改擴建路面的整體施工要求，提出相應措施，包括：設計更為合理的路面結構、選擇具有良好性能的材料、結構層需具備一定高度、設計更加科學的排水設施，隨后從路面結構、結構特點兩方面，闡述了路面結構設計要點。以供參考。

關鍵詞：改擴建;公路工程;路面結構;設計;要點

隨著我國交通流量的不斷增加，水泥混凝土路面在長期使用中遭到嚴重損壞，各種病害問題突出明顯，例如：破碎、塌陷、唧泥等，這些病害問題的存在使得路面形式安全難以滿足日常需求。為了提高公路整體質量，則需要對公路路面結構進行改建設計，通過科學的方式，提高改擴建公路路面結構水平，保證車輛的正常行駛。

1.改建混凝土路面工程特性

（1）根據相關資料可知，路面表層向下100～150mm極易出現嚴重損壞，同時其也是整個工程中受力最大的區域。（2）面層基本上處于路面位置深度45～75mm 之間。一般情況下，對混凝土路面工程進行改造施工，只要是構造深度要求，就能使其具備較強的抗車轍以及抗水性，從而可以滿足多輛車同時行駛的要求。（3）中間層是在面層下部100～175mm區間內，其主要的用途是承載及擴散路面載荷，同時內部的填充物主要是高模量混凝土材料。（4）基層對于整個部分的性能影響最大，其主要是為了防止混凝土路面出現疲勞損壞現象，其內部需要填充具備較強抗疲勞性能的瀝青混凝土材料 。

2 如何保障改擴建路面的整體質量要求

2.1設計更為合理的路面結構

在路面結構進行設計過程中，應該充分分析各個結構層面的主要功能，從而選擇最為合理的設計施工方案，使其能夠最大限度發揮其綜合性能，避免在使用中存在早期損壞而導致安全性降低。

2.2選擇具有良好性能的材料

要全面提升路面的綜合性能，則要選擇使用具備較強性能的施工材料。只有確保每一層的材料都能夠達到預期要求，才能夠從根本上提升公路質量，避免在使用中出現嚴重的疲勞損壞現象，所以，在改建路面結構設計時，需要充分對使用材料的強度、韌性等性能進行分析 。

2.3 具備一定的結構層厚度

路面結構層的厚度也是非常重要的性能指標，在設計時必須要達到設計方案的要求，從而可以有效的降低各層的底部彎拉應力，防止出現嚴重疲勞損壞的問題，故而在改擴建公路路面結構設計時，需要按照原有路面結構的厚度以及建設要求的厚度確定整體結構的厚度，并且，在確定結構厚度時，還需要通過相關計算方式計算出結構的承載力。

2.4路基穩定性高

路基是整個路面的基礎結構部分，故而其應該具備非常強的承載能力，從而可以有效的消除路基所產生的不均勻變形的現象，為上部結構部分提供有力的支撐。

2.5設計更為科學的排水設施

大部分的路面破壞問題都是因為積水所造成的，因此，在路面結構設計的過程中，要提升其排水性能，避免在雨季因為積水的浸泡，而使得整個路面發生嚴重的損壞現象。

3.路面結構要點

3.1路面結構

下面將以某高速公路工程為案例進行分析，綜合了解改建混凝土路面的有關技術要求，從而選擇使用更加科學合理的施工方案。先實施瀝青混凝土層的澆筑施工，而后再進行水泥混凝土層的施工，最后完成瀝青防水層連接施工，具體的路面施工結構詳見圖1所示。

3.2結構特點

（1）土基的處理主要是通過沖擊壓實技術實現的，在具體工程施工階段中，應該提前進行路基沉降的處理，從而可以確保路床更具備穩定性。（2）路床的處理應該選擇使用土壤固化劑，路床處理完成之后，土壤的濕度和溫度都會有所改變，其抗凍性能可以大幅提升，整體土基強度也能夠滿足工程的需要。（3）為了能夠有效避免基層受到積水的影響而遭損壞，在設計過程中，應該將瀝青防水連接層布置在基層的頂部位置上，從而可以適當的降低車輛載荷的影響。（4）“柔 + 剛 + 柔”的路面結構形式更具舒適性，可以大大提升路面承載性能。

