论文部分内容阅读
【摘要】：本文结合实际情况，分析了影响路面设计的主要因素，介绍了路面设计中应遵循的原则，并指出了沥青路面发展的方向，这为道路路面建设提供了参考依据！
【关键词】：沥青路面；路面设计；结构设计；设计原则；发展方向
引言
近年来，随着国家对公路建设投资力度的加大，我国的公路工程建设十分迅速。但是，随着公路的建成并投入运营，高等级沥青路面出现早期破损比较严重，道路通行能力和使用性能下降，养护维修工作量和运营成本超出预期，综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆管理不严等几个方面。本文结合实际主要从路面设计的几个方面进行分析论述。
一、影响路面设计的主要因素
设计质量是工程质量的基础和前提，路面设计中一定要从实际出发，对当地的地质、水文、气候、材料交通量、载重进行认真调查，应综合各种因素，选择各种路面结构、各种材料、多种配合比、不同结构层进行试验、研究、比选、必要时应铺试验路段。影响设计方面的因素主要有：
1.1路面结构组合不合理
若结构组织不合理就会使整个路面结构既不能承受行车荷载和自然因素的作用，又不能发挥各结构层的最大效能，从而引起裂缝的产生。在做路面结构层组合设计时，若将沥青混凝土混合料面层设计为两层或三层式结构，其中至少必须有一层是I型密级配沥青混凝土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时，沥青面层的下面必须设下封层。
2.2路面厚度偏薄
路面太薄也是造成路面产生裂缝的直接原因。结构层厚度应与公路等级、气候、水文、交通量及材料组成相适应，还要根据材料供应、施工工艺和造价等因素进行综合考虑而确定。面层厚度宜自上而下由薄到厚进行组合。
2.3路面结构整体强度不足
整体强度不足也是引起沥青混凝土面层产生早期裂缝的直接原因，要保证整体强度，就必须先保证各结构层的强度。首先，要保证路基强度。因为路基是路面的依托，路基的强度和稳定是保证路面结构强度和稳定的基础条件，路基压实度达不到标准要求，就导致路面结构层强度不足，致使路面出现沉陷或裂缝等病害。又如，沥青混凝土路面沿纵向裂缝的重要原因就是因路基填土未压实，使得路基产生不均匀沉降而造成的。其次，路面基层强度不足也是路面产生裂缝等病害的原因。路面基层是路面的承重层，基层强度不足出现松散、裂缝、沉陷，致使路面也出现裂缝、沉陷等病害。再次，路面强度不足也是引起路面裂缝等早期病害的主要原因。例如，路面压实度不符合设计及施工规范要求时，易导致路面通车后在车辆荷载反复作用下继续压密，空隙率不断减小，这个过程会产生压实变形，平整度下降，出现车辙、裂缝等病害。再者，如集料质量不好，针片状含量高，含泥量高，造成沥青混合料级配变化大，也直接影响沥青路面的质量；还有，如沥青材料质量的好坏，沥青路面施工时温度的控制，摊铺时的施工工艺，这些都是直接影响路面强度的重要因素。
由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的松散现象，有效预防松散现象的产生，应该做到：①选用合格的原材料，特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的黏结力；②严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的黏附性；温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大；③严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析。沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的黏聚力，假如混合料密实度不够，集料就轻易从混合料中脱落而形成局部松散。
二、在路面设计工作中应遵循的原則
(1)因地制宜，合理选材。路面各结构层所用的材料，尤其是用量大的基、垫层材料，应充分利用当地的天然材料、加工材料或工业副产品，以减少运输费用和降低工程造价。同时还要注意吸取和应用当地路面设计在选择材料方面的成功经验。
(2)方便施工，利于养护。选择各结构层时还应考虑机具设备和施工条件，在可能的条件下，应尽量采用机械化施工、考虑建成通车后的养护问题。特别是对于高等级公路来说，要求平时养护工作量越少越好，以免影响大交通量的通行。
(3)分期修建，逐步提高。交通量是确定路面等级和路面类型的最主要的因素之一，而交通量是随时间而逐步增长的。当资金不足时，一般应按近期使用要求进行路面设计(高速公路和一级公路除外)，先以满足近期需要为主。以后随着交通量的增长，车型的加重和投资的增多，逐步提高路面等级，增加路面厚度。但在建造时必须注意使前期工程能为后期工程奠定基础，即能为后期工程所充分利用。
