中法瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比研究

李雪連， 崔之靖， 王隨原， YAWAVI BADJONA， 張起森

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410114； 2.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410114; 3.中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司， 北京市 100011)

瀝青路面因具有表面無(wú)接縫、易養(yǎng)護(hù)維修且能承受彈塑性變形等優(yōu)點(diǎn)在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用[1]，瀝青路面設(shè)計(jì)成功與否，直接影響路面使用性能和壽命。目前，各國(guó)的現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)方法存在較大差異。在中國(guó)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成一套符合中國(guó)國(guó)情的瀝青路面設(shè)計(jì)方法[2]。

“一帶一路”項(xiàng)目建設(shè)使中國(guó)大量的道路工作者和建設(shè)單位投身于非洲的道路建設(shè)中。然而，目前非洲大多數(shù)國(guó)家采用的是法國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，與中國(guó)存在一定差異，困擾著中國(guó)道路援建者。因此，近年來(lái)，有學(xué)者陸續(xù)針對(duì)兩國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)特點(diǎn)開(kāi)展研究。王樂(lè)宇等利用正交試驗(yàn)對(duì)比分析了中法瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)基層和土基參數(shù)的重要性在兩國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)中是相同的，而面層參數(shù)重要性在中國(guó)所占比例更大[3]；劉軍勇等結(jié)合阿爾及利亞?wèn)|西高速公路W7標(biāo)段實(shí)體工程案例詳細(xì)說(shuō)明了法國(guó)規(guī)范中各設(shè)計(jì)參數(shù)取值方法和路面結(jié)構(gòu)計(jì)算全過(guò)程[4]；雷宇等基于法國(guó)LCPC-ALIZE路面計(jì)算軟件采用正交試驗(yàn)分析了法國(guó)瀝青路面各結(jié)構(gòu)層模量對(duì)路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響，研究表明：提高路面承臺(tái)(法國(guó)將墊層和土基上1 m范圍內(nèi)稱(chēng)為路面承臺(tái))和底基層的模量能有效減小瀝青層底拉應(yīng)變和承臺(tái)頂面壓應(yīng)變，采用高模量瀝青混合料也可達(dá)到同等效果[5]；Njock P G A等利用有限元對(duì)法國(guó)和中國(guó)4種典型瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算與分析，結(jié)果表明：中國(guó)瀝青路面典型結(jié)構(gòu)的最大彎沉值大于法國(guó)瀝青路面，同時(shí)，法國(guó)瀝青路面采用的材料模量比中國(guó)高，從而讓法國(guó)瀝青路面具有更好的抗車(chē)轍能力[6]。總之，對(duì)中法瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究大多集中在對(duì)比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和分析法國(guó)規(guī)范的路面設(shè)計(jì)案例，尚未見(jiàn)到從設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)過(guò)程等瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過(guò)程的對(duì)比分析，特別是與中國(guó)2017版瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的對(duì)比分析。

該文基于法國(guó)LCPC—2009《Conception et Dimensionnement des Structures de Chaussée》和中國(guó)JTG D50—2017《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡(jiǎn)稱(chēng)2017年規(guī)范)對(duì)兩國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，可為援非道路建設(shè)者快速理解和掌握法國(guó)瀝青路面規(guī)范提供參考。

1 設(shè)計(jì)理念

1.1 道路類(lèi)型

法國(guó)路面結(jié)構(gòu)手冊(cè)將道路分為結(jié)構(gòu)性路網(wǎng)道路(VRS)和非結(jié)構(gòu)性路網(wǎng)道路(VRNS)兩部分；而中國(guó)道路主要分為公路和城市道路兩部分，詳見(jiàn)表 1。法國(guó)在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)交通功能選擇合適的道路類(lèi)型，再根據(jù)交通量和環(huán)境條件等參數(shù)確定路面材料與結(jié)構(gòu)組合。而中國(guó)對(duì)于公路等級(jí)選擇主要由國(guó)家路網(wǎng)規(guī)劃和交通量大小等綜合因素決定，對(duì)于城市道路則以道路使用功能為主確定等級(jí)。不同道路類(lèi)型決定了路面結(jié)構(gòu)層厚度、材料的選擇和路基寬度等要素。

