基于結(jié)構(gòu)層壽命遞增的耐久性瀝青路面設(shè)計(jì)新思想

李 娟

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司武侯區(qū)分公司 610000）

我國交通行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，且現(xiàn)代公路主要是以瀝青路面為主。當(dāng)前很多國家對(duì)公路使用壽命的規(guī)定都比較短，因此在規(guī)定的使用年限之后需要全面進(jìn)行路面改造工作，同時(shí)也需要投入大量的人力與物力，甚至也會(huì)嚴(yán)重影響交通環(huán)境[1]。由此可見，當(dāng)前人們應(yīng)深入分析瀝青路面的使用周期問題。

1 路面結(jié)構(gòu)層壽命設(shè)計(jì)問題分析

我國公路瀝青路面設(shè)計(jì)主要是以各個(gè)結(jié)構(gòu)層的壽命設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)。由于在較長的路段內(nèi)汽車荷載與環(huán)境等方面的影響較大，因此也就很難保證各個(gè)結(jié)構(gòu)層達(dá)到預(yù)期的使用壽命。實(shí)際的情況是當(dāng)前我國高速公路路面使用情況能全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，但前期建設(shè)量較大，在近段時(shí)間內(nèi)我國每年要進(jìn)行瀝青路面、基層的大修與改造的路段大約有10000km[2]。這不僅造成了巨大的道路建設(shè)養(yǎng)護(hù)資金的浪費(fèi)，同時(shí)也造成了交通擁堵以及額外的交通繞行的問題。

設(shè)計(jì)瀝青路面的目的是保證設(shè)計(jì)的瀝青路面在一定的年限內(nèi)不發(fā)生結(jié)構(gòu)性的破壞。但是就目前我國瀝青路面來分析，通常都是沒有達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)壽命，使用10 年左右就會(huì)出現(xiàn)不同層次的結(jié)構(gòu)破壞問題，因此就需要加鋪或者是進(jìn)行銑刨罩面。

根據(jù)我國瀝青路面設(shè)計(jì)的規(guī)范來看，在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)要遵循相關(guān)的壽命原則來確定出各個(gè)結(jié)構(gòu)層的使用年限，忽略了路面的維修養(yǎng)護(hù)措施對(duì)結(jié)構(gòu)功能與使用功能的恢復(fù)，同時(shí)也沒有考慮到維修與養(yǎng)護(hù)方法成本差異問題。事實(shí)上，也不太可能實(shí)現(xiàn)等壽命設(shè)計(jì)理念設(shè)定的路面各個(gè)結(jié)構(gòu)層同時(shí)達(dá)到使用壽命的假設(shè)。當(dāng)前我國大部分高速公路的使用壽命都大于15 年，雖然說在使用期間也經(jīng)過不同程度的翻修，但是大部分路段的基層也不需要翻修，且具有良好的使用狀況。雖然在設(shè)計(jì)的過程中為了能保證面層與基層的使用壽命盡可能相同，但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)已建的高速公路使用情況來分析，基本上都是路面面層受到損壞，沒有發(fā)現(xiàn)基層損壞的情況，因此也就存在不同部位表現(xiàn)出使用壽命不同的情況。當(dāng)前實(shí)行的等壽命設(shè)計(jì)理念設(shè)定的瀝青路面各結(jié)構(gòu)層使用末期，很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)損壞與統(tǒng)一進(jìn)行翻修的目標(biāo)，因此這一理念不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)。這也就表明等壽命原則理念指導(dǎo)設(shè)計(jì)瀝青路面也存在較多無法解決的問題[2]。

2 結(jié)構(gòu)層壽命遞增的耐久性瀝青路面設(shè)計(jì)新思想

現(xiàn)代公路比較常用的路面就是瀝青，在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)要保證在設(shè)計(jì)的壽命年限中不受到結(jié)構(gòu)型的破壞，避免影響交通。但是深入分析公路的使用情況來看，通常都是8～10 年后瀝青也會(huì)遭到結(jié)構(gòu)型的破壞，因此還要強(qiáng)化對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)與施工的認(rèn)識(shí)。

2.1 對(duì)瀝青路面生命周期的重新認(rèn)識(shí)

以高速公路瀝青路面為例子，在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，無論是在設(shè)計(jì)哪個(gè)層面都應(yīng)以使用壽命大于15 年為基準(zhǔn)，而其他等級(jí)的公路設(shè)計(jì)情況為：四級(jí)公路設(shè)計(jì)壽命為6 年、三級(jí)公路設(shè)計(jì)壽命為8 年、二級(jí)公路設(shè)計(jì)壽命為12 年、一級(jí)、高速公路設(shè)計(jì)壽命為15 年[3]。若路面的使用年限大于15 年，那么無論是哪一個(gè)結(jié)構(gòu)層都已經(jīng)或者是即將受到結(jié)構(gòu)破壞。雖然很多高速公路在使用年限中都需要不同程度的翻修，但是我國大部分的高速公路使用年限都已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。就瀝青面層的破壞情況來分析，主要是因?yàn)榛镜慕Y(jié)構(gòu)面或者是車轍開裂導(dǎo)致。通過以上分析可知，公路的使用年限與設(shè)計(jì)年限的限制并未受到局限，也很少發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)年限內(nèi)發(fā)生路面結(jié)構(gòu)層破壞的情況。