(4)整体考虑，综合设计。在路面结构设计时，对土基、垫层、底基层、基层和面层都应看做是一个有机的整体。按照土基稳定、基层坚实、面层耐久的要求，充分发挥各结构层的作用，合理选用路面材料，确定适当的结构层厚度，使路面设计既能在整体上满足强度和稳定性的要求，又能做到经济、合理和耐久。
(5)考虑气候因素和水温状况的影响。 路面结构设计要保证在自然因素和车轮荷载反复作用下，路面整体结构具有足够的水稳性、干稳定性、冰冻稳定性和高温稳定性，应预测并要重视当地气候和水温状况可能对路面造成的不利影响。
三、沥青路面设计的发展
随着国民经济的发展，铺筑沥青路面的公路等级、沥青材料和路面结构诸方面均有很大的发展，沥青路面质量不断提高。
近几十年来道路设计应用的沥青材料有过几次质的飞跃。从最初使用煤沥青和道路渣油，逐渐发展到采用200、100、90、70粘稠石油沥青；沥青中的石蜡含量从大于5％到要求小于2％；从1998年使用SBR(丁苯橡胶)胶乳改性，到现今高速公路沥青面层全部采用SBS(苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物热塑性弹性体)改性，解决了重载交通条件下沥青路面高温稳定性和低温抗裂性问题，由于5％SBS改性沥青60ºC粘度较普通沥青高30倍以上，因此改性沥青面层常温不易产生开裂、松散、坑槽病害，用作粘层用时，还可有效预防沥青面层分离产生的早期开裂病害。
沥青路面结构有巨大变化，从最初的简易表面处治到多层表处，发展到贯入式面层和上拌下贯式结构，施工工艺逐渐从层铺发展到拌和，80年代开始较多采用沥青碎石面层，并开始采用沥青混凝土混合料(AC)，高速公路除沥青混凝土外还采用了掺加了纤维的沥青玛蹄脂碎石(SMA)，从而使沥青路面的耐久性、密水性、抗滑性等得到进一步提高。
四、结束语
从以上分析可以看出，合理的路面结构设计是在遵循一定的原则下，可以减小甚至防止路面早期破损的。因此我们说设计是最关键的一环。没有合理的路面结构设计就没有坚固稳定的路面，当然施工关也很重要，总之在进行路面设计时，只要按照面层耐久、基层坚实和土基稳定的要求，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工和利于养护的原则，经过方案比选就会取得满意的效果。
【关键词】：沥青路面；路面设计；结构设计；设计原则；发展方向
引言
近年来，随着国家对公路建设投资力度的加大，我国的公路工程建设十分迅速。但是，随着公路的建成并投入运营，高等级沥青路面出现早期破损比较严重，道路通行能力和使用性能下降，养护维修工作量和运营成本超出预期，综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆管理不严等几个方面。本文结合实际主要从路面设计的几个方面进行分析论述。
一、影响路面设计的主要因素
设计质量是工程质量的基础和前提，路面设计中一定要从实际出发，对当地的地质、水文、气候、材料交通量、载重进行认真调查，应综合各种因素，选择各种路面结构、各种材料、多种配合比、不同结构层进行试验、研究、比选、必要时应铺试验路段。影响设计方面的因素主要有：
1.1路面结构组合不合理
若结构组织不合理就会使整个路面结构既不能承受行车荷载和自然因素的作用，又不能发挥各结构层的最大效能，从而引起裂缝的产生。在做路面结构层组合设计时，若将沥青混凝土混合料面层设计为两层或三层式结构，其中至少必须有一层是I型密级配沥青混凝土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时，沥青面层的下面必须设下封层。
2.2路面厚度偏薄
路面太薄也是造成路面产生裂缝的直接原因。结构层厚度应与公路等级、气候、水文、交通量及材料组成相适应，还要根据材料供应、施工工艺和造价等因素进行综合考虑而确定。面层厚度宜自上而下由薄到厚进行组合。
2.3路面结构整体强度不足
整体强度不足也是引起沥青混凝土面层产生早期裂缝的直接原因，要保证整体强度，就必须先保证各结构层的强度。首先，要保证路基强度。因为路基是路面的依托，路基的强度和稳定是保证路面结构强度和稳定的基础条件，路基压实度达不到标准要求，就导致路面结构层强度不足，致使路面出现沉陷或裂缝等病害。又如，沥青混凝土路面沿纵向裂缝的重要原因就是因路基填土未压实，使得路基产生不均匀沉降而造成的。其次，路面基层强度不足也是路面产生裂缝等病害的原因。路面基层是路面的承重层，基层强度不足出现松散、裂缝、沉陷，致使路面也出现裂缝、沉陷等病害。再次，路面强度不足也是引起路面裂缝等早期病害的主要原因。例如，路面压实度不符合设计及施工规范要求时，易导致路面通车后在车辆荷载反复作用下继续压密，空隙率不断减小，这个过程会产生压实变形，平整度下降，出现车辙、裂缝等病害。再者，如集料质量不好，针片状含量高，含泥量高，造成沥青混合料级配变化大，也直接影响沥青路面的质量；还有，如沥青材料质量的好坏，沥青路面施工时温度的控制，摊铺时的施工工艺，这些都是直接影响路面强度的重要因素。