表1 道路分類(lèi)

1.2 路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型

法國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)主要以柔性基層為主，半剛性基層瀝青路面只在法國(guó)東部地區(qū)使用，且多數(shù)是在交通量較小的道路。而中國(guó)主要受“強(qiáng)基薄面”觀念影響，仍以半剛性基層瀝青路面為主[7]，近些年柔性基層路面才逐漸受到重視[8]。在法國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中，路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要分為6類(lèi)；而中國(guó)瀝青規(guī)范則按基層材料性質(zhì)分為5類(lèi)，如表2所示。

表2 路面結(jié)構(gòu)分類(lèi)

表2中，全厚式瀝青路面是法國(guó)目前最主要的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，占法國(guó)道路總里程50%以上[9]。水硬性結(jié)合料處治基層瀝青路面在法國(guó)東部地區(qū)較為常見(jiàn)，性能與中國(guó)的半剛性基層瀝青路面類(lèi)似。水泥混凝土剛性基層瀝青路面需要根據(jù)土基的排水情況設(shè)置排水層，以避免土基受到水的侵蝕。組合式結(jié)構(gòu)瀝青路面規(guī)定瀝青材料層厚度需超過(guò)路面總厚度的一半以上，是除全厚式瀝青路面外在法國(guó)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式[10]。倒裝結(jié)構(gòu)瀝青路面是在全厚式瀝青路面基礎(chǔ)上加了級(jí)配碎石層和水穩(wěn)層。兩國(guó)除對(duì)不同路面結(jié)構(gòu)定義不同之外，瀝青路面結(jié)構(gòu)總體基本相似。此外，法國(guó)瀝青路面常采用全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)。這種路面結(jié)構(gòu)以高模量瀝青混合料為主，與半剛性基層瀝青路面相比，其優(yōu)勢(shì)在于路面結(jié)構(gòu)厚度更薄[9]，同時(shí)有利于減少反射裂縫的產(chǎn)生，且將路面破壞限制在路面表面層，更有利于后期養(yǎng)護(hù)維修。

1.3 路面結(jié)構(gòu)組合

法國(guó)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將路基路面作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，沒(méi)有“路基”這個(gè)概念[10]?？傮w上，法國(guó)路基路面結(jié)構(gòu)包括土基、墊層(CDF)和路面體。土基由土基上部(PST)及其頂面的整平層(AR)和天然土基組成。墊層和土基上部共同組成路面承臺(tái)(PF)，即路面承重層。路面體包括面層和基層，其中，面層包括磨耗層和聯(lián)結(jié)層，而基層包括基層和底基層，具體如圖1所示。與法國(guó)路面結(jié)構(gòu)相比，除面層外，中國(guó)其余各結(jié)構(gòu)層與法國(guó)類(lèi)似，而面層按不同材料可分成3層，見(jiàn)圖2。值得注意的是，2017版規(guī)范提出用“功能層”取代“墊層”這一概念。

圖1 法國(guó)路面結(jié)構(gòu)圖

圖2 中國(guó)路面結(jié)構(gòu)圖

(1) 土基上部

法國(guó)LCPC—1998《Catalogue des Structures Types de Chaussées Neuves》中將土基約1 m厚深度部分稱(chēng)為PST，類(lèi)似于中國(guó)“路床”結(jié)構(gòu)，同時(shí)PST上可根據(jù)不同道路要求增加改善層。為了確定PST的承載力，根據(jù)不同PST材料的性質(zhì)以及含水狀態(tài)等，將PST分為7個(gè)等級(jí)，如表3所示。此外，當(dāng)PST使用的材料本身防水且承載能力高時(shí)，可取消墊層。

表3 PST等級(jí)

(2) 整平層

PST的頂面稱(chēng)為AR，其作用為承載上部結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期荷載，按其承受荷載的大小劃分為5個(gè)等級(jí)，以模量表示，如表4所示。而中國(guó)僅在巖石、填石路基頂面設(shè)置整平層，厚度為20～30 cm。

表4 AR等級(jí)

(3) 路面承臺(tái)

