重載瀝青公路路面設計研究

摘 要：國內公路交通因超載超限等違規行為而使得負荷日益增加，江蘇省為經濟發達地區，隨著經濟發展加速，客貨運交通負擔更重。為適應新的變化，公路路面設計方案必須做出改進。該文針對江蘇省內重載公路，結合江蘇省公路交通具體情況提出了路面設計方案，以期緩解重載公路面臨的問題。

關鍵詞：江蘇省 重載 路面設計

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0088-01

近年來，我國公路交通發展迅速，公路總里程不斷增加，逐漸形成了城市公路、省道、國道以及高速公路等各種公路的網絡體系。國內運輸市場競爭激烈，一些貨運經營者為爭奪貨源相互之間進行惡性低價競爭，為了彌補價格上的損失，他們不顧一切超載，在運輸途中存有安全隱患外，還給公路帶來過多的負荷，原本的公路荷載設計參數已經不再適用。但一般超載行為是防不勝防的。該文就江蘇省的情況談一些公路路面在設計中的看法。

1 江蘇省重載公路路面設計的案例分析

江蘇省某市于2012年新建一條公路，為該市新城區的一條主干道，路面材料為瀝青，截至今日已投入使用一年，根據有關部門的數據對軸載進行分析得知，大于10210 t的軸數約為14%，大于18210 t的軸數約為2%，其中最大軸重為24320 t，最大車輛的毛重為103485 t。

由此可以看出雖然超載車輛所占比重不是很大，但將其換算成當量標準軸載后，大于標準軸載的當量軸次比例達到84%，對路面的損害是巨大的。究其原因，主要是夜間超載的大型貨運卡車以及渣土車造成的。

針對以上情況，提出以下路面設計優化方案。

（1）路面材料的選擇

在進行路面設計時首先應根據該公路的測量數據計算出夜間平均荷載值的大小，然后依據荷載值大小選擇合適的結合料、集料和混合料的類型，將它們進行最佳配合比，以達到瀝青混合料較高密實度和強度要求。在材料設計中，要考慮各項混合料的技術指標并進行分析。在一些舊的常規設計中，設計人員往往采用一種經驗設計方法—— 馬歇爾法，該方法是根據穩定度、流值、密度及空隙率等指標提出適當的配合比。由于該方法不能恰當地評估瀝青混合料的抗剪強度，也不能反映路面材料的實際受力狀態，所以不適應重載交通路面的要求。根據重載作用下重點考慮抗剪要求的原理，筆者在此提出采用“三軸試驗方法”按抗剪強度進行瀝青混合料設計。這種設計方法不僅可以按材料的抗剪強度設計，受力模式可以模擬路面的實際受力狀態，而且量測的指標物理意義明確，能夠反映實際的路用性能。在瀝青混合料組成設計中，應對原材料性質及瀝青混合料性能有充分的了解，抓住主要矛盾，合理進行配方。

（2）路面結構的設計

統計數據表明，目前我國的大部分高等級公路采用的是半剛性基層瀝青路面結構，但這種結構設計存在明顯缺陷，即在重載車輛的作用下，早期損壞現象十分嚴重，因此在對該市公路路面結構設計時，筆者建議采用目前國外高等級公路路面結構設計的流行做法—— 全厚式路面。這種設計思路是實現路面損壞模式的轉變，即從“自下而上”的損壞轉變為“自上而下”。根據彈性層狀體系理論，面層越厚，結構層底的拉應變越小。調查結果表明：瀝青混合料基層在層底拉應變很小時，可以承受相當多數量的荷載作用而不發生疲勞破壞，當瀝青混合料的疲勞應變小于“應變下限”時，材料內部將不發生疲勞損壞的累積。理論上講，只要控制結構層應變在“應變下限”以下，路面就可以承受無限次荷載作用而不發生疲勞破壞。全厚式長壽命瀝青路面的總厚度比常規基層的瀝青路面結構更薄，同時可以減少疲勞裂縫的可能性，并使路面可能發生的破壞限制在路面結構的上部。這樣，當路表面的破壞達到某一臨界水平時，只需更換表面層，不需要改變路面標高。

（3）考慮自然環境因素對瀝青路面的影響

路面結構是直接暴露在空氣當中的，溫度、濕度、地下水、大風等自然環境因素時時刻刻影響著路面結構。結合江蘇省所處地理位置，長江中下游地區的路基多為軟土，地下水含量高，我國部分學者對該因素研究頗多，例如武和平教授做了路面設計土基回彈模量建議值的研究，提出了土基設計參數規范建議值的修正系數A，修正后的土基回彈模量計算式如（1）

式中：為路基回彈模量（MPa）；為路基土的稠度；A為不利季節與濕度的綜臺影響系數（粘性土、砂性土A=11.2，粉性土A=11.5）。

另外，由于路面材料暴露在外，不管是否有荷載，都會不斷老化，相應的性能也會隨之變化。在目前的設計方法中，對材料性能的考慮還不夠全面，一般設計人員只會考慮到材料的初始性能，而對老化后的性能缺乏遠見。但在實際中，公路的使用并不只是剛剛建成那段時間，因此應該考慮這種變化及其對路面性能的影響。參照通用路面性能方程，如式（2）所示：

2 結語

公路交通在我國城市城市交通中扮演的角色越來越重要，良好的路面不僅能夠提高交通效率，減少維護費用，更重要的是最大程度地避免交通事故的發生。徹底消除超載行為幾乎不可能，所以只能從道路本身質量方面做出努力。當然，在國家、省、市道路主管部門出臺更嚴厲違反限載規定的懲罰的前提下，加大對路面材料和結構設計的研究，這種雙管齊下的做法一定能最大限度的改善我國城市公路交通狀況。作為公路從業人員除了關注法律法規的變化，更重要的是加強自身學習，投入更多精力去研究技術細節，通過所有人的努力將我國的公路交通質量提升至更高的層次。

參考文獻

[1]黃芳，王劍峰.考慮環境因素的瀝青路面設計方法[J].福建建筑，2010（7）.

[2]SL31-2003.水利水電工程鉆孔壓水試驗規程[S].

[3]DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范[S].

[4]馮華，過年生，項慶明.考慮超載因素的路面設計方法[J].交通標準化，2005（3）.