重載瀝青公路路面設(shè)計(jì)研究

摘 要：國(guó)內(nèi)公路交通因超載超限等違規(guī)行為而使得負(fù)荷日益增加，江蘇省為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，客貨運(yùn)交通負(fù)擔(dān)更重。為適應(yīng)新的變化，公路路面設(shè)計(jì)方案必須做出改進(jìn)。該文針對(duì)江蘇省內(nèi)重載公路，結(jié)合江蘇省公路交通具體情況提出了路面設(shè)計(jì)方案，以期緩解重載公路面臨的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：江蘇省 重載 路面設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0088-01

近年來(lái)，我國(guó)公路交通發(fā)展迅速，公路總里程不斷增加，逐漸形成了城市公路、省道、國(guó)道以及高速公路等各種公路的網(wǎng)絡(luò)體系。國(guó)內(nèi)運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，一些貨運(yùn)經(jīng)營(yíng)者為爭(zhēng)奪貨源相互之間進(jìn)行惡性低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，為了彌補(bǔ)價(jià)格上的損失，他們不顧一切超載，在運(yùn)輸途中存有安全隱患外，還給公路帶來(lái)過(guò)多的負(fù)荷，原本的公路荷載設(shè)計(jì)參數(shù)已經(jīng)不再適用。但一般超載行為是防不勝防的。該文就江蘇省的情況談一些公路路面在設(shè)計(jì)中的看法。

1 江蘇省重載公路路面設(shè)計(jì)的案例分析

江蘇省某市于2012年新建一條公路，為該市新城區(qū)的一條主干道，路面材料為瀝青，截至今日已投入使用一年，根據(jù)有關(guān)部門的數(shù)據(jù)對(duì)軸載進(jìn)行分析得知，大于10210 t的軸數(shù)約為14%，大于18210 t的軸數(shù)約為2%，其中最大軸重為24320 t，最大車輛的毛重為103485 t。

由此可以看出雖然超載車輛所占比重不是很大，但將其換算成當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載后，大于標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次比例達(dá)到84%，對(duì)路面的損害是巨大的。究其原因，主要是夜間超載的大型貨運(yùn)卡車以及渣土車造成的。

針對(duì)以上情況，提出以下路面設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

（1）路面材料的選擇

在進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)該公路的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出夜間平均荷載值的大小，然后依據(jù)荷載值大小選擇合適的結(jié)合料、集料和混合料的類型，將它們進(jìn)行最佳配合比，以達(dá)到瀝青混合料較高密實(shí)度和強(qiáng)度要求。在材料設(shè)計(jì)中，要考慮各項(xiàng)混合料的技術(shù)指標(biāo)并進(jìn)行分析。在一些舊的常規(guī)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往采用一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法—— 馬歇爾法，該方法是根據(jù)穩(wěn)定度、流值、密度及空隙率等指標(biāo)提出適當(dāng)?shù)呐浜媳?。由于該方法不能恰?dāng)?shù)卦u(píng)估瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，也不能反映路面材料的實(shí)際受力狀態(tài)，所以不適應(yīng)重載交通路面的要求。根據(jù)重載作用下重點(diǎn)考慮抗剪要求的原理，筆者在此提出采用“三軸試驗(yàn)方法”按抗剪強(qiáng)度進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法不僅可以按材料的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)，受力模式可以模擬路面的實(shí)際受力狀態(tài)，而且量測(cè)的指標(biāo)物理意義明確，能夠反映實(shí)際的路用性能。在瀝青混合料組成設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)原材料性質(zhì)及瀝青混合料性能有充分的了解，抓住主要矛盾，合理進(jìn)行配方。

（2）路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，目前我國(guó)的大部分高等級(jí)公路采用的是半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在明顯缺陷，即在重載車輛的作用下，早期損壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，因此在對(duì)該市公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者建議采用目前國(guó)外高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流行做法—— 全厚式路面。這種設(shè)計(jì)思路是實(shí)現(xiàn)路面損壞模式的轉(zhuǎn)變，即從“自下而上”的損壞轉(zhuǎn)變?yōu)椤白陨隙隆薄８鶕?jù)彈性層狀體系理論，面層越厚，結(jié)構(gòu)層底的拉應(yīng)變?cè)叫?。調(diào)查結(jié)果表明：瀝青混合料基層在層底拉應(yīng)變很小時(shí)，可以承受相當(dāng)多數(shù)量的荷載作用而不發(fā)生疲勞破壞，當(dāng)瀝青混合料的疲勞應(yīng)變小于“應(yīng)變下限”時(shí)，材料內(nèi)部將不發(fā)生疲勞損壞的累積。理論上講，只要控制結(jié)構(gòu)層應(yīng)變?cè)凇皯?yīng)變下限”以下，路面就可以承受無(wú)限次荷載作用而不發(fā)生疲勞破壞。全厚式長(zhǎng)壽命瀝青路面的總厚度比常規(guī)基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)更薄，同時(shí)可以減少疲勞裂縫的可能性，并使路面可能發(fā)生的破壞限制在路面結(jié)構(gòu)的上部。這樣，當(dāng)路表面的破壞達(dá)到某一臨界水平時(shí)，只需更換表面層，不需要改變路面標(biāo)高。

（3）考慮自然環(huán)境因素對(duì)瀝青路面的影響

路面結(jié)構(gòu)是直接暴露在空氣當(dāng)中的，溫度、濕度、地下水、大風(fēng)等自然環(huán)境因素時(shí)時(shí)刻刻影響著路面結(jié)構(gòu)。結(jié)合江蘇省所處地理位置，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的路基多為軟土，地下水含量高，我國(guó)部分學(xué)者對(duì)該因素研究頗多，例如武和平教授做了路面設(shè)計(jì)土基回彈模量建議值的研究，提出了土基設(shè)計(jì)參數(shù)規(guī)范建議值的修正系數(shù)A，修正后的土基回彈模量計(jì)算式如（1）

式中：為路基回彈模量（MPa）；為路基土的稠度；A為不利季節(jié)與濕度的綜臺(tái)影響系數(shù)（粘性土、砂性土A=11.2，粉性土A=11.5）。

另外，由于路面材料暴露在外，不管是否有荷載，都會(huì)不斷老化，相應(yīng)的性能也會(huì)隨之變化。在目前的設(shè)計(jì)方法中，對(duì)材料性能的考慮還不夠全面，一般設(shè)計(jì)人員只會(huì)考慮到材料的初始性能，而對(duì)老化后的性能缺乏遠(yuǎn)見。但在實(shí)際中，公路的使用并不只是剛剛建成那段時(shí)間，因此應(yīng)該考慮這種變化及其對(duì)路面性能的影響。參照通用路面性能方程，如式（2）所示：

2 結(jié)語(yǔ)

公路交通在我國(guó)城市城市交通中扮演的角色越來(lái)越重要，良好的路面不僅能夠提高交通效率，減少維護(hù)費(fèi)用，更重要的是最大程度地避免交通事故的發(fā)生。徹底消除超載行為幾乎不可能，所以只能從道路本身質(zhì)量方面做出努力。當(dāng)然，在國(guó)家、省、市道路主管部門出臺(tái)更嚴(yán)厲違反限載規(guī)定的懲罰的前提下，加大對(duì)路面材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，這種雙管齊下的做法一定能最大限度的改善我國(guó)城市公路交通狀況。作為公路從業(yè)人員除了關(guān)注法律法規(guī)的變化，更重要的是加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，投入更多精力去研究技術(shù)細(xì)節(jié)，通過(guò)所有人的努力將我國(guó)的公路交通質(zhì)量提升至更高的層次。

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