探討長壽命瀝青路面結構設計的方法

伍峻杉

(貴州省都勻公路管理局，貴州 甕安 550400)

1 案例概述

以某公路工程為例，建設區域地勢比較平坦開闊，建設線路途徑區域為中大陸性氣候。整個線路長度為3 km，起止樁號為K23+100～K26+100，路面寬度設計為11.5 m，路基寬度設計為13 m。設計了半剛性組合式基層路面結構，結合使用適宜的路面材料，強化施工質量的把控，達到長壽命瀝青路面結構建設的要求。現結合具體設計，進行如下分析。

2 路面結構設計

從長壽命瀝青路面的研究角度來說，全厚式瀝青路面結構整體性能備受認可，不過建設中難以被有效應用。目前，瀝青路面建設中，多通過優化粒料底基層設計和組合式底基層設計，來達到長壽面路面的設計目標。開展設計時依據道路路基頂面容許壓應變和瀝青層層底水平容許拉應變等指標，結合現行的標準規范，運用結構設計方案，開展長壽命瀝青路面結構的相關設計。此工程的結構設計情況如下：(1)厚度。瀝青層24 cm；級配碎石20 cm；半剛性層20 cm；砂礫層20 cm。(2)模量。瀝青層1 200 MPa；級配碎石500 MPa；半剛性層1 200 MPa；砂礫層120 MPa；土基層80 MPa。

3 路面材料的選擇和設計

瀝青路面結構設計，運用長壽命理念，要做好路面材料的選擇和設計。本工程的具體設計如下：(1)路基。因為建設地缺少石料，難以開展原基礎換填施工，所以使用壓實風積沙路基。為了保證基礎承載能力，在土基層布置天然砂礫墊層，保證基礎受力特性的同時，實現對路基的有效保護。(2)底基層。此部分選擇的是水泥粉煤灰穩定碎石，為了能夠避免半剛性基層材料層出現裂縫，選擇模量水平較高的水泥穩定碎石和高性能的水泥材料。設計時考慮到干縮裂縫以及溫縮裂縫的控制需求，最終使用了3%的32.5號水泥材料，結合使用粉煤灰材料。(3)級配碎石層。此部分使用的材料，以花崗巖為主要石料，礦料級配設計成骨架密實結構。(4)瀝青層。選擇的材料為改性瀝青混合料；使用的膠結料為SBS改性瀝青材料；使用的礦料級配設計為AC-25粗型級配。(5)其他層。對于連接層和磨耗層等，結合實際情況，按照長壽命瀝青路面設計規范，選擇相應的材料。

4 施工質量的把控

若想保證長壽命瀝青路面的質量，要做好全面的把控。在設計環節要明確提出施工質量把控要求，比如如下內容：(1)壓實度。路面施工的壓實度水平高低，直接影響著瀝青路面的使用壽命，因此要做好嚴格的把控。結合各層施工規范要求，比如水泥穩定碎石層，做好嚴格的把控，保證攤鋪作業的連續性以及均勻性。(2)均勻性。影響路面壽命的因素中，混合料均勻性為重點因素。施工作業中要做好離析的把控，進而保證路面的使用壽命。開展瀝青路面施工作業，要做好混合料拌和以及攤鋪作業的嚴格把控，結合實際情況，選擇廠拌或者其他方法，保證混合料制作的質量和效果。

5 長壽命瀝青路面結構設計的方法

5.1 做好控制指標的把控

從結構設計實踐來說，要做好控制指標的把控，即層底拉應變指標。不同地區的要求不同，在進行時設計人員要做好規范的了解合調查，結合本地區的實際情況，進行優化設計。按照現行的公路長壽命瀝青路面技術規范，建設的長壽命瀝青路面，設計年限要達到40年不產生疲勞破壞，并且能夠承受1億次標準荷載作用。開展結構設計時嚴格遵循技術規程和相關標準，做好全面的把控，保證使用壽命的同時，做好經濟性的有效把控，保證建設的效益。

5.2 做好設計方法運用的把控

(1)路基設計

受到重復荷載的作用影響，瀝青路面結構很容易出現變形，影響著公路運行的安全性以及行車的舒適性。除此之外，還會使得面層底面產生很大的拉應變，最終加速路面疲勞破壞。基于此，設計環節要做好路面結構的永久變形量指標的把控。關于如何控制路基過多永久性變形，研究學者提出了不同的方案，大致可以分為以下兩種：(1)構建預估模型，進行永久應變的分析。運用分層總和法，進行累積變形量的估計和計算。根據設計條件和實際情況，確定永久變形量的基本標準。(2)限制公路路基土的盈利水平，減少或者杜絕剪切破壞的出現，或者基于重復荷載，使得永久變形可以趨于穩定，將永久變形總量把控在適宜的范圍內，避免因為長期積累，引發路面車轍或者裂縫等問題。

(2)半剛性基層

長壽命瀝青路面結構設計中的半剛性基層，主要為剛性材料。一般來說，輕易不會發生因為長期累積變形造成損壞的情況。質量達標的半剛性基層，整個結構的抗壓強度至少能夠達到2 MPa。由于荷載產生的壓應力，即使是貨車專用道上行駛的重載，公路路面出現的壓應力也只有1 MPa，傳遞到公路基層表面時比較小，所以基本可以不考慮。

(3)瀝青層

瀝青路面結構設計實踐中，運用長壽命理念，若想達到40年不產生疲勞破壞的目標，需要做好嚴格的把控。在進行瀝青層的設計時，要優選設計材料，構造各類瀝青混合料材料的疲勞曲線，根據各個公路路段的交通量，基于損傷積累的原則，開展公路設計期限內的路面疲勞驗算分析，進而獲得高性能的瀝青路面結構設計方案。需要注意的是，開展設計時除了要做好方案的性能分析外，還要做好全面設計的把控。通過優選材料，提出可行性的施工方案，為后續瀝青路面施工作業的開展，提供強有力的數據支持，保障公路建設的質量和效益，促使公路達到長壽命要求。

6 結束語

綜上所述，瀝青路面結構設計實踐中，運用長壽命理念，要從結構的選擇和材料以及施工參數的確定等方面，做好嚴格的把控。文中結合具體實踐，進行了長壽命瀝青路面結構設計分析，提出了設計把控的要點和方法，為相關人員提供借鑒和參考。