劉鵬

（江西省贛中公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，江西 吉安 343000）

0 引言

在對(duì)國(guó)內(nèi)的瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分融合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，針對(duì)當(dāng)前面臨的問(wèn)題，解決現(xiàn)存的各項(xiàng)阻礙因素。由于瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中很難適應(yīng)外部環(huán)境的變化以及荷載力量的變化，在選擇路面厚度時(shí)過(guò)于注重力學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)，沒(méi)有充分把握內(nèi)外部環(huán)境的復(fù)雜性，在面對(duì)不同路面結(jié)構(gòu)時(shí)缺乏科學(xué)的認(rèn)知和性能的全面控制，因此要充分了解和把握瀝青路面病害的基本原因，及時(shí)把握環(huán)境變化的狀況，從而優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 確定瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的方案

1.1 確定彎沉值

在對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合路面結(jié)構(gòu)的承載力大小和彎沉值大小做出密切的調(diào)整。如果整體的回彈彎沉值偏小，那么需要保證荷載能力的全方位提升，在多次荷載的共同作用下，可能引起較大面積的損壞。

因此，在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，要充分了解回彈、彎沉值和路面的荷載力情況，有針對(duì)性地開(kāi)展測(cè)試，盡最大的可能延長(zhǎng)公路的使用期限，確定最終的路面回彈彎沉值的具體數(shù)值和規(guī)模。

施工人員要充分了解回彈彎沉值的變化狀況，及時(shí)掌握各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)以及公路的使用年限和周期性變化。結(jié)合相關(guān)的特征，最終確定有效的參數(shù)內(nèi)容。半剛性基層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般維持在0.5年左右，公路建設(shè)完成后的一周年內(nèi)，為了能夠保證良好的效果，可以將公路瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài)進(jìn)行全面的處理，進(jìn)而延長(zhǎng)公路的使用年限[1]。

1.2 確定容許拉應(yīng)力

公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果直接關(guān)乎公路結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力。這種作用力主要涉及的是路面反復(fù)承受荷載力過(guò)程中帶來(lái)的各種臨界性破壞。與第一次承受荷載力相比較，抗拉強(qiáng)度相對(duì)較小，存在的差異與結(jié)構(gòu)層的材料之間有一定的差別，但又有緊密的聯(lián)系。

在瀝青混凝土的極限抗拉強(qiáng)度的提升過(guò)程中，要以15℃的環(huán)境溫度作為極限抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)；而水泥穩(wěn)定混合料，要以90 天的極限作為抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)二灰穩(wěn)定類和石灰穩(wěn)定類的材料，系指齡期要以6 個(gè)月作為極限的抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是水泥粉煤灰的穩(wěn)定性和材料的性能，更要做出適當(dāng)?shù)臉O限抗拉強(qiáng)度測(cè)試。

2 計(jì)算瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的參數(shù)值

2.1 計(jì)算公路結(jié)構(gòu)彎沉值

在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算時(shí)一般要結(jié)合應(yīng)用彈性層狀體系理論作為支撐。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)計(jì)算值和實(shí)測(cè)完成值之間存在一定偏差時(shí)，那么這種偏差會(huì)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。一旦路基剛度降至最低，整體的面層厚度也會(huì)隨之增大；等到路基的高度達(dá)到更高層次的要求，還要結(jié)合理論值做出面層厚度的調(diào)整。

出于以上現(xiàn)象要做好路基面層材料的非線性彈性體的控制工作，選擇有效的測(cè)定方法來(lái)反映結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的真實(shí)工作狀態(tài)。為了達(dá)到理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相符合的狀態(tài)，在日常的規(guī)范過(guò)程中，需要引入彎沉綜合修正系數(shù)，了解計(jì)算路面厚度的具體數(shù)值，把握其中的各項(xiàng)資料數(shù)據(jù)，合理控制實(shí)際的彎沉值和土基回彈模量[2]。

2.2 計(jì)算層底拉應(yīng)力

在瀝青路面的應(yīng)用過(guò)程中，很容易引起疲勞開(kāi)裂的現(xiàn)象，究其原因主要是層底拉應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要做好瀝青層和半剛性基層的抗應(yīng)力的檢測(cè)工作，了解當(dāng)前的抗應(yīng)力的大小，確保最終的抗應(yīng)力值。與傳統(tǒng)的抗應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比可知，只有達(dá)到相關(guān)要求，才能夠進(jìn)行科學(xué)、有效的調(diào)整。在層底拉應(yīng)力的計(jì)算中還要綜合考慮材料的性能和質(zhì)量偏差，對(duì)于其中的不同應(yīng)用材料，還要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)參數(shù)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

3 路基土方與路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)定

路基土方和路面材料的性能對(duì)公路中的彎沉值和抗應(yīng)力等各項(xiàng)參數(shù)具有重要的影響，因此要科學(xué)掌握兩者的彈性模量值。在應(yīng)用路基土方和路面材料的環(huán)節(jié)中，一旦其中的非線性出現(xiàn)了變化，那么應(yīng)用特征和彈性模量值也會(huì)受到作用力的影響而出現(xiàn)不同程度的改變。同時(shí)，兩者的應(yīng)用性能與材料之間的各項(xiàng)密切度有著緊密的聯(lián)系。許多工程建設(shè)單位會(huì)選擇成長(zhǎng)板試驗(yàn)方法確定路基土方和路面材料的性能，明確其中的各種參數(shù)，完善參數(shù)模型，為后續(xù)的各項(xiàng)施工提供前提條件。

3.1 路基土回彈模量值的設(shè)計(jì)