PF一般由CDF和PST組成，按其承載路面長(zhǎng)期荷載的水平一般分為4個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表5。確定PF等級(jí)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，PF各等級(jí)均與AR等級(jí)相對(duì)應(yīng)，確定PF等級(jí)流程見(jiàn)圖3所示。

表5 PF等級(jí)劃分表

圖3 PF等級(jí)劃分步驟圖

(4) 路面體

法國(guó)路面結(jié)構(gòu)將面層分為磨耗層和聯(lián)結(jié)層，其中磨耗層功能與中國(guó)表面層相同，起到直接承受車(chē)輛荷載和抗磨耗作用；聯(lián)結(jié)層一般采用模量較高的材料，同時(shí)也有利于提高面層抗車(chē)轍能力。此外，法國(guó)路面結(jié)構(gòu)層中基層部分與中國(guó)基本相同。

2 設(shè)計(jì)理論與指標(biāo)

兩國(guó)均采用雙圓垂直均布荷載作用下的彈性層狀體系理論，但法國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)軸載是單軸雙輪組130 kN，而中國(guó)是單軸雙輪組100 kN，計(jì)算參數(shù)的差別見(jiàn)表6。

表6 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)

法國(guó)在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，不同路面材料層采用不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)，具體分為3大類(lèi)：① 瀝青材料層底拉應(yīng)變；② 土基頂面壓應(yīng)變；③ 半剛性或剛性材料層底拉應(yīng)力。相關(guān)計(jì)算公式如下：

(1) 瀝青混合料容許應(yīng)變?chǔ)舤,ad

(1)

式中：ε6為材料進(jìn)行疲勞試驗(yàn)100萬(wàn)次的應(yīng)變；NE為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸數(shù)；b為瀝青材料計(jì)算參數(shù)，一般為-0.2；E(10 ℃)為10 ℃時(shí)的模量；E(15 ℃)為15 ℃時(shí)的模量；Kc為材料修正系數(shù)，法國(guó)常用的高模量瀝青混合料為1.0；Kr為路面破壞風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，Kr=10-ubδ；u為與風(fēng)險(xiǎn)值相關(guān)的遞減系數(shù)，取值見(jiàn)表7；δ為材料疲勞斷裂對(duì)數(shù)的差異參數(shù)，δ=[SN2+(c2/b2)Sh2]0.5，其中SN為材料計(jì)算參數(shù)，對(duì)于瀝青材料為0.25；Sh為與路面結(jié)構(gòu)層厚度h相關(guān)的系數(shù)，取值見(jiàn)表 8；c為與路面厚度相關(guān)聯(lián)的系數(shù)，一般取0.02 cm-1；Ks為土基的承載能力系數(shù)，取值見(jiàn)表9。

表7 遞減系數(shù)

表8 Sh值

表9 Ks值

(2) 土基頂面豎向變形εz,ad

εz,ad=0.012(NE)-0.222

(2)

εz,ad=0.016(NE)-0.222

(3)

交通量較大采用式(2)計(jì)算，交通量較小則采用式(3)計(jì)算。

(3) 半剛性或剛性材料層的容許應(yīng)力σt,ad

σt,ad=σt(NE)×Kr×Kd×Kc×Ks

(4)

式中：σt(NE)為試件進(jìn)行一年彎曲試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的斷裂應(yīng)力；Kd為非連續(xù)修正系數(shù)，對(duì)于水硬性結(jié)合料穩(wěn)定材料一般取1.0。

與法國(guó)設(shè)計(jì)指標(biāo)相比，2017版規(guī)范中增加了瀝青混合料層永久變形和瀝青面層低溫開(kāi)裂兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)是分別針對(duì)中國(guó)瀝青路面易產(chǎn)生車(chē)轍破壞和在季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)瀝青面層易低溫開(kāi)裂提出的。此外，中國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)更加具體，對(duì)不同的基層類(lèi)型提不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 交通等級(jí)

