瀝青路面結構設計要點

黎康

（江西省交通設計研究院有限責任公司，江西南昌 330000）

0 引言

作為道路的關鍵組成部分，瀝青路面不僅需要具備良好的承載能力和穩定性，還要能夠抵御各種環境影響和交通荷載帶來的損害。因此，科學合理的瀝青路面結構設計對確保道路的安全性、舒適性和耐久性運行至關重要。但由于我國的地質條件不同，在瀝青路面結構設計上也存在一定的差異性。因此，需要對瀝青路面結構設計要點進行分析，從初始階段做好控制，以提升路面工程質量，避免病害問題。

1 公路瀝青路面設計要求

1.1 做好交通流量測算工作

修建瀝青道路之前，設計人員需要對施工路段進行實地考察，包括施工地段的地質狀況和周邊生態環境等。同時，需要對該路段的交通流量進行測算，分析上下班高峰期及一天的車輛行駛情況，根據道路交通流量優化設計方案。此外，需要根據主要通行車輛，合理設計路面結構方案，明確采用何種瀝青路面。

1.2 確定瀝青路面構造

進行瀝青路面設計時，必須對該路段進行地質勘探和氣候環境研究，以保證新建瀝青路面的密實性、抗滑性、穩定程度和耐磨程度等能夠達到使用要求。瀝青路面結構類型的選擇，需要根據垂直面的雙圓水平荷載力理論進行測算；瀝青路面結構的厚度值，需要根據瀝青路面的承載能力與開裂度進行測算，以及按照抗壓性技術參數和交通車流量進行計算。

1.3 設置瀝青混凝土配比

瀝青混凝土是瀝青路面施工的關鍵材料，其性能很大程度上受環境溫度的影響。礦料種類和礦料級配等因素，也會對材料的整體性能產生影響。因此，進行瀝青路面結構設計時，需要先準確研究原材料的屬性，并對原材料的質量進行嚴格控制。此外，需要對各種礦料的級配、顆粒大小和篩孔等級進行嚴格控制，以明確最適合的配比方案。

由于過往車流量和雨水沖刷會對路面產生很大的影響，因此設計瀝青路面層時，必須重點關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，在高溫環境下，瀝青路面容易出現變形，為避免路面變形，可采用OGFC、SMA 等瀝青混凝土[1]。

2 瀝青路面結構優化設計要點

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用。瀝青路面具備多種優點，包括出色的耐久性、舒適性和抗滑性，能夠為駕駛者提供良好的行車體驗。一般而言，瀝青路面由多個層次組成，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境因素的影響。它通常由瀝青混合料構成，具有較高的柔性和抗剪強度。基層位于面層下方，起到承載和分散荷載的作用，常采用礫石、碎石等材料進行鋪設[2]。墊層位于基層與路基之間，主要用于調整路面的平整度和提供排水功能。

在瀝青路面設計中，需要重點優化應力吸收層的設計，以防止基層出現反射裂縫。應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力，并通過分散和緩沖作用，減少對基層的影響。通過合理設計和選擇適當的材料，可以降低應力傳遞，延緩裂縫的形成，提高瀝青路面結構的整體性能和壽命。

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

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構具有多種特征及功能，是為道路使用者提供平穩、安全和舒適的行車環境的關鍵結構。

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，避免行車時產生顛簸和震動，進而為駕駛員提供平穩的行車體驗[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計，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，可降低交通事故風險。

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構內部，防止水分對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產生的噪聲，同時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、下面層在整個路面結構中起著重要的支撐和承載作用。它們不僅能夠為瀝青路面結構提供強度支持，還能夠分散交通荷載、保護路基、提高公路的整體穩定性。

中面層是瀝青路面結構中的關鍵組成部分之一，其主要功能是提供一定的強度和承載能力，分散和承擔一定的交通荷載，降低路面荷載對下面層的影響。同時，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力，減少應力集中現象，進而避免裂縫產生。

下面層是瀝青路面結構中的最底層，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，以保證整體結構的均勻性和穩定性，減少路面的變形和沉降情況，確保路面的穩定性和安全性。

中、下面層結構需要根據具體的路面設計要求和使用環境進行合理設計，以確保路面能夠承受預期的交通荷載，更大限度地避免路面變形和損壞。

3.3 基層

基層是路面結構中的承重層，其性能對路面的整體承載能力和穩定性起至關重要的作用。

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力擴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象。同時，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 瀝青路面結構層厚度設計要點

瀝青路面結構層厚度的確定通常需要綜合考慮力學性能、使用性能和經濟性等因素。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，根據路面設計需求，選擇最合適的路面厚度[4]。

