高速公路路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

林森林

摘 要：本研究結(jié)合某高速工程實例，較深入地探討了高速公路路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。通過闡述工程及氣候水文等方面的基本情況、技術(shù)標準，對高速公路路面結(jié)構(gòu)設計難點進行了總結(jié)，詳細的探討了優(yōu)化設計方案，對于提高高速公路設計的整體水平具有一定的借鑒作用。

關鍵詞：路面結(jié)構(gòu)設計;高速公路設計;設計要點

1 高速公路工程概況

某高速公路工程95.8千米長，連接某省內(nèi)縣市交通，在南北縱橫上搭建交通網(wǎng)絡。與工程建設要求相結(jié)合，優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設計過程中，高速公路主要采用四車道公路形式，設計最高通行速度為120千米/小時。工程施工區(qū)域具有充足的年降水量，亞熱帶季風氣候比較典型，全年溫度處于13.4～42.5攝氏度之間。因一年四季具有較大變化的溫差，降水分布呈現(xiàn)出季節(jié)性不均表現(xiàn)，在一定程度上增大了工程基礎性施工難度。此外，因地形較為復雜，交錯分布的山區(qū)和平原，使年降水量變化程度不均。在總體上因具有豐沛的水量，充足的降水，有效補給了河流，為所在區(qū)域生活生產(chǎn)用水提供了重要保證。

2 高速公路路面結(jié)構(gòu)設計面臨的主要問題

2.1 高溫穩(wěn)定性

針對高速公路工程建設區(qū)域的氣候而言，最高溫度在夏季不低于40攝氏度。受此惡劣環(huán)境的影響，混合料的抗變形性能應達到較高要求，對多樣復雜的氣候條件較為適用。而且，高速公路普遍具有較大的交通流量，尤其是行駛的部分大型車輛，由于自身具有較重的質(zhì)量，對于路面的影響程度有所差異。

2.2 水穩(wěn)定性

在高速公路工程施工區(qū)域，全年降水量平均可達到1 500毫米的較高水平，基本上其狀態(tài)保持相對潮濕。與施工當?shù)貙嶋H情況相結(jié)合進行分析可知，結(jié)果顯示早期水損害問題具有較為突出的表現(xiàn)，對高速公路正常通行產(chǎn)生較為嚴重的影響。但在優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)過程中，應對混合料配比、供應原材料等方面的一些因素充分考慮。

2.3 低溫抗裂性

在冬季因高速公路工程建設路段只有較低的氣溫，因此在路面結(jié)構(gòu)設計中應保證冬季施工達到穩(wěn)定的溫度，使不同溫度因素產(chǎn)生的不利影響盡可能消除，使道路提高低溫抗裂性能。

2.4 抗疲勞性

高速公路隨著日益增大的交通流量變大，逐漸出現(xiàn)較大的一些重載車輛，直接對瀝青路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重損壞。因此，應選擇適宜的全面優(yōu)化方案，使道路確保抗疲勞性較高?？偠灾?，在優(yōu)化設計方案中，應對重載交通車輛問題采取有效措施妥善解決，使早期造成損害的不利影響盡可能得以消除。逐層采取優(yōu)化設計方案，提高混合料配比的合理性，為后期施工質(zhì)量提供更好地服務。

3 高速公路路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

3.1 優(yōu)化上層瀝青面

與高速公路交通量相結(jié)合，對道路在不存在交通壓力條件下的車輛行駛情況進行科學預測。結(jié)合目前實際可知，路面荷載力經(jīng)常對中面層產(chǎn)生影響，應基于經(jīng)濟性原則，針對目前存在的功能性問題進行妥善解決。在對路面結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化中，不同層次采用4厘米改性瀝青施工可使相應需要得到保證。不只是整體建設成本可有效降低，還能使各層次的相應功能需求得到滿足。諸如確定灰綠巖或玄武巖等質(zhì)地堅硬材料的主體成分，使表層明顯提高抗磨效果。