確定交通等級(jí)是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。目前，法國(guó)規(guī)范中將荷載大于35 kN的重型車(chē)輛作為交通等級(jí)劃分依據(jù)；其中，對(duì)于VRS道路用TCi30(30年內(nèi)累計(jì)交通量i級(jí))表示；對(duì)VRNS道路用TCi20(20年內(nèi)累計(jì)交通量i級(jí))表示。與法國(guó)相比，中國(guó)根據(jù)車(chē)輛構(gòu)造和軸組類(lèi)型等，將車(chē)輛分為11種類(lèi)型，并只考慮其中2～11類(lèi)車(chē)輛作用；同時(shí)，將交通等級(jí)按累計(jì)交通量劃分為5個(gè)等級(jí)，具體劃分見(jiàn)表 10。對(duì)于法國(guó)交通量和累計(jì)軸數(shù)計(jì)算分別見(jiàn)式(5)、(6)，中國(guó)先按3個(gè)水平確定當(dāng)量軸載換算系數(shù)后，根據(jù)2017版規(guī)范計(jì)算當(dāng)量軸載累計(jì)次數(shù)。

表10 交通等級(jí)

TCi20或30=365×T×C

(5)

NE=TCi×CAM

(6)

式中：T為重車(chē)行車(chē)道平均日交通量(MJA)；C為設(shè)計(jì)年限交通量年增長(zhǎng)率，C=d+t×d×(d-1)/2，d為路面初始設(shè)計(jì)年限，t為重型交通年線性增長(zhǎng)率(%)；CAM為平均侵害系數(shù)，與路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型和車(chē)道分類(lèi)有關(guān)的平均結(jié)構(gòu)折算系數(shù)，見(jiàn)表11。

表11 CAM值

3.2 土(路)基

在法國(guó)設(shè)計(jì)理念中，并沒(méi)有“路基”這一說(shuō)法，但其結(jié)構(gòu)組合中，墊層加土基上部組成的結(jié)構(gòu)與中國(guó)路基的概念類(lèi)似。在法國(guó)規(guī)范中，土基參數(shù)包括AR等級(jí)、PST等級(jí)以及土基中PST加墊層組成的PF等級(jí)。其中，當(dāng)墊層施工厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求時(shí)，此時(shí)PF等級(jí)以AR等級(jí)代替[11]；當(dāng)墊層施工厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求時(shí)，則PF等級(jí)和AR等級(jí)劃分分別見(jiàn)表4、5。

在中國(guó)，路基一般包括路床和路堤兩部分，其中路床結(jié)構(gòu)與法國(guó)PST結(jié)構(gòu)相似。目前，中國(guó)路基按交通荷載等級(jí)分成4類(lèi)，以路基頂面回彈模量表示，如表 12所示。路基分為干燥、中濕和潮濕3種干濕類(lèi)型。在進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，路基應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)。

表12 路基等級(jí)

3.3 路面

法國(guó)瀝青路面材料設(shè)計(jì)理念基本與中國(guó)瀝青路面材料設(shè)計(jì)相同，包括原材料選擇和瀝青混合料設(shè)計(jì)；不同之處在于法國(guó)在材料設(shè)計(jì)上更成體系，且與路面結(jié)構(gòu)層結(jié)合更緊密。

在原材料選擇方面，兩國(guó)均以方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)篩，但尺寸大小不一，法國(guó)以0～125 mm分成35檔，而中國(guó)以0～75 mm分成17檔，法國(guó)對(duì)此劃分更為細(xì)致[12]。法國(guó)在粗集料方面比中國(guó)少了壓碎值和沖擊值要求，但對(duì)于不同層位粗集料的指標(biāo)要求各不相同，中國(guó)則未考慮不同結(jié)構(gòu)層的要求。兩國(guó)對(duì)于細(xì)集料與填料要求大致相同，且對(duì)于基質(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)要求基本類(lèi)似，但對(duì)于聚合物改性瀝青，由于法國(guó)本土氣候原因要求更加全面，在低溫性能方面要求更高[13]。

