瀝青路面結構設計現狀和建議分析

劉鵬

（江西省贛中公路勘察設計院有限公司，江西 吉安 343000）

0 引言

在對國內的瀝青路面進行設計時，要充分融合路面結構設計和材料結構設計的具體內容，針對當前面臨的問題，解決現存的各項阻礙因素。由于瀝青路面結構設計過程中很難適應外部環境的變化以及荷載力量的變化，在選擇路面厚度時過于注重力學設計指標，沒有充分把握內外部環境的復雜性，在面對不同路面結構時缺乏科學的認知和性能的全面控制，因此要充分了解和把握瀝青路面病害的基本原因，及時把握環境變化的狀況，從而優化路面結構設計。

1 確定瀝青路面設計標準的方案

1.1 確定彎沉值

在對瀝青路面結構進行設計時，要結合路面結構的承載力大小和彎沉值大小做出密切的調整。如果整體的回彈彎沉值偏小，那么需要保證荷載能力的全方位提升，在多次荷載的共同作用下，可能引起較大面積的損壞。

因此，在設計瀝青路面時，要充分了解回彈、彎沉值和路面的荷載力情況，有針對性地開展測試，盡最大的可能延長公路的使用期限，確定最終的路面回彈彎沉值的具體數值和規模。

施工人員要充分了解回彈彎沉值的變化狀況，及時掌握各項信息數據以及公路的使用年限和周期性變化。結合相關的特征，最終確定有效的參數內容。半剛性基層結構的設計一般維持在0.5年左右，公路建設完成后的一周年內，為了能夠保證良好的效果，可以將公路瀝青路面的結構設計狀態進行全面的處理，進而延長公路的使用年限[1]。

1.2 確定容許拉應力

公路瀝青路面結構設計的應用效果直接關乎公路結構層的容許拉應力。這種作用力主要涉及的是路面反復承受荷載力過程中帶來的各種臨界性破壞。與第一次承受荷載力相比較，抗拉強度相對較小，存在的差異與結構層的材料之間有一定的差別，但又有緊密的聯系。

在瀝青混凝土的極限抗拉強度的提升過程中，要以15℃的環境溫度作為極限抗拉強度的標準；而水泥穩定混合料，要以90 天的極限作為抗拉強度的標準。設計二灰穩定類和石灰穩定類的材料，系指齡期要以6 個月作為極限的抗拉強度的標準。尤其是水泥粉煤灰的穩定性和材料的性能，更要做出適當的極限抗拉強度測試。

2 計算瀝青路面結構設計中的參數值

2.1 計算公路結構彎沉值

在瀝青路面結構設計過程中，計算時一般要結合應用彈性層狀體系理論作為支撐。經過大量的試驗結果表明，當計算值和實測完成值之間存在一定偏差時，那么這種偏差會呈現出一定的規律性。一旦路基剛度降至最低，整體的面層厚度也會隨之增大；等到路基的高度達到更高層次的要求，還要結合理論值做出面層厚度的調整。

出于以上現象要做好路基面層材料的非線性彈性體的控制工作，選擇有效的測定方法來反映結構層內部的真實工作狀態。為了達到理論計算結果與實際情況相符合的狀態，在日常的規范過程中，需要引入彎沉綜合修正系數，了解計算路面厚度的具體數值，把握其中的各項資料數據，合理控制實際的彎沉值和土基回彈模量[2]。

2.2 計算層底拉應力

在瀝青路面的應用過程中，很容易引起疲勞開裂的現象，究其原因主要是層底拉應力過大導致的。為了避免這種現象的發生，需要做好瀝青層和半剛性基層的抗應力的檢測工作，了解當前的抗應力的大小，確保最終的抗應力值。與傳統的抗應力進行對比可知，只有達到相關要求，才能夠進行科學、有效的調整。在層底拉應力的計算中還要綜合考慮材料的性能和質量偏差，對于其中的不同應用材料，還要有針對性地設計參數作為參考標準。

3 路基土方與路面材料設計參數的設定

路基土方和路面材料的性能對公路中的彎沉值和抗應力等各項參數具有重要的影響，因此要科學掌握兩者的彈性模量值。在應用路基土方和路面材料的環節中，一旦其中的非線性出現了變化，那么應用特征和彈性模量值也會受到作用力的影響而出現不同程度的改變。同時，兩者的應用性能與材料之間的各項密切度有著緊密的聯系。許多工程建設單位會選擇成長板試驗方法確定路基土方和路面材料的性能，明確其中的各種參數，完善參數模型，為后續的各項施工提供前提條件。

3.1 路基土回彈模量值的設計

路基土回彈模量值會受到外部因素的影響和制約，這直接會對土質的性能、濕度和密實度等各項參數帶來不同程度的影響。在公路瀝青路面結構設計的環節中，要進行不同環境背景下的試驗工作，保證最終的回彈模量值。在路基尚未得到有效修復的狀態下，只有通過傳統的經驗方法進行確定[3]。

3.2 設計路面材料回彈模量值

在沒有結合料的粒徑墊層和基層中，為了維持回彈模量值的大小，可以選擇重復加載的方式進行三軸測定。在試驗的過程中，需要嚴格按照墊層和基層的受力情況做出調整，確保回彈模量值的大小。在公路瀝青路面結構設計中，要選擇合適的粒徑、基層和墊層進行調整和確定，保證回彈模量值的參考范圍符合規范。

4 瀝青路面結構設計過程中工程問題分析

4.1 材料設計與結構設計之間尚未達到相互融合的狀態

在選取瀝青路面材料的過程中，經常會因為結構組合方式的差異而造成不協調的現象出現，所以沒有對瀝青路面使用性能進行調整，會使內部的關系考量出現嚴重的問題。尤其是在路面材料的選取過程中，過于關注材料本身的性能而缺乏材料之間的相互融合，只能根據相對應的功能進行選擇，使得瀝青路面的整體性能渙散。除此之外，因為路面性能和路面材料性能之間的相互聯系逐漸削弱，所以不具有一定的參考性。