3.2 優(yōu)化中下層瀝青面

基于原有施工方案，對中下面層結(jié)構(gòu)模式予以明確。在路面整個結(jié)構(gòu)中中下面層為高剪應力區(qū)，瀝青中面層效果較好。特別是在高溫條件下，溫度對瀝青混凝土表層內(nèi)容將產(chǎn)生一定程度的影響。因此，在中面層應選擇具有良好穩(wěn)定性的材料作為主體材料，選擇瀝青下面層的材料應以承重層方面功用為重點。

3.3 優(yōu)化水穩(wěn)基層

與原路面結(jié)構(gòu)相結(jié)合，結(jié)果顯示在整體上采用的水泥劑量較高一些。以目前情況為基礎，程度不同的路面裂縫經(jīng)常產(chǎn)生，通常瀝青材料不具有抗反射裂縫效果。因此，在優(yōu)化設計水穩(wěn)基層過程中，應對產(chǎn)生的水穩(wěn)裂縫全面控制。而且，還要采取針對性措施提高處理效果，使產(chǎn)生瀝青裂縫的時間得到延緩。通常在瀝青面層與水穩(wěn)基層之間設置防水黏結(jié)層，便于前后期施工操作，使產(chǎn)生裂縫的比率明顯降低。

4 高速公路路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計比較

4.1 技術(shù)分析

傳統(tǒng)瀝青材料具有懸浮密實性連續(xù)級配的特點，較高溫度時難以應對。盡管原有材料有所改觀，但傳統(tǒng)設計方案產(chǎn)生的束縛不能被打破。馬歇爾設計方法對路面壓實情況不能準確進行模擬，還將產(chǎn)生很多裂縫問題。在優(yōu)化設計方案過程中，應將Superpave技術(shù)引入基礎性施工檢測中。該設計方案可使瀝青混合料密實度得到有效保證，抗水性明顯提高。

4.2 污水管道設計

在高速公路工程路段中，對污水管出口與規(guī)劃污水出口污水排設置，出污水出口近期溢流規(guī)劃向雨水系統(tǒng)排入，遠期與相交道路污水系統(tǒng)連接。

4.3 對井、雨水口現(xiàn)狀進行檢查并設計管道

對已有雨水口及其連接管道重新修建，對排水檢查井根據(jù)加固圖進行改建，并清淤已有管道。排水工程設計中，設計中分帶排水，應將排水防滲設計在全線中分帶，有效避免路基受到3米綠化帶中的雨水侵蝕作用。在橋面雨水設計中，對橋面排水系統(tǒng)設置用于對橋面雨水的收集，經(jīng)落水管向地面雨水口或收水井就近接入。

4.4 基本建設費用

優(yōu)化及升級高速公路路面結(jié)構(gòu)設計方案可使路面提高整體性能，路面明顯延長使用期限。而且，通過反復詳細進行測算，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后所需費用比原設計所需費用明顯低很多，使道路施工及建設方的成本支出得到有效節(jié)約，工程性價比顯著提高。

4.5 使用效果

結(jié)合高速公路工程路面結(jié)構(gòu)目前情況，關鍵在于道路瀝青延長使用期限，逐漸成為一個主要研究方向。結(jié)合上述分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化升級高速公路路面結(jié)構(gòu)應使原存在的一些問題得到妥善解決，受環(huán)境因素產(chǎn)生的不利影響盡可能消除，為充分發(fā)揮整體功能提供重要保證，進而使工程建設目標達到更環(huán)保更節(jié)約的效果。

5 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)高速公路工程路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計目標可知，為使工程使用功能整體提升，在工程造價方面明顯減小不利影響。經(jīng)比較分析結(jié)果顯示，工程整體建設中用于路面結(jié)構(gòu)安裝的相關費用約為83 425.3萬元。隨著優(yōu)化設計工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可有效控制費用在81 395.3萬元，與工程設計優(yōu)化前后結(jié)合分析，為有關單位節(jié)約支出2 000余萬元。據(jù)此可知，該高速路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的實踐價值較高，不僅使建設施工費用明顯降低，還可使整體功能得到進一步完善。無論在經(jīng)濟還是技術(shù)等方面，該設計優(yōu)化方案的可行性較高。不只是充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟效益，還能明顯降低工程整體造價，對于提高高速公路設計的整體水平具有一定的借鑒作用。

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