市政道路工程瀝青路面結構設計分析

石彥龍 劉家良

（杭州市城建設計研究院有限公司 浙江杭州 310000）

1 分析市政道路工程瀝青路面的特點

1.1 施工進度緊張，缺乏前期準備

在開建市政道路工程前，首先需要對整個工程項目進行規劃，并在市政規劃部門同意后才可開始工程建設工作。市政道路工程的出資方一般是政府機構，并且在建設過程中會對周圍區域進行封閉管理，使得市民的出行會受到一定影響。此外，由于市政道路工程在室外進行，室外溫度會對整個工程質量產生影響。因此，為了保證施工質量，部分施工現場往往會在有利天氣條件下抓緊施工，導致施工前期的準備工作存在疏漏。

1.2 現場條件有限，難以保證施工質量

市政道路工程多在人群密集區域修建，對于道路改、擴建工程而言，工程現場面積比較小，并且由于施工需要封閉管理，導致工程周邊區域十分擁堵。在上述工作條件下，施工難度大幅度增加，導致質量監督工作無法有效開展，提高施工質量問題出現的概率，施工質量與要求存在差異。

1.3 原材料資金占比大

與其他工程相比，市政道路工程的很大一部分支出用于采購施工材料，資金占比一般不小于50%。此外，由于原材料運輸距離比較遠，為了保證可以如期完成，需要對原材料的選購與運輸成本進行重點考慮。

2 市政道路瀝青路面施工現狀

2.1 路面存在分布不均的裂紋

在市政道路投用過程中，裂紋是瀝青路面的常見質量問題（如圖1 所示）。根據裂紋的類型，其可分為兩種，即疲勞裂紋與發射裂紋。其中，當把瀝青鋪設在老舊混凝土路面后，通常會出現發射裂紋。對于疲勞裂紋而言，其大多與外部溫、濕度及路面車況負荷有關。如果車輛荷載大于路面承載能力，則裂縫出現的概率會大幅度提高。

圖1 瀝青路面中的裂紋問題

2.2 路面存在沉降現象

沉降現象是指在豎向方向上路面出現一定程度的形變，導致車輛在行駛過程中會出現跳車現象，增加交通事故幾率，沉降現象存在3種類型。（1）均勻性沉降。均勻性沉降對路面的破壞作用比較小，其主要與路面車輛荷載及環境因素有關。（2）不均勻沉降。當路面存在不均勻沉降問題時，會對車輛行駛安全產生比較大的威脅。其中，路面壓實作業質量存在瑕疵，隨著車輛荷載反復作用，路面中產生的縫隙會加快雨水滲入速度，致使不均勻沉降問題出現。（3）局部沉降。在瀝青路面施工時，局部區域的壓實工作存在質量問題，致使局部道路區域出現沉降現象。

2.3 水損壞

瀝青路面的最大優點就是具有良好的隔水能力，而評價瀝青路面工程質量是否達標，隔水性能是非常關鍵的一個指標。如果瀝青路面存在施工質量問題，則其隔水效果將會難以滿足后期市政道路工程使用要求，并且會嚴重縮短道路工程工作年限，增加質量問題出現概率，加大道路后期維護、保養工作難度。

3 強化路面結構設計的重要性

近年來，隨著我國城市經濟發展速度持續加快，路面行駛的車輛日益增多，導致路面荷載急劇增加，一旦路面出現質量問題，勢必會影響車輛出行效率，甚至會誘發安全事故。因此，為了保障路面通行效率，需要對瀝青路面結構設計工作予以足夠的關注，并注意做好強化路面結構設計工作，采取各種有效措施，提升瀝青路面結構強度，保證瀝青路面可以滿足日益增加的車輛荷載要求，確保市政道路各方面使用性能均符合國家標準要求。

4 市政道路工程瀝青路面結構設計

4.1 結構選擇

在開展結構設計工作前，設計人員要對路面結構設計要求與規范進行了解，不得出現違背國家路面結構設計標準或規范要求的情況。在設計時，設計人員要了解項目所在地的地質與環境等情況，并要以未來交通發展區域為基礎，合理對路面結構進行設計與選擇，提升路面結構設計的合理性，保證路面結構可以承載更多的路面載荷。需注意的是，路面結構選擇好壞同樣也會影響路面車輛行駛安全，需要開展積極的路面結構安全評價工作，確保路面結構設計足夠安全、可靠，為后續設計工作積攢設計經驗。