4.2 設計過于粗放的瀝青路面結構

在設計瀝青路面時，如果沒有對各類參數進行科學的計算，則會使最終設計參數和實際施工時的參數存在誤差；路面材料的行車荷載力不僅會影響瀝青路面的使用期限，也關乎空氣的濕度、溫度以及外部的氣候條件變化。在多數的瀝青路面結構設計過程中，因為沒有充分的參數作為驗證，所以忽略了溫度和濕度帶來的影響，使最終的設計無法適應不同情況。一旦瀝青路面結構出現問題，造成最終的設計性能無法達到指定的標準[4]。

4.3 路面彎沉指標的局限性

所謂的路面彎沉指標是指在荷載力的作用下，路面結構在垂直方向出現不同程度的位移，其具有一定的表觀性和整體性特征，并能夠反映路面整體構造下的抗形變能力大小。作為一種多層且具有彈性體的結構，可以采取不同類型材料，形成穩定的結構層，通過互相的組合形式建立起不同部件之間的力學聯系，了解瀝青結構性能的優劣狀態，保證內部的整體性能，維持有效的方向路徑。等到不同結構層的材料實現有效的復合時，路面結構內部的彎沉值也會隨之變化，特別是在材料的類型和結構形態上，存在差異而造成的使用期限問題也是不盡相同的。對于那些復雜多變的路面結構來說，彎沉指標很難全面展現不同類型路面結構的差異性，所以瀝青路面相關參數設計要進行充分的優化升級。

4.4 經濟因素

在當前的情況下，路面結構和厚度會直接決定路面的結構設計方法。在實際工程結構方案中，為了滿足當前的形勢，需要充分考慮后期的成本在面對日益增長的交通量背景下，如果按照傳統的結構設計進行路面結構調整，那么很難適應快速發展的經濟需求，因此要對瀝青路面的結構進行實時的更新。

5 瀝青路面結構設計方法分析

5.1 瀝青路面結構設計理論

如果瀝青路面的各個結構材料具有一定的線性彈性體，那么材料在壓力變化過程中會出現不同程度的變化，甚至是在非線性材料中因為壓力過大而帶來明顯的差異。在路面結構設計中，如果沒有符合實際情況的材料，路面的承載參數也會選取回彈模量值作為參考，從恢復角度出發，把握材料的整體彈性性能。在土基回彈量確定的過程中，還要從實際情況角度進行充分考慮，了解基層的受力大小，更加全面地呈現出路基實際測量的各項關系。在確定回彈模量的代表值時，為了維持抗變形能力，一定要把握土基實際各點的情況。在以上的設計方法處理過程中，應當充分了解路面的線性結構[5]。

5.2 路面使用性能

為了保證路面的良好性能，在車輛行駛過程中降低路面損害需要做好以下幾點要求：

首先，路基和路面的結構層的組成一定要滿足適當的剛度和強度，在維持有效的行車荷載力的作用下，消除變形和位移帶來的影響，避免出現嚴重的沉降和滑移現象。

其次，提升路面的抗滑性能，確保瀝青路面的粗糙度，使得在不同環境下能夠滿足車輛的行駛需要；再次，完善路面的平整度要求，維持車輛行駛過程中的速度和舒適度，消除路面加速過程中可能帶來的破壞。

最后，不同結構、材料和路基要具有一定的穩定性，能消除外部的溫度和濕度等參數變化的影響，特別是在低溫環境下，應當維持環境溫度的穩定性。

5.3 材料組成設計

工程材料的設計包含配合比目標設計、生產配合比設計以及生產配合比驗證三個層面的內容。在設計的過程中，需要嚴格按照最初的設計標準，參考一定的比例配合材料，結合相應的方法做好內部的測試，計算整體的飽和度和間隙率，充分分析有效的物理指標，測定馬歇爾穩定的物理特性。在充分的準備情況下，材料組成設計有了更加明確的方向，從而指導整個工程的發展。

6 結語

在當前國內道路不斷升級改造的過程中，對養護設計有了更加明確的要求。根據不斷擴大的時代背景路面結構設計，要全面反映出路面的實際情況，通過交通量的日益增長和設計理念的更新，避免出現嚴重的疲勞破壞。路面結構設計一般維持在15～20年，但是從國內的瀝青路面實際使用年限來看，大概在10年就要對其進行修復和保養。針對瀝青路面結構設計的情況，一般會通過彈性層的結構計算來維持內部潛在的各項設計參數。然而構造層的框架情況尚處于起步階段，依舊還有很多根本性的問題尚未解決，一定要打破傳統模式的束縛，做好科學有效的路面性能分析，使其具有良好的使用效果。公路建設關乎國計民生，因此要通過不斷的發展創新做好技術的優化升級，提升相關企業的創新能力。瀝青路面結構在應用時應該結合社會的整體發展態勢優化和完善結構設計技術的核心要領，在確保各項參數滿足條件的前提下，廣泛吸收更多的理論知識和建設經驗。在科學合理的設計方法支持下，路面的各項因素能夠得到全面的解決，更好地提升公路的質量效果。做好全面的勘察工作，努力收集不同方面的各項資料，才可以為后期的設計工作提供有效的數據支撐。在設計技術方法的支持下，當前的設計過程和形式將會得到前所未有的改善。特別是新興技術的出現，在公路瀝青路面結構設計中發揮著重要的作用，使其能夠更好地適應當前的發展需求。