除此之外，考慮到我國高速公路上行駛的車輛載重較大，且近年來汽車數(shù)量不斷增多，造成國省道干線以及高速公路運(yùn)行過程的壓力也逐漸增加。為此，在開發(fā)我國省道干線公路以及高速公路后，由于超過了預(yù)期的交通量，受到車輛增加以及車輛載重的雙重影響下使得設(shè)計(jì)交通量峰值提前，因此也會(huì)導(dǎo)致公路在運(yùn)行8～10 年內(nèi)因?yàn)榻煌枯^大最終引發(fā)各種問題。結(jié)合這些我們也能發(fā)現(xiàn)當(dāng)前為我國瀝青路面設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量較好。

2.2 設(shè)計(jì)耐久性瀝青路面疲勞壽命的新理念

當(dāng)前我國在設(shè)計(jì)高速公路路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命時(shí)主要是有兩種設(shè)計(jì)思路。一個(gè)是等壽命設(shè)計(jì)思路。其指的是按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)瀝青公路的各個(gè)結(jié)構(gòu)層。在預(yù)期的設(shè)計(jì)中，若某一個(gè)部分的結(jié)構(gòu)部件受損，那么其他部分的結(jié)構(gòu)部件也可以接近使用壽命末期或者是也已經(jīng)達(dá)到使用壽命末期。這一設(shè)計(jì)思路主要是為了保證整體結(jié)構(gòu)在同一階段報(bào)廢，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一重建或者是翻修[4]。另一個(gè)是變壽命設(shè)計(jì)思路。其主要是根據(jù)各結(jié)構(gòu)層的重要性、修復(fù)與重新建造的成本、修復(fù)與重建的便利性將其設(shè)計(jì)成不同的使用壽命。通常來說，其要遵循以下幾個(gè)方面的原則。一方面，考慮到重建以及修復(fù)外部結(jié)構(gòu)部件的難度較高，且設(shè)計(jì)中使用的壽命也高，因此外部結(jié)構(gòu)部件的修復(fù)與重建難度低，因此整體的設(shè)計(jì)使是很重要的結(jié)構(gòu)部件就可以適當(dāng)降低要求。當(dāng)前我國主要是以等壽命設(shè)計(jì)思路為主，但是在應(yīng)用該思路時(shí)也極易出現(xiàn)忽略日常維修以及高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)與功能的情況。因此，我們要以瀝青路面層狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，選擇變壽命的設(shè)計(jì)思路。

2.3 路基壽命設(shè)計(jì)

通常情況下，在設(shè)計(jì)高速公路時(shí)對(duì)路基設(shè)計(jì)壽命的要求應(yīng)以永久性的路基設(shè)計(jì)方向?yàn)榛A(chǔ)。在實(shí)際的情況中，除非路基受到自然災(zāi)害的損毀，否則就不會(huì)全面翻修。全面返修路基需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)也耗費(fèi)大量的人力與物力，這對(duì)我國公路運(yùn)輸狀況來說無疑是一種的較大負(fù)擔(dān)。與此同時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楦咚俟愤_(dá)到了預(yù)期的使用壽命之后就廢棄這一段公路的情況。但是高速公路在運(yùn)行的過程中也極易受到外界因素的影響，因此也就無法避免出現(xiàn)路基變形的問題。為此，在設(shè)計(jì)路基的壽命時(shí)首先要預(yù)測(cè)路基的變形，保證路基容許的變形與設(shè)計(jì)的基層壽命是統(tǒng)一的[5]。如此也能保證在翻修公路基層的同時(shí)修復(fù)路基的變形情況。這就要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中要高度重視路基的使用壽命，保證瀝青路面與其他部分工作的統(tǒng)一?？梢姡咚俟氛w結(jié)構(gòu)中十分關(guān)鍵的基礎(chǔ)就是路基設(shè)計(jì)，因此要結(jié)合公路的實(shí)際情況科學(xué)設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語

綜上所述，要想設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)層壽命遞增的耐久性瀝青路面，相關(guān)工作人員在實(shí)際的工作中要針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)層，應(yīng)選取不同的壽命設(shè)計(jì)方式，且結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境選擇科學(xué)的壽命設(shè)計(jì)方式，只有這樣才能設(shè)計(jì)出符合新時(shí)代發(fā)展需要的瀝青路面。