4.2 結構設計

以瀝青路面為例，其結構中含有多種組成部分，大概可以分為面層、基層、底基層與墊層。在結構設計工作中，不僅要考慮交通荷載問題，而且也要對工程項目所在地的天氣、地質等情況進行考慮，使瀝青路面結構更加符合當地交通與環境特點。在惡劣天氣狀況下，大量積水會滲透到結構層中，從而會影響結構層的穩定性，致使瀝青路面出現質量問題。在選擇面層材料時，建議選擇密集配瀝青混合材料，并要注意合理設計排水系統，加快路面排水速度，防止積水滲入而影響瀝青路面結構穩定性。與其他設計工作相比，瀝青路面結構設計工作十分復雜、涉及專業多，特別是材料選擇尤為重要，除了要考慮路面結構的使用年限，而且也要對環境污染問題進行綜合考慮，注意降低沉降問題發生概率，增強路面防滲能力。

4.2.1 路面厚度設計

在市政道路工程中，路面厚度設計是否合理不僅會影響路面使用年限，而且也會導致施工成本增加。因此，在設計路面厚度時，需要對市政道路工程的使用年限與路面荷載進行考慮，以結構參數為基礎，最終設計出符合道路工程要求的瀝青厚度，確保瀝青厚度可以滿足未來市政道路發展要求。

4.2.2 路面防裂設計

防裂設計是瀝青路面結構設計中十分關鍵的環節。在防裂設計工作中，需要對路面荷載應力的分布區域進行計算，針對應力集中區域，要適當增加瀝青鋪設厚度，厚度增加區間控制在25mm左右，不得超過規范要求。另外，如果工程建設成本允許，可增加改性瀝青的選擇比重，降低裂縫在路面中的出現幾率。

4.3 結構評價

4.3.1 明確評價內容

在瀝青路面結構設計工作前，設計人員應對工程未來使用情況有著大致了解，并全方位收集相關設計信息，準確掌握市政道路交通負載情況，為后續設計工作提供判斷依據。與此同時，設計人員應對路面厚度、承載水平及層級進行全方位的評價。此外，在施工作業時，可借助現代化設備對路面層級、厚度進行精準測量，認真做好無損檢查測量工作，并對測量結構進行記錄，幫助設計人員了解道路結構的具體情況。與此同時，設計人員可借助鉆芯檢查測量方法對路面的平整程度、裂縫分布及滲水程度等進行檢測，了解路面存在的主要問題及問題的誘發因素，為后續設計工作積累經驗，杜絕問題再次出現。

4.3.2 評價路面承載性能

在落錘式彎沉儀的幫助下，設計人員可對路面的承載性能進行檢測。例如，讓車輛以不同速度通過待檢測區域，不同檢測區域的間距要保持在合適區間，一般要不小于20m，以便提升測量的精準性。當道路結構存在嚴重的損壞，則可將檢測區間適當縮短。此外，對于道路結構層的檢測，設計人員可使用探地雷達對結構厚度進行測定，查看結構是否穩定、均勻。在條件有限的情況下，可借助鉆芯法對路面結構層進行檢測。在應用鉆芯法時，需要從路面鉆至基層，不同鉆芯區域之間的距離要控制在100m左右。

4.3.3 舊路功能評價

在舊路功能評價工作中，可以在自動平整度計的幫助下對路面的平整度進行測量。針對因車轍而引發的路面形變問題，可借助激光輪廓儀進行檢測，提升檢測精準度，方便設計人員了解車轍形變主要區域。最后，做好人工復測工作，對路面出現損壞問題的位置進行記錄，歸納總結路面損壞類型，準確計算路面的摩擦系數，方便掌握路面的抗滑能力，實現對舊路功能的全方位評價。

4.4 修復設計要點

在市政道路修復設計項目中，為了快速恢復市政道路的使用功能，需要以原有道路結構為基礎，重新對路面結構進行鋪設，并修復原有路面存在的損壞問題，保證市政道路的通行需求。在鋪設瀝青路面前，要求對原有道路路面中的縫隙、沉降等進行處理，最大限度地解決路面存在的問題，確保新鋪設的瀝青路面平整度可以滿足道路使用要求。

