瀝青路面設(shè)計中存在的問題與改進(jìn)方法研究

王永健 張 斌 吳鑫瀧

（中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司， 四川 成都 610043）

0 前言

近年來，在道路工程設(shè)計中，瀝青路面應(yīng)用十分廣泛。城市道路和公路作為道路的主要組成部分，不論是在功能使用、交通特點上都存在很大差異，而城市道路自身所具有的功能特點也決定了路面設(shè)計的特殊性。如果公路路面的設(shè)計環(huán)節(jié)方案不合理，不僅會影響施工質(zhì)量與效率，還會造成大量的施工資源損耗，無法控制公路路面的后期維護(hù)費用等。因此，本文首先對瀝青路面的設(shè)計流程進(jìn)行闡述，其次指出現(xiàn)階段瀝青路面設(shè)計中的主要問題，最后提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，并且對公路瀝青路面的設(shè)計發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，對促進(jìn)我國公路橋梁建設(shè)行業(yè)的永續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 瀝青路面的設(shè)計流程

1.1 收集相關(guān)資料

在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計時，首先要對工程項目相關(guān)資料進(jìn)行收集，具體為施工環(huán)境的地質(zhì)情況、水文情況以及天氣濕度等，同時還要對施工中的潛在影響因素進(jìn)行匯總分析，找出影響瀝青路面的主要問題，這樣才能在設(shè)計環(huán)節(jié)制定相應(yīng)的優(yōu)化措施，為后續(xù)施工提供良好的技術(shù)支持。此外，在施工過程中也要對設(shè)計方案中的數(shù)值變化情況進(jìn)行核對，根據(jù)實際情況對瀝青路面施工方案作出調(diào)整，保證二者之間的契合程度，這樣才能體現(xiàn)出數(shù)據(jù)分析工作的作用與價值，有效延長瀝青路面的使用壽命，減少施工中的資源損耗[1]。

1.2 明確路面結(jié)構(gòu)組合模式

其次要根據(jù)瀝青路面的設(shè)計方案，對結(jié)構(gòu)組合模式進(jìn)行確定，例如在設(shè)計分析環(huán)節(jié)，對工程項目所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件進(jìn)行分析，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性。同時對瀝青路面施工中的應(yīng)用技術(shù)、設(shè)備、材料進(jìn)行分析，如果公路工程規(guī)模較大，還要圍繞特殊區(qū)域制定差異性的結(jié)構(gòu)組合模式，以此來保證瀝青路面的設(shè)計質(zhì)量。通常情況下，需要針對公路工程提出多種結(jié)構(gòu)組合方案，而技術(shù)人員要結(jié)合設(shè)計要求，對瀝青路面后期使用中的標(biāo)準(zhǔn)軸線、彎沉系數(shù)、剛性底基層以及路面厚度等情況分析，必須保證結(jié)構(gòu)組合方式符合上述作業(yè)要求，結(jié)合基層功能特性與拉應(yīng)力特點，對路面層的最終結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定[2]。

1.3 對比分析設(shè)計方案

在明確瀝青路面的結(jié)構(gòu)組合方案后，還要提出施工設(shè)計方案，并且對不同方案的優(yōu)勢與劣勢進(jìn)行對比分析，此環(huán)節(jié)需要結(jié)合公路建筑企業(yè)自身的技術(shù)水平與資源情況，從施工技術(shù)難度、成本投入、環(huán)境要求等方面，對瀝青路面的設(shè)計方案進(jìn)行綜合分析，不僅要保證公路工程的施工質(zhì)量與效率，還要盡量應(yīng)用環(huán)保型材料，降低整體成本投入，這樣才能與公路橋梁行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展理念相契合。此外，還要對設(shè)計方案的潛在影響因素展開分析，配合路面施工規(guī)劃制定相應(yīng)的保障措施，科學(xué)防治瀝青路面施工中的裂縫與病害問題。

