瀝青路面設計方法及存在的問題

索函軍

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲056001）

0 引言

瀝青路面在我國公路的路面結構中非常普遍。據不完全統計，瀝青路面結構在已建成高速公路的路面結構占有率為85%～90%。并且，隨著高速公路網覆蓋面的不斷增大，瀝青路面的設計水平也在不斷發展，并取得了豐碩的成果。但是在已建成的高等級公路瀝青路面使用過程中發現，無論是采用國外混合料配比，還是傳統混合料配比，在投入運營一段時間后，瀝青路面均會出現破損現象。造成這種現象的原因很多，本文主要分析瀝青路面設計方法存在的一些缺陷，進而提出一些建議。

1 國外瀝青路面設計方法

1.1 經驗設計法

經驗法主要是對試驗路段或者運營中的試驗道路進行觀測，從而建立路基、路面、荷載與路面性能之間的經驗關系。其中較為成熟的經驗設計方法有CBR法和AASHTO法。

1.1.1 CBR法

CBR 法主要是將CBR 數值作為檢測路基土與路面材料性能的指標。在已經破損的路段或使用良好的路面進行現場調查和CBR 檢測，從而建立起CBR—汽車荷載—路面結構層厚度的經驗關系，并繪制出三者的關系曲線。通過分析該曲線，將各層材料的CBR 值進行材料層厚度換算，進而確定出所需路面層的厚度。

1.1.2 AASHTO法

AASHTO法是在AASHTO試驗路面的基礎上建立的瀝青路面設計方法。通過整理試驗路段的監測數據，從而總結出路面結構—軸載—路面使用性能的關系方程。AASHTO法最顯著的特征就是將路面性能指標通過PSI（現時服務能力指數）表示出來。PSI是由評估小組進行綜合評定后獲取的指標，利用該指標與路面情況建立出經驗方程。該方法只是試驗路段的數據，僅僅反映出一種環境下的路面狀況，推廣存在著一定的局限性，但是AASHTO路段檢測數據得到了很好的整理保存，為力學-經驗法的設計提供了豐富的數據保證。

1.2 力學-經驗設計法

力學-經驗設計法主要是分析荷載和環境作用下路面結構的力學反應量，根據這些力學反應量與破損模式之間的關系建立路面性能模型，從而設計出瀝青路面結構。自上世紀60 年代，各國就致力于力學—經驗設計法的研究工作，其中較為成熟的有AI法和Shell法。

在第一屆瀝青路面設計結構國際會議中，殼牌公司的兩位科研人員提出了針對于瀝青路面設計的力學—經驗設計法大體框架，隨后這一框架成為了Shell 設計法的雛形。在隨后的20 年中，各國的科研人員對力學—經驗法進行了深入研究，并且取得了豐碩成果。

2 國內現行瀝青路面設計方法

根據我國的《公路瀝青路面設計規范》（GTG D50—2006）的要求，瀝青路面結構設計需按照以下程序進行設計。

2.1 設計理論

路面模型依托于Shell 公司提出的設計理論，將路面結構看作是多層彈性材料，該材料具有各項同性；荷載以雙輪組單軸荷載100kN作為標準軸載；單輪傳壓面當量圓直徑D為21.3cm，雙輪中心距1.5倍當量圓直徑，層間完全連續接觸。

2.2 設計指標

以設計彎沉值作為控制指標，拉彎應力作為驗算指標。在設計彎沉中，將路表允許彎沉數值作為路面整體強度設計的控制指標。對于高等級公路、一級、二級公路的基底層采用抗拉應力驗算，城市道路還要進行面層的剪應力驗算。

2.3 設計參數

在交通分析計算中，標準軸載均采用BZZ—100標準，軸載換算公式推薦采用以軸載比表達的換算公式。

3 瀝青路面現行設計方法存在的問題

（1）現行的瀝青路面設計方法主要側重于力學特征，對于路面實際使用性能考慮的較少，導致理論與實際缺乏定量的聯系。

（2）現行的設計方法主要是依托于國外使用經驗提出的結構組合和厚度，結合國內公路等級、氣候、材料、交通量等進行設計計算，并不能完全符合國內瀝青道路的運營情況。

（3）現行的規范大多建立在半剛性基層受壓模型中，柔性基層上的瀝青面層疲勞壽命遠高于路面結構壽命，瀝青面層不會出現疲勞開裂，將路表設計彎沉值作為唯一控制指標，使路面結構設計與實際情況不符。

（4）設計中忽略了路面材料的低溫性能，對于低溫開裂和車轍問題考慮不足。

（5）設計中沒有充分考慮到環境因素、經濟因素，導致相應的控制指標比較單一，無法滿足現代公路設計的需求。

4 對我國瀝青路面設計方法的建議

4.1 設計標準

在現有的瀝青路面設計規范中，應該適當增加一些控制指標，如能夠較好反映車轍問題的路基垂直壓應變與重復荷載的關系指標。在設計中適當引入一些環境、經濟指標，使設計方法更趨于完善。該指標體系不僅能夠反映出瀝青路面的結構和材料特征，更能真實地反映出環境因素（溫度和濕度）對于各級公路瀝青路面性能的影響。

4.2 材料參數

我國現行的設計規范中，材料的回彈模量采用靜態抗壓模量E代替。但是在實際情況中，動態回彈模量也是可以通過儀器進行測量，因此，應該適當考慮增加動態模量，從而使設計參數更加合理。瀝青混合料參數在選定的過程中也存在一定的局限性，其回彈模量僅考慮了靜態下的回彈模量值，忽略了動荷載作用下的動態模量。此外，在路表的抗滑能力方面，設計規范中也沒有能夠充分體現出來。

5 結語

綜上所述，我國現行的瀝青路面設計雖然吸取了國內外設計方法的優點，但是在設計指標的運用、參數選取、設計標準上仍需要不斷的完善。要做到具體問題具體分析，同時，結合我國公路設計的實際情況，盡量減少瀝青路面設計過程的盲目性，在設計實踐過程中不斷總結設計經驗。

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