淺議公路瀝青路面的設(shè)計(jì)方法

蔣智慧

無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇無錫 214072

1 公路瀝青路面工程概況

本文在研究公路瀝青路面的設(shè)計(jì)方法期間，以廣東省內(nèi)的某條高速公路為例，對其開展的瀝青路面設(shè)計(jì)工作涉及的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了研究，以此總結(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)其它公路工程的設(shè)計(jì)建設(shè)工作提供多方面的指導(dǎo)。該條公路位于中山市，總長度約為25km，道路中間涉及的涵洞道數(shù)共計(jì)為90道，而橋梁數(shù)量約為4座，總建設(shè)工期為3年；其中需要在中山市區(qū)內(nèi)施工建設(shè)的路段長度與路基寬度參數(shù)分別為8km、35m；路面使用的鋪筑材料為瀝青混凝土，設(shè)計(jì)路面使用時(shí)間為15年。

2 公路瀝青路面設(shè)計(jì)方法研究

2.1 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的原則

設(shè)計(jì)該條公路的瀝青路面時(shí)，首先，遵循穩(wěn)定性良好原則，即設(shè)計(jì)出的路面在實(shí)際使用期間，水穩(wěn)定性指標(biāo)符合公路路面使用標(biāo)準(zhǔn)，能夠抵御外界自然因素對于路面所致的不良影響，避免發(fā)生失穩(wěn)情況[1]。其次，遵循不同結(jié)構(gòu)層特性原則，由于路面施工期間面層、基層、底基層、墊層具有不同的特點(diǎn)，直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)層施工會影響路面最終的建設(shè)質(zhì)量，所以要結(jié)合相關(guān)結(jié)構(gòu)層特性完成設(shè)計(jì)，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)層可以有機(jī)整合在一起，具備良好的結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定、緊密、耐久等效果。最后，滿足車輛作用于路面荷載力的原則，即設(shè)計(jì)出的路面厚度、應(yīng)用的路面材料能夠有效抵御車輛荷載力的作用，路面受到應(yīng)力的不良影響較小，具有理想的抗變形能力，作用力經(jīng)過不同結(jié)構(gòu)層的層層分力，能夠有效減少，確保路面各層強(qiáng)度達(dá)標(biāo)[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.2.1 面層

公路工程使用瀝青混凝土材料開展面層施工時(shí)，依據(jù)工程長度與分段施工情況，主要分為城區(qū)段、橋面段、橋頭搭板段、公路段4種路面結(jié)構(gòu)型式，基于不同型式特點(diǎn)，應(yīng)用的瀝青材料規(guī)格略有差異。其中在第一種路面結(jié)構(gòu)型式中，使用的材料為SBS改性瀝青、碎石、粗型密級配瀝青混凝土（AC-25C）等，上述混合料鋪筑于路面厚度為60cm；第二種橋面段型式中應(yīng)用的瀝青混凝土材料分別為細(xì)粒式（AC-13C）、中粒式（AC-20C），作業(yè)面厚度為10cm；第三種路面型式采用AC-25C/AC-13C型的瀝青混凝土材料；最后為公路段，處于這部分路段的路面進(jìn)行面層鋪筑作業(yè)期間，需要分別使用碎石、瀝青混凝土（型號同第三種路面應(yīng)用材料的型號）進(jìn)行作業(yè)，60cm為標(biāo)準(zhǔn)的鋪筑厚度。綜合本次公路瀝青路面作業(yè)工程的面層設(shè)計(jì)情況，表明設(shè)計(jì)人員不可直接對全部路段進(jìn)行同一種材料、統(tǒng)一鋪筑厚度的路面設(shè)計(jì)，要求基于公路具體的施工位置、使用功能以及相應(yīng)施工區(qū)域的地質(zhì)地貌與水文條件等信息，得出內(nèi)容全面且針對性較強(qiáng)的路面施工設(shè)計(jì)方案，以此在提升各個(gè)結(jié)構(gòu)層施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上增強(qiáng)公路路面整體穩(wěn)定度，確保路面有著符合公路路面使用要求的力學(xué)性能[3]。

2.2.2 基層、底基層

公路路面結(jié)構(gòu)中主要用于承載車輛荷載力的部分為基層，待基層受力之后再將垂直力朝著路基、墊層處傳遞，以此進(jìn)行分力?；鶎又饕上虏康谆鶎印⑸喜炕鶎訕?gòu)成，所以需要基層整體有著非常好的抗凍性、強(qiáng)度、抗變形等能力；設(shè)計(jì)基層時(shí)使用的材料盡量就地取材，確保填筑的物料能夠良好的固結(jié)在一起，上下部能夠共同發(fā)揮出承載荷載力的作用，且基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性滿足施工要求；對于基層結(jié)構(gòu)兩個(gè)組成部分進(jìn)行鋪筑厚度、壓實(shí)度等參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要參考國家頒布的《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)內(nèi)容得出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以便基層施工質(zhì)量良好[4]。