根據市政道路的使用要求，合理設計瀝青路面的鋪設厚度，并在施工階段對鋪設高度嚴格控制。如果有軟弱層在瀝青鋪設階段出現，需要采取銑刨工藝加以解決。在完成瀝青路面損壞問題的處理后，不僅要完成功能層的設置，而且需要開展清理工作，隨后才能有序開展瀝青路面的鋪設工作。

針對雙層路面，需要以最終計算結果為依據，確定最終的鋪設厚度。通常情況下，下層路面的厚度不得大于8cm，并使用粗粒、中粒瀝青進行鋪設。針對上層路面，可使用細粒密實混合料進行鋪設，并且上層與下層之間可以噴一定量的粘結層油，使上下兩層更加緊密，提升市政道路工程使用質量。

4.5 瀝青路面的排水設計

大量分析后發現，道路之所以時常發生質量問題，大多與水害有關。因此，為了降低道路質量問題出現幾率，瀝青路面中的排水設計要引起關注。排水設計可分為路面結構內排水與路面排水兩種主要類型，設計人員可根據工程要求選擇有針對性的排水方案。針對寬路面，可做成雙坡排水，并將雨水收集口設計在道路兩側，加快雨水排出效率。針對比較窄的路面，可做成單坡排水方案，將排水墊層設計在路面與路基之間的區域，并在排水墊層中鋪設乳化瀝青，增強防水效果，降低路面中積水的徑流時間，防止積水在市政道路中大量、長時間積聚，影響路面行車安全。

5 提升瀝青路面的市政道路施工質量水平的路徑

5.1 保證瀝青混合的均勻度

（1）對混合料的配比進行研究，并通過試驗對配比的科學性進行驗證，使配比方案可以滿足工程施工要求。（2）在混合料攪拌過程中，工作人員應對攪拌溫度進行密切監測，保證溫度處于均勻的區間，不可忽高忽低，提升混合料的攪拌質量。（3）在瀝青混合料拌合時，除了要防止出現離析問題外，還應對混合料拌合的均勻度進行檢查，確保混合料中的各種材料可以相互融合，起到增強瀝青性能的作用。（4）針對瀝青混合料的干混時間，建議不得大于5s；針對濕混時間，注意不得大于40s。（5）注意嚴格控制瀝青混合料的溫度，在出廠與施工前，注意檢查瀝青混合料的溫度，每個施工環節內的溫度要嚴格控制，以免影響瀝青混合料的性能。（6）控制骨料的含水量，如果含水量大于標準要求，則會降低混合料的性能。（7）嚴格控制礦物級配與油石比，如果控制不當，將會導致瀝青混合料比較松散，影響施工質量。（8）在施工過程中，注意使用先進場的瀝青混合料，以免混合料擱置時間過長而影響瀝青路面的鋪設效果。

5.2 攤鋪和碾壓

（1）施工時，可選擇平衡梁作為接觸方式，可以根據路面平整情況自動對攤鋪平面進行調整。（2）在攤鋪作業時，攤鋪機應對攤鋪厚度嚴格控制，避免多次對同一路面進行攤鋪作業，提升一次攤鋪作業成功率，有助于將混合料的性能最大限度地發揮出來。（3）完成攤鋪工作后，需要對路面的高程、坡度等參數進行測量，并指派專業人員全面檢查路面的攤鋪質量，如果發現問題，要及時開展修復工作。（4）在碾壓工作中，壓力機操作人員要嚴格把控速度，將瀝青混合料進行充分壓實，保證混合料的壓實度滿足工程要求。（5）壓實過程分為3個階段，即初壓、二次壓實與終壓。混合料的壓實度根據壓實階段不同存在一定差異，所以針對不同壓實階段，選用有針對性的壓實機械設備。例如，可選用鋼輪壓路機、輪胎碾壓設備及振動壓路機作為初壓、二次壓實與終壓的設備，并嚴格控制各個階段的碾壓速度。（6）碾壓作業應指派有經驗的人員進行管理與調度，保證各種碾壓設備可以得到合理搭配。在完成碾壓工作后，檢查人員應對瀝青路面壓實質量進行檢查，保證路面壓實度符合工程要求。

6 結語

由此可見，隨著社會越加關注市政道路工程質量，瀝青路面結構設計工作要引起關注，并作為重點項目進行研究，保證瀝青路面工程質量符合市政道路使用要求。