市政道路工程瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

石彥龍 劉家良

（杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310000）

1 分析市政道路工程瀝青路面的特點(diǎn)

1.1 施工進(jìn)度緊張，缺乏前期準(zhǔn)備

在開(kāi)建市政道路工程前，首先需要對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃，并在市政規(guī)劃部門同意后才可開(kāi)始工程建設(shè)工作。市政道路工程的出資方一般是政府機(jī)構(gòu)，并且在建設(shè)過(guò)程中會(huì)對(duì)周圍區(qū)域進(jìn)行封閉管理，使得市民的出行會(huì)受到一定影響。此外，由于市政道路工程在室外進(jìn)行，室外溫度會(huì)對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，為了保證施工質(zhì)量，部分施工現(xiàn)場(chǎng)往往會(huì)在有利天氣條件下抓緊施工，導(dǎo)致施工前期的準(zhǔn)備工作存在疏漏。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)條件有限，難以保證施工質(zhì)量

市政道路工程多在人群密集區(qū)域修建，對(duì)于道路改、擴(kuò)建工程而言，工程現(xiàn)場(chǎng)面積比較小，并且由于施工需要封閉管理，導(dǎo)致工程周邊區(qū)域十分擁堵。在上述工作條件下，施工難度大幅度增加，導(dǎo)致質(zhì)量監(jiān)督工作無(wú)法有效開(kāi)展，提高施工質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)的概率，施工質(zhì)量與要求存在差異。

1.3 原材料資金占比大

與其他工程相比，市政道路工程的很大一部分支出用于采購(gòu)施工材料，資金占比一般不小于50%。此外，由于原材料運(yùn)輸距離比較遠(yuǎn)，為了保證可以如期完成，需要對(duì)原材料的選購(gòu)與運(yùn)輸成本進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

2 市政道路瀝青路面施工現(xiàn)狀

2.1 路面存在分布不均的裂紋

在市政道路投用過(guò)程中，裂紋是瀝青路面的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題（如圖1 所示）。根據(jù)裂紋的類型，其可分為兩種，即疲勞裂紋與發(fā)射裂紋。其中，當(dāng)把瀝青鋪設(shè)在老舊混凝土路面后，通常會(huì)出現(xiàn)發(fā)射裂紋。對(duì)于疲勞裂紋而言，其大多與外部溫、濕度及路面車況負(fù)荷有關(guān)。如果車輛荷載大于路面承載能力，則裂縫出現(xiàn)的概率會(huì)大幅度提高。

圖1 瀝青路面中的裂紋問(wèn)題

2.2 路面存在沉降現(xiàn)象

沉降現(xiàn)象是指在豎向方向上路面出現(xiàn)一定程度的形變，導(dǎo)致車輛在行駛過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，增加交通事故幾率，沉降現(xiàn)象存在3種類型。（1）均勻性沉降。均勻性沉降對(duì)路面的破壞作用比較小，其主要與路面車輛荷載及環(huán)境因素有關(guān)。（2）不均勻沉降。當(dāng)路面存在不均勻沉降問(wèn)題時(shí)，會(huì)對(duì)車輛行駛安全產(chǎn)生比較大的威脅。其中，路面壓實(shí)作業(yè)質(zhì)量存在瑕疵，隨著車輛荷載反復(fù)作用，路面中產(chǎn)生的縫隙會(huì)加快雨水滲入速度，致使不均勻沉降問(wèn)題出現(xiàn)。（3）局部沉降。在瀝青路面施工時(shí)，局部區(qū)域的壓實(shí)工作存在質(zhì)量問(wèn)題，致使局部道路區(qū)域出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

2.3 水損壞

瀝青路面的最大優(yōu)點(diǎn)就是具有良好的隔水能力，而評(píng)價(jià)瀝青路面工程質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，隔水性能是非常關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo)。如果瀝青路面存在施工質(zhì)量問(wèn)題，則其隔水效果將會(huì)難以滿足后期市政道路工程使用要求，并且會(huì)嚴(yán)重縮短道路工程工作年限，增加質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)概率，加大道路后期維護(hù)、保養(yǎng)工作難度。