在瀝青混合料設(shè)計(jì)方面，兩國(guó)均采用體積設(shè)計(jì)法。法國(guó)瀝青混合料設(shè)計(jì)采用4級(jí)試驗(yàn)法，包括水穩(wěn)定性試驗(yàn)、高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)、勁度模量和疲勞試驗(yàn)，而中國(guó)則采用馬歇爾設(shè)計(jì)法。法國(guó)路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)的模量等參數(shù)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定；而中國(guó)材料設(shè)計(jì)參數(shù)的確定分為3個(gè)水平。高速公路和一級(jí)公路采用水平一確定，即根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定；其他等級(jí)公路可采用水平二或三確定，即通過(guò)經(jīng)驗(yàn)法或代表值確定。此外，就兩國(guó)確定參數(shù)的試驗(yàn)方法而言，法國(guó)試驗(yàn)方法及設(shè)備更簡(jiǎn)便實(shí)用，而中國(guó)則由于路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型和材料種類(lèi)較多，且對(duì)不同結(jié)構(gòu)和材料采用的試驗(yàn)方法不同，導(dǎo)致中國(guó)相關(guān)試驗(yàn)方法復(fù)雜且設(shè)備種類(lèi)較多。

3.4 環(huán)境條件

瀝青是溫度敏感性材料，故在瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮溫度變化對(duì)路面性能的影響。其中，疲勞等效溫度法是最常用的一種方法[14]，兩國(guó)都采用這個(gè)方法。在法國(guó)，路面等效溫度的定義：某一溫度造成的路面損傷與一年內(nèi)實(shí)際溫度造成的路面損傷相同。根據(jù)法國(guó)本土和西非地區(qū)的氣候不同，法國(guó)本土的等效溫度采用15 ℃，西非地區(qū)采用28～32 ℃。在中國(guó)，主要根據(jù)道路工程所在的環(huán)境、路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型與結(jié)構(gòu)層厚度等因素，采用兩種措施考慮溫度變化對(duì)路面的影響：一種以溫度調(diào)整系數(shù)表征溫度對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞和路基頂面豎向壓應(yīng)變的影響，具體方法為先將路面結(jié)構(gòu)換算成當(dāng)量的面層、基層和路基3部分,然后對(duì)不同溫度換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度20 ℃路面各層等效破壞，從而得到溫度調(diào)整系數(shù)；另一種以等效溫度表征溫度變化對(duì)瀝青混合料層永久變形的影響，用式(7)表示：

Tpef=Tξ+0.016ha

(7)

式中：Tpef為瀝青混合料層等效溫度(℃)；Tξ為基準(zhǔn)等效溫度(℃)；ha為瀝青混合料層厚度(mm)。

3.5 路面可靠度

法國(guó)路面設(shè)計(jì)以計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值表示路面使用可靠度，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)即在無(wú)結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)條件下，在n年間路面發(fā)生功能性破壞導(dǎo)致其使用性能失效的概率，具體取值范圍見(jiàn)表13。中國(guó)路面設(shè)計(jì)采用目標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠指標(biāo)評(píng)定路面使用可靠性，取值如表14所示。

表13 法國(guó)路面計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)取值

表14 目標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠指標(biāo)

從表13可知：法國(guó)路面計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值取決于路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型和交通等級(jí)，使路面可靠度更具有針對(duì)性；由表14可知：中國(guó)目標(biāo)可靠度僅與公路等級(jí)有關(guān)，且目前僅提出目標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠指標(biāo)這兩個(gè)指標(biāo)，對(duì)于如何根據(jù)可靠度進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)還缺乏相關(guān)指導(dǎo)，同時(shí)也未考慮不同路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)可靠度的影響。

4 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

在法國(guó)，瀝青路面設(shè)計(jì)有兩種設(shè)計(jì)方法：卡片法(即典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法)和軟件法。根據(jù)法國(guó)多年來(lái)瀝青路面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，LCPC—1998《Catalogue des Structures Types de Chaussées Neuves》總結(jié)了VRS道路中的25種結(jié)構(gòu)卡片和VRNS道路中的27種結(jié)構(gòu)卡片，同時(shí)將抗凍性檢驗(yàn)作為法國(guó)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)特色，這也是這個(gè)手冊(cè)的重要內(nèi)容之一。首先根據(jù)該手冊(cè)初選路面結(jié)構(gòu)組合，再利用道橋研究中心(LCPC)的ALIZE軟件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)卡片和軟件計(jì)算的雙重驗(yàn)算后，確定最終結(jié)構(gòu)組合和厚度；然后，進(jìn)行凍融檢驗(yàn)，滿(mǎn)足要求則該擬定結(jié)構(gòu)組合是可行的；最后，確定最優(yōu)路面結(jié)構(gòu)組合，具體設(shè)計(jì)流程如圖4所示。中國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法基本與法國(guó)相同，也包括結(jié)構(gòu)層組合與厚度擬定、設(shè)計(jì)參數(shù)和方案確定與驗(yàn)算，不同的是各個(gè)階段采用的方法存在一定差異。

