公路抗車轍瀝青路面結構設計研究

朱江桃

（南昌同恒工程咨詢有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在公路項目運營階段，車轍病害是影響公路功能的關鍵因素，如何解決公路車轍問題成為當前工程重點研究的一個課題。對公路抗車轍瀝青路面結構進行綜合分析，明確路面結構設計要點，對提高路面結構穩定性有著積極作用。

1 車轍影響因素分析

公路車轍是指車輛頻繁行駛過程中，在路面上形成的車輛軌跡凹陷和磨損。根據車轍的形成原因和特征，可以將公路車轍分為幾種類型。

第一，車輪碾壓型車轍是由于車輛輪胎在特定軌跡上反復碾壓，導致路面在輪胎經過的區域發生沉陷和磨損。這種車轍常見于高速公路和主干道上，特別是重載車輛頻繁通行的區域。

第二，剎車制動型車轍形成于車輛頻繁剎車和制動的區域，例如城市道路和停車場等停車區域。

第三，轉向轉彎型車轍主要由車輛在轉彎時產生的側向力和摩擦力導致路面在轉彎半徑內形成凹陷和磨損，常見于交叉口、彎道和轉盤等地方[1]。

2 公路抗車轍瀝青路面結構設計要求

公路抗車轍瀝青路面結構設計是為了應對車輛頻繁行駛而產生的車轍現象，確保公路的平穩性、耐久性和安全性。在進行設計時，需要滿足以下要求。

第一，設計要求考慮到交通流量和車輛類型。交通流量是指單位時間內通過公路的車輛數量，車輛類型涵蓋不同重量、尺寸和軸荷的車輛。這些因素對路面結構的承載能力和耐久性有直接影響。因此，在設計過程中需要充分考慮交通流量和車輛類型，以確定適當的路面結構設計參數和材料選擇。

第二，設計要求考慮路面材料的特性和性能。瀝青路面常用于抗車轍設計，因其具有良好的柔性和彈性特性，設計時應根據預期的交通流量和車輛類型，選擇適當的瀝青配合比和瀝青穩定劑，以確保路面材料具有足夠的強度、抗剪切性和抗老化性能。

第三，設計要求考慮路面層的厚度和結構。路面結構通常由多層組成，包括基層、底基層、面層等。各層的厚度和材料選擇應根據交通流量、車輛類型和地理條件進行合理設計。基層的強度和穩定性對于承載車輛荷載和分散荷載至地基起著重要作用。面層的平整度和抗滑性能對行車安全至關重要。

第四，設計要考慮排水和排泄系統。水分對路面結構的穩定性和耐久性有著重要影響。設計應確保路面具有良好的排水性能，以防止積水和水分滲透對路面結構造成損害。同時，還應設計適當的排泄系統，以確保路面在雨水和污水排放方面符合環境要求。

第五，設計要考慮施工工藝和質量控制。合理的施工工藝對于保證路面結構的完整性和性能至關重要。設計應充分考慮施工條件和方法，以確保施工的連續性、均勻性和質量可控性。在施工過程中，需要進行嚴格的質量控制和監測，以確保路面結構的質量符合設計要求。

3 抗車轍瀝青路面結構設計

在公路抗車轍瀝青路面結構設計階段，要根據項目實際情況，做好交通荷載以及氣候條件的全面分析，并且在掌握已有工程經驗的基礎上，從混合料內部結構設計以及瀝青路面結構設計多個方面，對結構設計要點進行探討，并且通過結構設計優化方法的落實來減少各種影響因素，提高整體結構設計穩定性。

3.1 交通荷載和氣候條件的調查分析

前期在設計過程中，相關的工作人員要做好區域交通荷載和氣候條件等的調查分析。如果交通荷載不足極易造成車轍病害，軸載重或作用時間長也會造成車轍等病害。

通常情況下，瀝青路面都有著特定的軸載標準，但因公路運營過程中超載的情況時有發生，進而就給公路造成很大壓力。如此一來，路面剪應力破壞變形的范圍會不斷擴大。理論層面上看，軸載作用次數的增加，會使瀝青路面車轍變形不斷加深，總的變形量也會越來越大。特別是在超載情況持續發生的情況下，以上不良情況會持續加重。鑒于此，相關處理就應基于現實性情況做好優化調整。