3 強(qiáng)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度持續(xù)加快，路面行駛的車輛日益增多，導(dǎo)致路面荷載急劇增加，一旦路面出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)影響車輛出行效率，甚至?xí)T發(fā)安全事故。因此，為了保障路面通行效率，需要對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作予以足夠的關(guān)注，并注意做好強(qiáng)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，采取各種有效措施，提升瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證瀝青路面可以滿足日益增加的車輛荷載要求，確保市政道路各方面使用性能均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 市政道路工程瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)選擇

在開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作前，設(shè)計(jì)人員要對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與規(guī)范進(jìn)行了解，不得出現(xiàn)違背國(guó)家路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范要求的情況。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要了解項(xiàng)目所在地的地質(zhì)與環(huán)境等情況，并要以未來(lái)交通發(fā)展區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)，合理對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇，提升路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，保證路面結(jié)構(gòu)可以承載更多的路面載荷。需注意的是，路面結(jié)構(gòu)選擇好壞同樣也會(huì)影響路面車輛行駛安全，需要開(kāi)展積極的路面結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)工作，確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠安全、可靠，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作積攢設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以瀝青路面為例，其結(jié)構(gòu)中含有多種組成部分，大概可以分為面層、基層、底基層與墊層。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，不僅要考慮交通荷載問(wèn)題，而且也要對(duì)工程項(xiàng)目所在地的天氣、地質(zhì)等情況進(jìn)行考慮，使瀝青路面結(jié)構(gòu)更加符合當(dāng)?shù)亟煌ㄅc環(huán)境特點(diǎn)。在惡劣天氣狀況下，大量積水會(huì)滲透到結(jié)構(gòu)層中，從而會(huì)影響結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性，致使瀝青路面出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。在選擇面層材料時(shí)，建議選擇密集配瀝青混合材料，并要注意合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，加快路面排水速度，防止積水滲入而影響瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與其他設(shè)計(jì)工作相比，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作十分復(fù)雜、涉及專業(yè)多，特別是材料選擇尤為重要，除了要考慮路面結(jié)構(gòu)的使用年限，而且也要對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮，注意降低沉降問(wèn)題發(fā)生概率，增強(qiáng)路面防滲能力。

4.2.1 路面厚度設(shè)計(jì)

在市政道路工程中，路面厚度設(shè)計(jì)是否合理不僅會(huì)影響路面使用年限，而且也會(huì)導(dǎo)致施工成本增加。因此，在設(shè)計(jì)路面厚度時(shí)，需要對(duì)市政道路工程的使用年限與路面荷載進(jìn)行考慮，以結(jié)構(gòu)參數(shù)為基礎(chǔ)，最終設(shè)計(jì)出符合道路工程要求的瀝青厚度，確保瀝青厚度可以滿足未來(lái)市政道路發(fā)展要求。

4.2.2 路面防裂設(shè)計(jì)

防裂設(shè)計(jì)是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在防裂設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)路面荷載應(yīng)力的分布區(qū)域進(jìn)行計(jì)算，針對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域，要適當(dāng)增加瀝青鋪設(shè)厚度，厚度增加區(qū)間控制在25mm左右，不得超過(guò)規(guī)范要求。另外，如果工程建設(shè)成本允許，可增加改性瀝青的選擇比重，降低裂縫在路面中的出現(xiàn)幾率。

4.3 結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)

4.3.1 明確評(píng)價(jià)內(nèi)容

在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)工程未來(lái)使用情況有著大致了解，并全方位收集相關(guān)設(shè)計(jì)信息，準(zhǔn)確掌握市政道路交通負(fù)載情況，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供判斷依據(jù)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)路面厚度、承載水平及層級(jí)進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。此外，在施工作業(yè)時(shí)，可借助現(xiàn)代化設(shè)備對(duì)路面層級(jí)、厚度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，認(rèn)真做好無(wú)損檢查測(cè)量工作，并對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行記錄，幫助設(shè)計(jì)人員了解道路結(jié)構(gòu)的具體情況。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員可借助鉆芯檢查測(cè)量方法對(duì)路面的平整程度、裂縫分布及滲水程度等進(jìn)行檢測(cè)，了解路面存在的主要問(wèn)題及問(wèn)題的誘發(fā)因素，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作積累經(jīng)驗(yàn)，杜絕問(wèn)題再次出現(xiàn)。