本文研究的公路工程，設(shè)計(jì)瀝青路面基層時(shí)針對上部基層主要使用本地可以直接獲取的粉煤灰、水泥等材料，經(jīng)過材料配比處理，用于基層施工的混合料能夠?qū)Φ蜏丨h(huán)境下的基層凍脹情況進(jìn)行控制，降低了基層裂縫問題發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，基層穩(wěn)定性顯著提高；而對于下部的底基層則需要使用水泥、天然砂礫、達(dá)到連續(xù)級配標(biāo)準(zhǔn)的碎石等材料進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，按照這些材料修筑的底基層強(qiáng)度較好。以面層寬度為準(zhǔn)，要求上部基層兩側(cè)寬度值高于面層，高出的寬度控制為25cm，參照基層寬度則要求底基層兩側(cè)寬度高于基層，超出的寬度值為15cm；常規(guī)情況下，施工地區(qū)每年有著較長時(shí)間的強(qiáng)降雨天氣，需要在底基層處直接進(jìn)行較強(qiáng)透水性能材料的鋪設(shè)，以便在降雨時(shí)可以在車輛駛過面層、基層時(shí)，依托透水粒料能夠?qū)⒙访娼Y(jié)構(gòu)中含有的水全部排出[5]。

2.2.3 墊層

墊層一般處于土層、底基層兩者的交界處，該結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí)需要使用整體性、松散型兩類材料，其中，整體性材料所形成的墊層，主要發(fā)揮材料穩(wěn)定性作用，材料包括爐渣石灰土；松散型則具有極佳的透水性能，借助于形成的墊層可以保持結(jié)構(gòu)層的水穩(wěn)定狀態(tài)，主要包括片石、砂石等材料[6]。本文研究的該條中山市的公路工程，符合高速公路墊層建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，要求設(shè)計(jì)的墊層結(jié)構(gòu)層寬度要與路基寬度保持一致，以此增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的排水性能。

2.3 材料配比設(shè)計(jì)

由于公路瀝青路面建設(shè)時(shí)使用的材料較多，不同材料進(jìn)行選取與制備時(shí)需要進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，以便施工單位進(jìn)行瀝青路面施工時(shí)參考。首先，瀝青材料。上下面層分別要使用不同標(biāo)準(zhǔn)的瀝青，以此提升瀝青路面作業(yè)質(zhì)量，其中，上面層應(yīng)用SBS改性瀝青，而下面層則要采用A級路面瀝青，相應(yīng)瀝青的針入度表示為AH-70；其次，碎石材料。用于面層作業(yè)的碎石材料，需要有著良好的清潔效果，內(nèi)里未見任何雜質(zhì)，含水量較低，未見風(fēng)化，使用期間具備理想的耐磨性、強(qiáng)度；使用的石料則需要其質(zhì)地優(yōu)良，具備極佳的抗沖擊能力，硬度相對較高；如果為公路上的車行道路面，盡量選取本地出產(chǎn)的玄武巖進(jìn)行鋪筑方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)；再次，粗細(xì)集料。設(shè)計(jì)期間需要參考《技術(shù)規(guī)范》中的內(nèi)容確定相應(yīng)集料的最佳粒徑、砂石含泥量，從而確定用于本次瀝青路面施工所用的材料規(guī)格與使用數(shù)量。最后，填料方面。設(shè)計(jì)時(shí)對于礦粉的選用，要求選用的礦粉來自于憎水性材料，而且礦粉極為干燥，不可出現(xiàn)受潮情況；后續(xù)使用拌和設(shè)備處理路面鋪筑材料時(shí)，可以將設(shè)備工作時(shí)出現(xiàn)的粉塵作為礦粉來使用；礦粉在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的使用量參考填料總量進(jìn)行控制，一般情況下不可超過填料量的1/4，并且混合有礦粉的填料塑性指數(shù)需要進(jìn)行控制，常規(guī)情況下控制在4%以下[7]。

除了上述材料要進(jìn)行路面施工應(yīng)用的設(shè)計(jì)，還需對混合料進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計(jì)，即施工單位工作人員依據(jù)4個(gè)路面結(jié)構(gòu)型式使用瀝青混凝土混合料的相關(guān)要求，配制出需要的混合料；同時(shí)配置期間需要在靠近施工地區(qū)的位置設(shè)計(jì)一處物料拌和點(diǎn)，以便配置的物料可以在較短的時(shí)間內(nèi)盡快送至作業(yè)現(xiàn)場，混合料的價(jià)值能夠在相應(yīng)作業(yè)地區(qū)有效發(fā)揮出來。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段施工建設(shè)完工的公路工程，在實(shí)際應(yīng)用期間有著較多路面質(zhì)量問題，使得交通安全事故頻繁發(fā)生，不僅給人們的身心造成了嚴(yán)重?fù)p傷，而且會影響公路的正常運(yùn)營，使得公路工程的社會與經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重下降，所以施工單位在開展公路瀝青路面施工過程中，需要基于路面設(shè)計(jì)原則，從路面結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分進(jìn)行方案的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，以便依據(jù)較高可行性路面施工方案進(jìn)行的公路工程路面工程施工有著理想的施工質(zhì)量，常見的路面病害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制，路面使用壽命得以延長，人們可以安全、高效的使用公路路面開展各方面的活動，還可以減輕路面養(yǎng)護(hù)工作量。