2 當(dāng)前瀝青路面設(shè)計中存在的主要問題

2.1 彎沉值缺乏準(zhǔn)確性

對于現(xiàn)階段的瀝青路面設(shè)計工作來說，雖然建筑企業(yè)認(rèn)識到推廣瀝青混合料的重要性，但是卻無法保證設(shè)計方案與執(zhí)行措施的契合程度，多數(shù)企業(yè)的路面設(shè)計方案形同虛設(shè)，無法對實際施工提供數(shù)據(jù)支持。當(dāng)然，這也與設(shè)計環(huán)節(jié)的資料收集分析存在直接關(guān)系，例如彎沉值缺乏準(zhǔn)確性，對于不同的公路工程來說，其彎沉值存在明顯差異，只有將彎沉值的變化影響延伸至設(shè)計方案中，才能為路面施工提供保障。但是，部分公路建筑企業(yè)缺乏對彎沉值有效性的保證，并且在彎沉值與路面結(jié)構(gòu)組合融合計算時，也存在較大的分析變量，無法為設(shè)計方案提供數(shù)值參考[3]。

2.2 材料參數(shù)設(shè)計方案有待完善

在進(jìn)行瀝青設(shè)計方案結(jié)構(gòu)組合分析時，需要保證相關(guān)材料參數(shù)的準(zhǔn)確性，同時在對材料參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時，不要從以往的設(shè)計方案中進(jìn)行照搬，要圍繞設(shè)計參數(shù)計算出相應(yīng)的變量數(shù)值，根據(jù)數(shù)值情況對施工技術(shù)、設(shè)備、材料等提出質(zhì)量要求。但是，當(dāng)前根據(jù)流程規(guī)劃提供的數(shù)值僅為區(qū)間數(shù)值，在對材料參數(shù)進(jìn)行計算時，無法提供準(zhǔn)確的數(shù)值基礎(chǔ)，使最終的計算結(jié)果存在一定的偏差性，導(dǎo)致公路路面施工環(huán)節(jié)存在諸多安全質(zhì)量隱患，無法為公路路面的后續(xù)使用效果作出保證[4]。

2.3 缺乏對原材料質(zhì)量的嚴(yán)格要求

瀝青路面要求具備較好的高溫抗車轍性能。同時對使用壽命與抗裂性能也有嚴(yán)格要求，而上述性能都是瀝青混合料的性能體現(xiàn)，當(dāng)瀝青路面原材料的質(zhì)量無法保證，便會影響到路面應(yīng)用效率。例如透水瀝青混凝土路面，是瀝青路面的升級模式，不僅對瀝青混合料的配比情況有著明確要求，同時對粗骨料的占比情況也存在嚴(yán)格要求。因此，關(guān)于原材料的質(zhì)量信息，需要在路面設(shè)計方案中得到明確制定，一方面要從整體層面要求瀝青路面的交通運輸能力，另一方面要從具體層面入手，對瀝青路面的抗滑能力、降噪能力、抗裂能力等提出要求。在公路工程施工完畢后，要及時對各類性能指標(biāo)進(jìn)行測試，保證實際結(jié)果與預(yù)計方案相符合。然而，當(dāng)前公路建設(shè)企業(yè)還是采用傳統(tǒng)的路面材料管理方式，沒能在混合料入廠與保存提出詳細(xì)的監(jiān)管方案，從而導(dǎo)致瀝青路面的施工環(huán)節(jié)頻頻出現(xiàn)問題。

3 強化瀝青路面設(shè)計質(zhì)量的改進(jìn)措施

3.1 科學(xué)優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo)

基于上述問題，公路橋梁建設(shè)企業(yè)要對瀝青路面設(shè)計方案進(jìn)行全面優(yōu)化，保證設(shè)計施工方案的技術(shù)含量，進(jìn)而對公路質(zhì)量作出保證。首先要優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo)，具體工作內(nèi)容如下：（1）對國內(nèi)外公路建設(shè)企業(yè)的瀝青路面設(shè)計模式進(jìn)行參考學(xué)習(xí)，根據(jù)企業(yè)實際技術(shù)水平對控制指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，例如在處理車轍問題時，要對路基的重復(fù)荷作用進(jìn)行分析，結(jié)合路基垂直應(yīng)變系數(shù)，準(zhǔn)確判定水平拉應(yīng)力小路基與路面的變化情況，將相關(guān)范圍代入到瀝青路面的應(yīng)力測試中，對混合料的級配方案進(jìn)行調(diào)整，以此來提升瀝青路面的應(yīng)用質(zhì)量。（2）對公路工程的經(jīng)濟因素、環(huán)境因素等進(jìn)行綜合分析，提升控制指標(biāo)項目質(zhì)量要求的契合性，使路面設(shè)計結(jié)果更加合理，這樣才能有效推進(jìn)瀝青路面工程的施工進(jìn)程[5]。