4.3.2 評(píng)價(jià)路面承載性能

在落錘式彎沉儀的幫助下，設(shè)計(jì)人員可對(duì)路面的承載性能進(jìn)行檢測(cè)。例如，讓車輛以不同速度通過(guò)待檢測(cè)區(qū)域，不同檢測(cè)區(qū)域的間距要保持在合適區(qū)間，一般要不小于20m，以便提升測(cè)量的精準(zhǔn)性。當(dāng)?shù)缆方Y(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的損壞，則可將檢測(cè)區(qū)間適當(dāng)縮短。此外，對(duì)于道路結(jié)構(gòu)層的檢測(cè)，設(shè)計(jì)人員可使用探地雷達(dá)對(duì)結(jié)構(gòu)厚度進(jìn)行測(cè)定，查看結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、均勻。在條件有限的情況下，可借助鉆芯法對(duì)路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行檢測(cè)。在應(yīng)用鉆芯法時(shí)，需要從路面鉆至基層，不同鉆芯區(qū)域之間的距離要控制在100m左右。

4.3.3 舊路功能評(píng)價(jià)

在舊路功能評(píng)價(jià)工作中，可以在自動(dòng)平整度計(jì)的幫助下對(duì)路面的平整度進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)因車轍而引發(fā)的路面形變問(wèn)題，可借助激光輪廓儀進(jìn)行檢測(cè)，提升檢測(cè)精準(zhǔn)度，方便設(shè)計(jì)人員了解車轍形變主要區(qū)域。最后，做好人工復(fù)測(cè)工作，對(duì)路面出現(xiàn)損壞問(wèn)題的位置進(jìn)行記錄，歸納總結(jié)路面損壞類型，準(zhǔn)確計(jì)算路面的摩擦系數(shù)，方便掌握路面的抗滑能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)舊路功能的全方位評(píng)價(jià)。

4.4 修復(fù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在市政道路修復(fù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，為了快速恢復(fù)市政道路的使用功能，需要以原有道路結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，重新對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪設(shè)，并修復(fù)原有路面存在的損壞問(wèn)題，保證市政道路的通行需求。在鋪設(shè)瀝青路面前，要求對(duì)原有道路路面中的縫隙、沉降等進(jìn)行處理，最大限度地解決路面存在的問(wèn)題，確保新鋪設(shè)的瀝青路面平整度可以滿足道路使用要求。

根據(jù)市政道路的使用要求，合理設(shè)計(jì)瀝青路面的鋪設(shè)厚度，并在施工階段對(duì)鋪設(shè)高度嚴(yán)格控制。如果有軟弱層在瀝青鋪設(shè)階段出現(xiàn)，需要采取銑刨工藝加以解決。在完成瀝青路面損壞問(wèn)題的處理后，不僅要完成功能層的設(shè)置，而且需要開(kāi)展清理工作，隨后才能有序開(kāi)展瀝青路面的鋪設(shè)工作。

針對(duì)雙層路面，需要以最終計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，確定最終的鋪設(shè)厚度。通常情況下，下層路面的厚度不得大于8cm，并使用粗粒、中粒瀝青進(jìn)行鋪設(shè)。針對(duì)上層路面，可使用細(xì)粒密實(shí)混合料進(jìn)行鋪設(shè)，并且上層與下層之間可以噴一定量的粘結(jié)層油，使上下兩層更加緊密，提升市政道路工程使用質(zhì)量。

4.5 瀝青路面的排水設(shè)計(jì)