4.改建混凝土路面結構設計

4.1設計指標

在路面結構改造設計及施工階段，國際上大部分都選擇使用如下的兩種基本方法進行壽命的預估分析：一種是基頂面壓應變;另一種是瀝青地面的彎拉應變技術參數。

在設計的階段中，可以將上述瀝青材料的疲勞特性作為更好的指標來體現出應變的性能。因此，本文中在進行路面結構計算的過程中，選擇使用的力學技術參數就是瀝青地面彎拉應變參數。 從實際情況來分析，如果該部分的剪應力較之抗剪試驗的混合料最大抗剪強度值要小，因此在設計時，應該將抗剪安全系數和剪切疲勞性能夠都要考慮在內。在進行載荷分析中，其會對最大剪應力造成影響，所以應該充分考慮到整個路面基層結構部分的模量以及輪胎非均勻分布的特定，還應該考慮到環境溫度、老化以及離析現象給整個路面部分模量所產生的直接影響。

4.2路面結構組合設計

在整個路面工程中，處于不同層面的部分所具備的受力特點也相差比較大。因此，在選擇路面施工材料時，應該綜合分析其所處的路面層，以及在使用中所具有的不同功能和應力要求。在實施高速公路路面改建部分的設計過程中，主要遵循如下的基本設計原則：改建路面的表面層在施工中所使用的罩面時間平均為12a;在實施設計的過程中，可以根據需要選擇使用常見的骨架型密實瀝青混合材料進行施工，此時應該選擇使用優質瀝青材料和改性瀝青施工材料，從而可以使得路面表層具有較強的抗車轍性、抗滑性以及抗疲勞性能;同時，采取骨架型密實瀝青混合材料進行施工，能有效抵抗疲勞開裂，降低水霧的發生率，切實提高公路工程的使用壽命。

對于路面載荷較為集中的區域，在路面結構中非常容易出現疲勞損壞的問題，而在路面結構設計上，通過采用聯接層，可以使得整個路面載荷更好的分散。該部分在設計過程中，要全面的考慮到整個結構部分的耐久性和穩定性是否達標。此外，路面頂面下部的100mm位置上是剪力最大的區域，它包含了粗集料以及高溫等級的瀝青施工材料通過特定的方式嵌擠到骨架結構內，在設計聯結層時，為了最大限度滿足其穩定性，必須要應用嵌擠骨架結構形式。但是，對于該部分瀝青材料來說，它對材料的的高溫性能要求比較高，因此，在結構層設計時必須要嚴格控制溫度。

4.3排水設計

在高速公路路基工程建設施工中，要采取科學合理的設計方案，從而可以全面提升承載性能。通過各方的研究發現，路基的強度會伴隨著濕度的增大而降低。因此，在設計中應該采取有效的措施進行排水，同時還應該充分的保證路基強度滿足相應設計標準和國家標準的要求，可以根據實際工程的需要設置碎石排水墊層部分。

5.結束語

總而言之，在改擴建公路路面結構設計過程中，想要切實的提高設計水平，在設計階段必須對原有路面結構進行分析，同時充分發分析路面結構的耐久性以及安全性，在掌握相關路面結構性能的基礎上，提出科學可行的路面結構設計方案，唯有如此，才能切實提高改擴建公路路面的質量。

參考文獻：

[1]阮艷彬，吳萬平.與路面協調設計的公路路基設計指標及使用環境探討[J].公路，2012（03）：74-78.

[2]李軍.公路路基及路面設計實踐分析[J].交通標準化，2013（08）：34-36.