4.1 瀝青路面主要設計參數

在瀝青路面設計過程中，需要綜合考慮環境、材料、交通荷載能力等因素，進而優化設計參數。

4.1.1 環境參數模量取值

瀝青道路的施工過程受到多種環境因素的影響，其中溫度和濕度是最主要的因素之一。其中，溫度對瀝青道路施工的影響更為顯著[5]。在瀝青路面結構設計階段，需要充分考慮當地的氣候狀況，并采取相應的措施應對溫度變化對路面性能的影響。由于高溫會導致瀝青材料軟化、流動性提高，影響施工的穩定性和均勻性；低溫則會使瀝青材料變脆，降低其可塑性和抗裂性能。因此，在設計瀝青路面結構時，需要根據當地的溫度特點進行溫度變形和彈性模量測量。可通過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設備及傳感器進行，其間記錄路面在不同溫度下的變形情況，再利用經驗公式反算出相應溫度下的路面彈性模量，進而獲得路面在實際溫度條件下的力學特性參數，為設計和施工提供依據。

4.1.2 瀝青混凝土彈性模量取值

在瀝青路面結構設計中，準確確定瀝青混凝土的彈性模量取值非常重要，因為它直接影響路面的承載能力、變形性能及使用壽命。為了確保設計參數的準確性和合理性，需要通過試驗室試驗和現場測量來獲得瀝青混凝土的模量取值。

試驗室試驗是確定瀝青混凝土彈性模量的常用方法之一。通過采集現場施工所使用的瀝青混凝土樣本，在試驗室中進行壓實試驗和動態彈性模量試驗，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值。這些試驗結果能夠為設計提供可靠的彈性模量取值參考，以確保瀝青路面在實際使用條件下具備足夠的承載能力和穩定性。

現場測量也是確定瀝青混凝土彈性模量的重要手段之一。在現場使用合適的設備進行靜載試驗或動態回彈試驗，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際的工況和環境條件，能夠提供更準確的彈性模量數據，從而為設計提供更可靠的依據。

進行瀝青混凝土彈性模量取值時，還需要考慮其他因素的影響，如溫度、濕度、交通荷載等。這些因素均會對瀝青混凝土的性能產生影響，因此在設計中需要進行相應的修正和調整。同時，為了提高彈性模量取值的準確性，還可以采用統計方法，通過大量的實測數據進行分析和處理，以確定最適合設計條件的模量數值。

4.2 確定施工路段設計等級目標

在瀝青路面結構設計中，確定施工路段設計等級目標是非常重要的環節。需要根據路段的交通量、設計車速、車輛類型和預期使用壽命等因素，確立適當的設計等級目標，以滿足路段的使用功能和要求。

第一，根據路段的交通量和設計速度，需要確定設計等級目標。高交通量和高設計速度的路段通常需要更高的設計等級目標，以保證路面在承載力和耐久性方面符合使用需要。較低交通量和設計速度的路段，可采用較低的設計等級目標，以提供經濟有效的解決方案。

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

第三，環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對路面結構產生影響，如高溫、寒冷、潮濕、多雨的氣候條件，可能會增加路面的破壞風險，因此在確定設計等級目標時需要考慮適當的防水、防凍和耐久性要求。

4.3 瀝青路面構造厚度確定

瀝青路面構造層的厚度確定，應參考《高速瀝青路面試驗路方案》。

第一，需要考慮設計交通量和設計速度。高交通量和高設計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態荷載的壓力。因此，設計時應根據交通量和速度的設計要求，確定適當的路面厚度，以確保路面能夠承受預期的交通荷載。

第二，需要考慮地理和氣候條件。地理和氣候條件對瀝青路面的耐久性有重要影響。例如，高溫、多雨、寒冷地區的路面可能會面臨更嚴峻的熱脹冷縮、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構。瀝青路面的材料特性和路面結構對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構層次會影響路面的承載能力和變形性能。因此，應根據所選用的材料和路面結構的具體情況，結合設計要求，確定適當的路面厚度。

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

5 結語

總之，瀝青路面結構設計是保障道路安全的重要環節。文章對瀝青路面結構設計內容進行了分析，提出了路面結構設計相關要點，綜合考慮各項因素、采用科學合理的設計方法，可以實現瀝青路面的高質量、高性能和長壽命，為公路使用者提供平穩、舒適和安全的行車環境。因此，在瀝青路面結構設計環節，設計人員應嚴格遵守規范要求，持續創新，進而不斷提高設計水平，為瀝青路面工程的開展提供保障。