大量分析后發(fā)現(xiàn)，道路之所以時(shí)常發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，大多與水害有關(guān)。因此，為了降低道路質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)幾率，瀝青路面中的排水設(shè)計(jì)要引起關(guān)注。排水設(shè)計(jì)可分為路面結(jié)構(gòu)內(nèi)排水與路面排水兩種主要類型，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)工程要求選擇有針對(duì)性的排水方案。針對(duì)寬路面，可做成雙坡排水，并將雨水收集口設(shè)計(jì)在道路兩側(cè)，加快雨水排出效率。針對(duì)比較窄的路面，可做成單坡排水方案，將排水墊層設(shè)計(jì)在路面與路基之間的區(qū)域，并在排水墊層中鋪設(shè)乳化瀝青，增強(qiáng)防水效果，降低路面中積水的徑流時(shí)間，防止積水在市政道路中大量、長(zhǎng)時(shí)間積聚，影響路面行車安全。

5 提升瀝青路面的市政道路施工質(zhì)量水平的路徑

5.1 保證瀝青混合的均勻度

（1）對(duì)混合料的配比進(jìn)行研究，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)配比的科學(xué)性進(jìn)行驗(yàn)證，使配比方案可以滿足工程施工要求。（2）在混合料攪拌過(guò)程中，工作人員應(yīng)對(duì)攪拌溫度進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，保證溫度處于均勻的區(qū)間，不可忽高忽低，提升混合料的攪拌質(zhì)量。（3）在瀝青混合料拌合時(shí)，除了要防止出現(xiàn)離析問(wèn)題外，還應(yīng)對(duì)混合料拌合的均勻度進(jìn)行檢查，確?；旌狭现械母鞣N材料可以相互融合，起到增強(qiáng)瀝青性能的作用。（4）針對(duì)瀝青混合料的干混時(shí)間，建議不得大于5s；針對(duì)濕混時(shí)間，注意不得大于40s。（5）注意嚴(yán)格控制瀝青混合料的溫度，在出廠與施工前，注意檢查瀝青混合料的溫度，每個(gè)施工環(huán)節(jié)內(nèi)的溫度要嚴(yán)格控制，以免影響瀝青混合料的性能。（6）控制骨料的含水量，如果含水量大于標(biāo)準(zhǔn)要求，則會(huì)降低混合料的性能。（7）嚴(yán)格控制礦物級(jí)配與油石比，如果控制不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料比較松散，影響施工質(zhì)量。（8）在施工過(guò)程中，注意使用先進(jìn)場(chǎng)的瀝青混合料，以免混合料擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響瀝青路面的鋪設(shè)效果。

5.2 攤鋪和碾壓

（1）施工時(shí)，可選擇平衡梁作為接觸方式，可以根據(jù)路面平整情況自動(dòng)對(duì)攤鋪平面進(jìn)行調(diào)整。（2）在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，攤鋪機(jī)應(yīng)對(duì)攤鋪厚度嚴(yán)格控制，避免多次對(duì)同一路面進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，提升一次攤鋪?zhàn)鳂I(yè)成功率，有助于將混合料的性能最大限度地發(fā)揮出來(lái)。（3）完成攤鋪工作后，需要對(duì)路面的高程、坡度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并指派專業(yè)人員全面檢查路面的攤鋪質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)開(kāi)展修復(fù)工作。（4）在碾壓工作中，壓力機(jī)操作人員要嚴(yán)格把控速度，將瀝青混合料進(jìn)行充分壓實(shí)，保證混合料的壓實(shí)度滿足工程要求。（5）壓實(shí)過(guò)程分為3個(gè)階段，即初壓、二次壓實(shí)與終壓?；旌狭系膲簩?shí)度根據(jù)壓實(shí)階段不同存在一定差異，所以針對(duì)不同壓實(shí)階段，選用有針對(duì)性的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備。例如，可選用鋼輪壓路機(jī)、輪胎碾壓設(shè)備及振動(dòng)壓路機(jī)作為初壓、二次壓實(shí)與終壓的設(shè)備，并嚴(yán)格控制各個(gè)階段的碾壓速度。（6）碾壓作業(yè)應(yīng)指派有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行管理與調(diào)度，保證各種碾壓設(shè)備可以得到合理搭配。在完成碾壓工作后，檢查人員應(yīng)對(duì)瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證路面壓實(shí)度符合工程要求。

6 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，隨著社會(huì)越加關(guān)注市政道路工程質(zhì)量，瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要引起關(guān)注，并作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行研究，保證瀝青路面工程質(zhì)量符合市政道路使用要求。