在分析軸載作用效果的過程中，軸載作用時間應重點分析，慢速行駛條件下所造成的影響更為顯著，因此應做好這些精細控制。就現實性情況來看，慢速行駛對路面造成的形變遠高于高速行駛條件，這方面的影響情況應重點關注。那些具有黏彈塑性的瀝青混合料，隨著高溫和重載以及慢速等的持續作用，混合料的彈性恢復能力會大大削弱，塑形變形即會大大增加。

由此可見，以上一些因素對公路運營所造成的危害更大。鑒于此，就應基于現實性的情況做好針對性的防控，通過制訂針對性的研究方案，從而為抗車轍等的高效處理提供幫助[2]。

3.2 當地已有工程經驗的調查分析

通常情況下，公路工程都是基于以往豐富的經驗進行，數學和力學等一些方法很難得到精確的結果，因此應加強經驗力學公式等操作方法的應用。鑒于此，在推進相關工程研究的過程中，相關施工單位既要做好工程施工相關資料的收集和研究，也應注意對以往經驗的借鑒，為穩定高效的工程施工提供切實保障。

3.3 混合料內部結構設計

諸多情況表明，大粒徑混合料較之于小粒徑混合料所表現出的抗車轍能力更強，粗集料比例較高的混合料在這方面的表現也比較突出。基于這些以往實踐的分析，為抗車轍等工程施工提供一定參考。如此一來，相應的技術處理也會更為科學合理，所呈現出的施工效果也會更符合預期。

所選擇的集料應與結構層厚度等具體情況保持一致。通常情況下，一定厚度的結構層，如果選用大粒徑的集料會給具體施工造成不良影響，特別是壓實方面的施工。

通常情況下，結構層厚度應控制在集料粒徑的2.5～3 倍。粒徑過大會影響到混合料的密實性，且會出現集料破碎的不良情況。就現實性的情況來看，路面空隙率較大，混合料之間的摩阻力即會減小，極限抗剪強度會隨之下降，出現失穩性車轍的可能性較大，較大的空隙率還會造成路表積水的下滲，車轍病害則會加速形成。

因此，在選擇粒徑的過程中應與基層厚度保持協調，控制在一定關系范圍內。一般來看，粗集料對抗車轍能力的提升有著比較突出的作用，因此應做好對其的合理設計。混合料是一種懸浮密實結構，空隙率和內摩阻力都比較小，在高溫環境下極易影響到混合料的綜合性能，進而出現變形等病害。粗集料的比例應控制在一定范圍內，基于特定結構設計，為相關處理的科學與規范提供基礎性保障。

一般來說，混合料是一種骨架空隙結構，穩定性比較高，但因空隙率較大且耐久性比較差，因此很多施工并不采用這樣的結構，僅在一些特殊的排水結構層或磨耗結構層中應用。但應注意的是，通過對粗集料的改造處理，能夠提升其結構的穩定性，相應的抗車轍等防控病害的能力也能得到顯著提升[3]。前文已提到，粗集料有著極為重要的作用，因此相關技術施工要保證科學合理，基于現實性的情況做好針對性防控，以高效地推進相關的工程施工。

一般情況下，在粗集料比例不斷增加的條件下，集料之間的接觸會隨之增加，混合料本身抗變形的能力會越來越強，但這會增加混合料密實的難度。因此，在集料調配上應做好精細的設計，基于現實性的情況做好合理布置，以切實保障后續相關施工的穩定與規范。

通常情況下，粗集料比例適當的骨架密實結構在抗車轍方面有著更為突出的表現，整個綜合效益也更為突出，因此有著廣泛應用。

3.4 瀝青路面結構設計

其一，以往的工作實踐表明，在高強度半剛性基層上布置較薄面層能夠降低瀝青路面的形變，所呈現出的防控效果比較理想。但應注意的是，這只是以往實踐得到的結論，現實性的情況往往與理論有著一定差異，因此應基于特定情況做好協調分析。就現實性的情況來看，薄層路面并不能有效解決車轍病害，較厚的面層也不一定就會增加車轍病害的發生概率。因此，在具體操作過程中，應基于現實性的情況做好針對性處理。應重點關注瀝青混合料的設計和后續的具體施工，以切實保障抗車轍等施工的穩定與規范。就抗車轍方面來看，瀝青路面結構在針對上中下層之間的設計往往有著不同的標準，相應的處理應做好區別化分析。