由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的松散现象，有效预防松散现象的产生，应该做到：①选用合格的原材料，特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的黏结力；②严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的黏附性；温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大；③严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析。沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的黏聚力，假如混合料密实度不够，集料就轻易从混合料中脱落而形成局部松散。
二、在路面设计工作中应遵循的原則
(1)因地制宜，合理选材。路面各结构层所用的材料，尤其是用量大的基、垫层材料，应充分利用当地的天然材料、加工材料或工业副产品，以减少运输费用和降低工程造价。同时还要注意吸取和应用当地路面设计在选择材料方面的成功经验。
(2)方便施工，利于养护。选择各结构层时还应考虑机具设备和施工条件，在可能的条件下，应尽量采用机械化施工、考虑建成通车后的养护问题。特别是对于高等级公路来说，要求平时养护工作量越少越好，以免影响大交通量的通行。
(3)分期修建，逐步提高。交通量是确定路面等级和路面类型的最主要的因素之一，而交通量是随时间而逐步增长的。当资金不足时，一般应按近期使用要求进行路面设计(高速公路和一级公路除外)，先以满足近期需要为主。以后随着交通量的增长，车型的加重和投资的增多，逐步提高路面等级，增加路面厚度。但在建造时必须注意使前期工程能为后期工程奠定基础，即能为后期工程所充分利用。
(4)整体考虑，综合设计。在路面结构设计时，对土基、垫层、底基层、基层和面层都应看做是一个有机的整体。按照土基稳定、基层坚实、面层耐久的要求，充分发挥各结构层的作用，合理选用路面材料，确定适当的结构层厚度，使路面设计既能在整体上满足强度和稳定性的要求，又能做到经济、合理和耐久。
(5)考虑气候因素和水温状况的影响。 路面结构设计要保证在自然因素和车轮荷载反复作用下，路面整体结构具有足够的水稳性、干稳定性、冰冻稳定性和高温稳定性，应预测并要重视当地气候和水温状况可能对路面造成的不利影响。
三、沥青路面设计的发展
随着国民经济的发展，铺筑沥青路面的公路等级、沥青材料和路面结构诸方面均有很大的发展，沥青路面质量不断提高。
近几十年来道路设计应用的沥青材料有过几次质的飞跃。从最初使用煤沥青和道路渣油，逐渐发展到采用200、100、90、70粘稠石油沥青；沥青中的石蜡含量从大于5％到要求小于2％；从1998年使用SBR(丁苯橡胶)胶乳改性，到现今高速公路沥青面层全部采用SBS(苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物热塑性弹性体)改性，解决了重载交通条件下沥青路面高温稳定性和低温抗裂性问题，由于5％SBS改性沥青60ºC粘度较普通沥青高30倍以上，因此改性沥青面层常温不易产生开裂、松散、坑槽病害，用作粘层用时，还可有效预防沥青面层分离产生的早期开裂病害。
沥青路面结构有巨大变化，从最初的简易表面处治到多层表处，发展到贯入式面层和上拌下贯式结构，施工工艺逐渐从层铺发展到拌和，80年代开始较多采用沥青碎石面层，并开始采用沥青混凝土混合料(AC)，高速公路除沥青混凝土外还采用了掺加了纤维的沥青玛蹄脂碎石(SMA)，从而使沥青路面的耐久性、密水性、抗滑性等得到进一步提高。
四、结束语
从以上分析可以看出，合理的路面结构设计是在遵循一定的原则下，可以减小甚至防止路面早期破损的。因此我们说设计是最关键的一环。没有合理的路面结构设计就没有坚固稳定的路面，当然施工关也很重要，总之在进行路面设计时，只要按照面层耐久、基层坚实和土基稳定的要求，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工和利于养护的原则，经过方案比选就会取得满意的效果。