3.2 明確材料參數(shù)情況

對于瀝青路面設(shè)計材料的回彈模量而言，通常情況下要對靜態(tài)環(huán)境下的變化系數(shù)進(jìn)行分析，并且將抗壓模量作為參考指標(biāo)，對路面設(shè)計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使瀝青路面在不同應(yīng)力情況下都能夠保證應(yīng)用質(zhì)量。因此，在對路基與路面的回彈模量進(jìn)行測算時，要以瀝青路面的設(shè)計控制指標(biāo)為基礎(chǔ)，將相關(guān)數(shù)值代入到回彈數(shù)量計算模板中，借助動態(tài)彎沉系數(shù)與測振數(shù)值，對材料的參數(shù)情況進(jìn)行判定，并且在瀝青混合料的配比設(shè)計中，將材料參數(shù)代入到設(shè)計模板中，這樣可以得到瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與應(yīng)力情況，再次借助動態(tài)儀對材料參數(shù)進(jìn)行對比分析，可以保證瀝青路面設(shè)計方案的真實有效[6]。

3.3 革新瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

針對瀝青路面的設(shè)計指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化完善，保證路面設(shè)計指標(biāo)體系可以兼容瀝青路面結(jié)構(gòu)、材料特性以及結(jié)構(gòu)特性等要求。由于公路橋梁工程涉及范圍比較廣泛，尤其是公路工程需要在不同環(huán)境下進(jìn)行施工，為應(yīng)對不同的環(huán)境影響因素，還要選擇針對性的瀝青路面設(shè)計方案，而瀝青路面的整體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)則要包含多種方案設(shè)計原則與控制指標(biāo)。例如根據(jù)設(shè)計指標(biāo)對瀝青面層的疲勞開裂情況進(jìn)行分析，計算出破壞水平拉應(yīng)力的具體數(shù)值，或者將路面車轍問題進(jìn)行相應(yīng)的控制指標(biāo)轉(zhuǎn)化，這樣可以從數(shù)據(jù)參數(shù)層面，提升瀝青路面設(shè)計方案的可行性，為混合料的級配方案提供數(shù)據(jù)支持。

3.4 保證瀝青混合料級配方案的可行性

瀝青混合料的原材料質(zhì)量與級配方案都會影響到瀝青路面的施工質(zhì)量，因此要從級配方案的分析工作入手，例如在選擇密集配合混合料時，要選擇粗型密集瀝青混合料，同時還要考慮夏季與冬季的溫度差異，提升級配方案的抗溫度應(yīng)力能力以及抗開裂能力。當(dāng)級配方案的設(shè)計孔隙較小時，則要以細(xì)型密集瀝青混合料為主，強化瀝青路面與路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，加強各路面結(jié)構(gòu)之間的契合程度，盡量保證級配范圍為S型，使瀝青混合料的級配方案始終處于中等或偏離水平。

3.5 嚴(yán)格要求施工材料質(zhì)量

最后要從瀝青路面的施工原材料入手，一方面要對瀝青混合料的應(yīng)用質(zhì)量提出明確要求，根據(jù)不同路面施工方案，提出不同的級配方案。另一方面則要對公路工程施工中的所有材料質(zhì)量提出嚴(yán)格要求，具體內(nèi)容如下（1）在高速公路中選用改性瀝青，或者根據(jù)情況選擇透水瀝青混凝土路面，這兩種瀝青材料比傳統(tǒng)瀝青材料具有更好的應(yīng)用效果，尤其是透水瀝青混凝土里面，可以快速排除公路積水，避免對路面與路基造成的腐蝕與壓力負(fù)荷。（2）瀝青路面施工材料應(yīng)從入廠檢驗和儲存管理兩方面著手，在入廠檢驗環(huán)節(jié)，根據(jù)材料的性能、強度、尺寸等要求，對材料進(jìn)行全方位的檢驗，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)及時報告，對不合格材料應(yīng)予以更換。在材料的儲存管理階段，應(yīng)保證庫房的整體環(huán)境，根據(jù)材料的性質(zhì)定期進(jìn)行檢查，并在施工材料投入生產(chǎn)之前進(jìn)行最終確認(rèn)。（3）從后期養(yǎng)護(hù)工作入手，對路面的滲漏性能和降噪性能提出要求，冬季施工時，由于表層孔隙堵塞，會降低路面的防滑能力，因此在設(shè)計方案中要規(guī)定瀝青路面的管養(yǎng)環(huán)境。