其二，具體來看，上面層應布置在瀝青路面的表面，因其與車輪和空氣直接接觸，因此其主要承擔的是路面的壓應力，但其剪應力表現并不突出。鑒于此，該面層在選擇集料的過程中，就應注意粒徑的嚴格把控，以切實地保障密實性結構布置的科學合理。就現實性的施工條件來看，面層集料較小，相應的壓實施工更易進行，呈現出的壓實度效果也更理想。

其三，作為整個面層剪應力值最大且分布最為集中的部分，中面層在前期設計以及后續施工的過程中要做好精細設計。因車輪荷載形成的壓應力經過上面層擴散，其實際的影響被大大降低，這就減弱了結構變形的不良影響。通常情況下，結構層溫度最高的部位處在路面以下4～9cm 處，這正是中面層所處的部位。相對來說，路表能夠與外部大氣進行熱量交換，受到外部高溫環境的影響并不持久，會隨著環境快速發生變化。而中面層的熱量散失較慢，長期處在高溫環境下，其結構性能會大大下降，因此出現各類病害的可能性大大增加。與上面層有著一定差異，中面層的布置通常應選用大粒徑的混合料，基于層厚與粒徑之間的關系確定相應的各項參數。在混合料方面，應注意粗集料含量控制，細集料和瀝青含量可適當縮減，以提升結構的穩固性。

另外，還應做好骨架結構的嚴格設計，基于高抗剪強度的精細布置，從而為路面結構層的科學化施工提供方案指導[4]。

其四，就現實性的情況來看，下面層因距離路邊較遠，其所承受的荷載和氣候條件較之上面層和中面層更少一些，外部環境對其的影響也比較輕。然而對于那些已經發生變形的區域，隨著行車的持續重壓，即會造成上面層和中面層混合料的集中推移，轉而即會增加下面層的承載壓力。

因此，在設計抗車轍的過程中，相關施工人員要做好精細布置，基于現實性的情況做好統籌分析，從而為高質量的技術處理奠定基礎。一般情況下，在明確了瀝青路面總厚度的條件下，即可有序地推進下面層的相關處理。

具體操作過程中，相關施工人員應基于層厚與粒徑之間的關系分析確定混合料的最大粒徑，但應注意粗集料含量的適宜。按照相應的技術參數合理確定粗集料和細集料等各類集料的比例，如此一來，所呈現出的綜合效益也會更為突出[5-6]。

3.5 路面排水和排泄設計

在公路抗車轍瀝青路面結構設計中，路面排水和排泄設計是非常重要的環節，旨在確保路面具有良好的排水性能，防止水分對路面結構和性能造成損害，并確保雨水和污水能夠有效排出，符合環境要求。

第一，進行路面排水設計時，需要考慮路面的縱、橫坡和橫向傾斜。縱坡是指路面的縱向傾斜，用于引導水流順利流向排水口。結合實際，合理設置縱、橫坡能夠有效提升路面的排水性能。

第二，設計中要合理設置排水設施，如雨水口、雨水管道和雨水篦子等。雨水口用于收集路面上的雨水，雨水管道用于將雨水引導到匯水處，而雨水篦子則用于防止雜物堵塞雨水管道。這些排水設施的位置、數量和尺寸需要根據交通流量、降雨量和路面特性進行合理設計，以確保順暢的排水系統。

第三，還需要合理設置溝渠和溢流設施，以應對大量降雨或暴雨引起的水流量大的情況。設計環節，需要對溢流設施進行分析，確定相關的設計參數，保持路面的排水暢通，減輕水流沖擊對路面結構的影響。

4 結語

綜上所述，公路抗車轍瀝青路面結構設計對于提高道路的平整度、耐久性和行車舒適性起著至關重要的作用。了解了公路抗車轍的問題，提出相應的設計方法。分析可知，通過合理選擇材料、優化結構設計、加強排水措施等手段，可以有效減少車轍的形成和擴大，提高路面的承載能力和抗車轍性能。這不僅能延長路面的使用壽命，減少維修成本，還能提升道路的安全性和行車舒適性，滿足交通需求。在今后進行項目設計時，要結合實際項目需求，注重設計理念的更新以及合理應用環境友好型材料，以進一步提升公路抗車轍能力和可持續性發展。