圖4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

在路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算階段，法國(guó)路面結(jié)構(gòu)層厚度最后需要通過(guò)抗凍性檢驗(yàn)，主要是檢測(cè)路面的抗凍性是否符合規(guī)范要求，檢驗(yàn)示意如圖5所示。

圖5 抗凍性檢驗(yàn)指標(biāo)

在圖5中，Qg根據(jù)材料的膨脹系數(shù)p換算而來(lái)，見(jiàn)表15；Qng由式(8)確定。當(dāng)IA>IR時(shí)，該結(jié)構(gòu)層及材料滿(mǎn)足路面抗凍性能要求；當(dāng)IA

表15 Qg值

(8)

式中：An取決于結(jié)構(gòu)層材料的性質(zhì)，對(duì)于細(xì)粒土為0.15，砂質(zhì)或礫質(zhì)土為0.13；hn為耐凍材料結(jié)構(gòu)層厚度。

5 結(jié)論

(1) 法國(guó)將路基路面作為一個(gè)整體，其路基路面與中國(guó)基本類(lèi)似，不同之處在于中國(guó)道路類(lèi)型劃分更細(xì)且設(shè)計(jì)年限更短。

(2) 兩國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)理論均是彈性層狀體系，但計(jì)算參數(shù)取值存在差異且法國(guó)設(shè)計(jì)指標(biāo)比中國(guó)少瀝青混合料層永久變形和瀝青面層低溫開(kāi)裂兩個(gè)指標(biāo)。

(3) 在路面設(shè)計(jì)參數(shù)方面，法國(guó)將交通等級(jí)分為8個(gè)等級(jí)，且兩種道路劃分范圍取值不同，而中國(guó)則統(tǒng)一將道路分為5個(gè)等級(jí)。法國(guó)規(guī)范對(duì)土基參數(shù)劃分較為詳細(xì)，包括AR等級(jí)、PST等級(jí)以及土基中PST加墊層組成的PF等級(jí)；而中國(guó)僅將路基按回彈模量大小分為4個(gè)等級(jí)。

(4) 在材料設(shè)計(jì)方面，兩國(guó)基本相似，但法國(guó)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)篩劃分更細(xì)，與路面設(shè)計(jì)結(jié)合更密切；兩國(guó)瀝青混合料設(shè)計(jì)均屬于體積法，但法國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定，而中國(guó)只有水平一是這樣的。

(5) 在環(huán)境影響方面，法國(guó)以等效溫度表征不同地區(qū)氣候條件對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)的影響，但中國(guó)則以溫度調(diào)整系數(shù)和等效溫度共同表征不同氣候條件對(duì)路面不同結(jié)構(gòu)破壞的影響。

(6) 在路面可靠度方面，兩國(guó)均考慮可靠度指標(biāo)，法國(guó)對(duì)此有一套較為完整的計(jì)算過(guò)程及理論依據(jù)，但中國(guó)僅提出目標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠指標(biāo)兩個(gè)指標(biāo)，對(duì)于如何根據(jù)可靠度進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)還缺乏相關(guān)指導(dǎo)。

(7) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，兩國(guó)都包括結(jié)構(gòu)層組合與厚度擬定、設(shè)計(jì)參數(shù)和方案確定與驗(yàn)算，但交通等級(jí)、結(jié)構(gòu)層參數(shù)、環(huán)境條件和路面可靠度等設(shè)計(jì)參數(shù)取值或計(jì)算方法不同。其中，路面抗凍性檢驗(yàn)對(duì)法國(guó)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言至關(guān)重要，但中國(guó)只在季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)考慮。

該文進(jìn)行兩國(guó)瀝青路面現(xiàn)行設(shè)計(jì)對(duì)比分析，不僅有利于援非道路建設(shè)者快速理解和掌握法國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法，也可為進(jìn)一步完善中國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法提供參考。