改建公路瀝青路面結構設計

高虹虹

(晉中市新奧交通設計所有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況

某農村公路項目對當地農村地區的發展產生重要的意義，其設計為雙向兩車道，路基寬7.5 m，車輛行駛速度為30 km/h，為瀝青混凝土路面結構。由于該道路投入運營的時間比較長，達到規定年限的要求，且最近受到大型車輛荷載持續碾壓作用的影響，出現了不同程度的病害問題。基于此，管理單位為了能夠保證道路通通行質量，提升服務水平，擬進行改擴建施工。在改建后，車道變為兩車道，路基寬8.5 m，行駛速度為40 km/h。路面結構設計時，必須加強控制，消除一切負面因素，提高工程的質量和性能。

2 確定瀝青路面設計標準的措施

2.1 確定彎沉值

對于瀝青混凝土結構的施工中彎沉值、承載力對于公路運行質量有著直接的影響，關系到道路運行安全性。假設道路工程的回彈彎沉值較小，就必須增大承載性能，且在長期車輛荷載作用之下，路面損壞嚴重；如果回彈彎沉值較大，在路面投入使用后極易出現損壞的問題。因此，在瀝青路面的設計中設計人員必須合理的處理路面荷載與回彈彎沉值的關系。在改建的公路項目中設計人員對于現場道路運行情況有足夠的了解，回彈值也會發生變化，所以還要掌握足夠的數據，掌握一手資料，加強回彈彎沉值控制，延長路面的使用壽命。從以上的特點分析，嚴格按照要求進行設計參數的確定。眾所周知，公路建設施工后，彎沉值與使用末期彎沉值存在很大的偏差，所以施工單位應該做好各項參數的控制，提高驗收管控標準。一般情況下，在剛性基層結構設計環節，通常周期在半年左右。在公路建設完成一年后，彎沉值就基本達到真實參數。在該環節應及時調整設計方案，達到設計平衡性的要求，從而延長使用壽命。

2.2 確定容許拉應力

在農村公路改建施工中瀝青路面結構的設計環節，為了提升公路工程的應用效果，現場施工單位應加強結構容許應力的控制。在路面投入使用后，受到反復荷載的持續作用，一般會達到臨界點，這就是最大容許拉應力。較之第一次承受荷載對比來說，該應力的抗拉強度是比較小的，特別是材料質量、性能方面進行分析，和內部差異存在直接關系。對于極限抗拉強度的設計來說，通常應按照15°的極限抗拉強度設計。而對于二灰穩定類以及石灰穩定類的才來說，可以應用180 d極限抗拉強度作為系指齡期。

3 改建公路瀝青路面結構設計要點分析

3.1 計算公路結構彎沉值

瀝青路面結構的設計中路面彎沉值的計算設計通過是利用彈性層狀體系理論展開計算分析。經過分析荷載參數，實際測量的彎沉值與理論參數會有很大的差異。通過研究可以確定，這種差異有著某種規定性存在。如果路基高度較小，在計算時得到的面層厚度尺寸會超出預期參數；如果路基剛度較高，面層結構厚度的理論值比較小。根據相關工程的經驗，可以認為路基路面的材料不是非線性彈性土，而是利用評定材料變形能力的方式確定，并不能真正的了解結構內部的具體情況。為了使得計算參數值與實際測量值達到均衡性要求，在工程設計前應根據彎沉綜合修正參數計算，并可以得出路面厚度參數，達到工程的運行要求。經過試驗資料分析，設計彎沉值、土基回彈模量等承諾書和彎沉綜合修正系數有直接聯系。

3.2 計算層底拉應力

在瀝青路面的應用施工中疲勞開裂的問題是必然存在的，就目前施工情況分析，這是因為層底拉應力較大所引發的。為了防止發生這些問題，工作人員應該隨時檢查確定瀝青層與半剛性基層拉應力參數，進而可以了解各個點拉應力，從而使得拉應力參數符合要求。與路面容許應力參數對比，查看是否能夠達到設計標準，以滿足設計方案的要求。此外，在層底拉應力計算時，工作人員還要分析材料的質量性能，考慮到不同材料的應用情況，確定最佳的設計方案。但是也要注意，在改建瀝青路面結構設計中詳細計算確定層底拉應力數據，根據車輛荷載最大參數計算確定，新舊結構承載性能達標。

3.3 路面材料與路基土兩者的設計參數針

分析公路工程的拉應力彎沉值參數，路基土與路面材料的性能、質量存在直接關系，所以在設計中必須考慮到彈性模量參數，綜合分析各個參數以得出正確的結論。因為路基土、路面材料在投入使用后，作用力是非線性變化的，所以這就受到特征或者彈性模型的影響。此外，因為兩者材料在投入使用后，環境、技術、質量指標等都會有差異，所以性能容易出現問題。在具體的設計中設計人員必須綜合分析各項參數，通過模型設計方式，確定最佳設計方案，從而滿足工程標準要求。

(1)設計路基土回彈模量值

因為多個方面因素的共同作用影響，路基土回彈模量參數也會有不同，并不是一致的。比如應力狀態與荷載等，都會產生一定的影響。與此同時，土的性能、干濕度、密實度等存在相互影響。在公路瀝青路面結構設計中工作人員考慮到現場施工環境的影響，展開試驗與分析，最終確定合適的回彈模量參數值，在沒有修復路基的條件之下，可以通過經驗法評估設計。

(2)設計路面材料回彈模量值

如果沒有粒料墊層與基層的回彈模量參數值作為支撐，工作人員會選擇應用重復加載三軸試驗的方式展開檢測確定。在試驗工作實施中結合路基機構受力的條件，在不同的部位施加應力作用，以確保回彈模量符合工程的要求。在目前我國的公路瀝青路面設計中工作人員通常都會進行回彈模量的計算分析，很多設計人員優先選擇應用彎曲或者壓縮試驗的方法，檢測確定不同級別應力影響，以確定壓縮應變力數據。在具體設計的過程當中根據實際情況要明確路面結構的設計標準，對于材料的取值以及結構形式要進行綜合分析，必要時還可以通過BIM技術進行回彈模量值的運算，這樣才能夠給后續工作開展奠定良好基礎。

4 其余注意事項

農村公路改建環節的方案確定，設計人員必須從結構性能出發進行分析，確保節能減排的效果符合要求，防止發生嚴重的環境污染問題。工作人員還要展開材料消耗設計分析，加強廢物再利用分析，提高資源利用率；落實生態環保的設計理念，促進改建科學性設計。在現場施工中工作人員對于周邊的路況有足夠的了解，并且掌握年降雨量參數，結合現場情況設置排水設施，并落實交通組織設計，提高工程運行的安全性。

5 結 語

綜合以上分析，在改擴建公路瀝青路面結構設計階段，想要保證路面結構的存在性能，達到預定的要求，同時還能夠提高結構成立的標準，就必須要做好路面結構設計的優化。并且在新舊路面設計的過程當中要做好路面結構的取值計算，如此才能夠確保改建工程項目的整體質量，以便推動交通事業的發展。