4 瀝青路面設(shè)計工作的發(fā)展趨勢

4.1 以提升瀝青混合料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為目標(biāo)

今后在進(jìn)行瀝青路面的設(shè)計工作時，還要結(jié)合瀝青混合料的發(fā)展趨勢，要充分分析公路工程的綜合質(zhì)量需求，才能使路面設(shè)計方案更具可行性，進(jìn)而為交通運輸事業(yè)提供穩(wěn)固動力。具體要從混合料的結(jié)合穩(wěn)定性、抗噪能力、防滑性能以及結(jié)構(gòu)排水能力等入手，實踐結(jié)果表明，瀝青混合料的厚度與車轍深度存在直接聯(lián)系，當(dāng)瀝青路面比較薄時，車輛行駛時造成的車轍印會較淺，因此從力學(xué)角度來說，可以對瀝青混合料中的碎石含量進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)加入粗骨料，增加瀝青路面的結(jié)構(gòu)孔隙嗎，以此來緩沖車輛對瀝青路面造成的沖擊剪力，最大限度的提升瀝青路面的使用壽命。

4.2 以提升瀝青混合料的結(jié)構(gòu)排水能力為目標(biāo)

與此同時，還要從混合料的排水性能與抗滑能力方面出發(fā)，一方面要根據(jù)公路工程區(qū)域的降水情況，對瀝青混合料的排水能力進(jìn)行調(diào)整，通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與級配方案進(jìn)行優(yōu)化，有效控制瀝青路面的滲水率，尤其是在氣溫較高或濕度較大的環(huán)境中，瀝青路面的表層容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，其主要原因為瀝青表面出現(xiàn)泛油情況，因此要根據(jù)對瀝青路面設(shè)計方案制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，以此來提升路面的排水性能。此外在防滑性能設(shè)計方面，要從瀝青路面的抗滑系數(shù)和構(gòu)造深度兩個方面進(jìn)行分析，兩項指標(biāo)在不同條件下，路面的抗滑性能也存在一定的差異。例如應(yīng)用SMA和SAC新型瀝青混凝土，由于此類混凝土材料的構(gòu)造深度大，且密實度好，可以有效防止雨水滲入瀝青路面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高路面抗滑能力。

5 結(jié)論

綜上所述，在社會經(jīng)濟建設(shè)戰(zhàn)略的推動下，道橋建筑行業(yè)已成為國家綜合經(jīng)濟體系的重要組成部分，科學(xué)提升公路橋梁的應(yīng)用質(zhì)量，不僅有利于國家基礎(chǔ)設(shè)施工程的推進(jìn)，還可以提升人們工作與生活的便捷程度。因此，公路橋梁建設(shè)企業(yè)在開展公路工程中，要合理應(yīng)用瀝青路面的優(yōu)勢，從多方面入手加強瀝青路面的設(shè)計質(zhì)量，以此來促進(jìn)設(shè)計方案的合理性與科學(xué)性，本文首先對瀝青路面的設(shè)計流程進(jìn)行闡述，其次指出現(xiàn)階段瀝青路面設(shè)計中的主要問題，最后提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，具體為科學(xué)優(yōu)化設(shè)計控制指標(biāo)，明確材料參數(shù)情況，革新瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)計方案可行性，嚴(yán)格要求施工材料質(zhì)量等。并且對公路瀝青路面的設(shè)計發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，這樣才能持續(xù)提升路面交通運輸性能，加強公路橋梁企業(yè)的綜合技術(shù)水平。