路基土回彈模量值會(huì)受到外部因素的影響和制約，這直接會(huì)對(duì)土質(zhì)的性能、濕度和密實(shí)度等各項(xiàng)參數(shù)帶來(lái)不同程度的影響。在公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，要進(jìn)行不同環(huán)境背景下的試驗(yàn)工作，保證最終的回彈模量值。在路基尚未得到有效修復(fù)的狀態(tài)下，只有通過(guò)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行確定[3]。

3.2 設(shè)計(jì)路面材料回彈模量值

在沒(méi)有結(jié)合料的粒徑墊層和基層中，為了維持回彈模量值的大小，可以選擇重復(fù)加載的方式進(jìn)行三軸測(cè)定。在試驗(yàn)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照墊層和基層的受力情況做出調(diào)整，確?；貜椖Ａ恐档拇笮　Ｔ诠窞r青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要選擇合適的粒徑、基層和墊層進(jìn)行調(diào)整和確定，保證回彈模量值的參考范圍符合規(guī)范。

4 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中工程問(wèn)題分析

4.1 材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間尚未達(dá)到相互融合的狀態(tài)

在選取瀝青路面材料的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)組合方式的差異而造成不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以沒(méi)有對(duì)瀝青路面使用性能進(jìn)行調(diào)整，會(huì)使內(nèi)部的關(guān)系考量出現(xiàn)嚴(yán)重的問(wèn)題。尤其是在路面材料的選取過(guò)程中，過(guò)于關(guān)注材料本身的性能而缺乏材料之間的相互融合，只能根據(jù)相對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行選擇，使得瀝青路面的整體性能渙散。除此之外，因?yàn)槁访嫘阅芎吐访娌牧闲阅苤g的相互聯(lián)系逐漸削弱，所以不具有一定的參考性。

4.2 設(shè)計(jì)過(guò)于粗放的瀝青路面結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，如果沒(méi)有對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，則會(huì)使最終設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際施工時(shí)的參數(shù)存在誤差；路面材料的行車荷載力不僅會(huì)影響瀝青路面的使用期限，也關(guān)乎空氣的濕度、溫度以及外部的氣候條件變化。在多數(shù)的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)闆](méi)有充分的參數(shù)作為驗(yàn)證，所以忽略了溫度和濕度帶來(lái)的影響，使最終的設(shè)計(jì)無(wú)法適應(yīng)不同情況。一旦瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，造成最終的設(shè)計(jì)性能無(wú)法達(dá)到指定的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4.3 路面彎沉指標(biāo)的局限性

所謂的路面彎沉指標(biāo)是指在荷載力的作用下，路面結(jié)構(gòu)在垂直方向出現(xiàn)不同程度的位移，其具有一定的表觀性和整體性特征，并能夠反映路面整體構(gòu)造下的抗形變能力大小。作為一種多層且具有彈性體的結(jié)構(gòu)，可以采取不同類型材料，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層，通過(guò)互相的組合形式建立起不同部件之間的力學(xué)聯(lián)系，了解瀝青結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣狀態(tài)，保證內(nèi)部的整體性能，維持有效的方向路徑。等到不同結(jié)構(gòu)層的材料實(shí)現(xiàn)有效的復(fù)合時(shí)，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎沉值也會(huì)隨之變化，特別是在材料的類型和結(jié)構(gòu)形態(tài)上，存在差異而造成的使用期限問(wèn)題也是不盡相同的。對(duì)于那些復(fù)雜多變的路面結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，彎沉指標(biāo)很難全面展現(xiàn)不同類型路面結(jié)構(gòu)的差異性，所以瀝青路面相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)要進(jìn)行充分的優(yōu)化升級(jí)。

4.4 經(jīng)濟(jì)因素

在當(dāng)前的情況下，路面結(jié)構(gòu)和厚度會(huì)直接決定路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)方案中，為了滿足當(dāng)前的形勢(shì)，需要充分考慮后期的成本在面對(duì)日益增長(zhǎng)的交通量背景下，如果按照傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)調(diào)整，那么很難適應(yīng)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需求，因此要對(duì)瀝青路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。

5 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法分析

5.1 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

如果瀝青路面的各個(gè)結(jié)構(gòu)材料具有一定的線性彈性體，那么材料在壓力變化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化，甚至是在非線性材料中因?yàn)閴毫^(guò)大而帶來(lái)明顯的差異。在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果沒(méi)有符合實(shí)際情況的材料，路面的承載參數(shù)也會(huì)選取回彈模量值作為參考，從恢復(fù)角度出發(fā)，把握材料的整體彈性性能。在土基回彈量確定的過(guò)程中，還要從實(shí)際情況角度進(jìn)行充分考慮，了解基層的受力大小，更加全面地呈現(xiàn)出路基實(shí)際測(cè)量的各項(xiàng)關(guān)系。在確定回彈模量的代表值時(shí)，為了維持抗變形能力，一定要把握土基實(shí)際各點(diǎn)的情況。在以上的設(shè)計(jì)方法處理過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分了解路面的線性結(jié)構(gòu)[5]。

5.2 路面使用性能

為了保證路面的良好性能，在車輛行駛過(guò)程中降低路面損害需要做好以下幾點(diǎn)要求：

首先，路基和路面的結(jié)構(gòu)層的組成一定要滿足適當(dāng)?shù)膭偠群蛷?qiáng)度，在維持有效的行車荷載力的作用下，消除變形和位移帶來(lái)的影響，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降和滑移現(xiàn)象。

其次，提升路面的抗滑性能，確保瀝青路面的粗糙度，使得在不同環(huán)境下能夠滿足車輛的行駛需要；再次，完善路面的平整度要求，維持車輛行駛過(guò)程中的速度和舒適度，消除路面加速過(guò)程中可能帶來(lái)的破壞。

最后，不同結(jié)構(gòu)、材料和路基要具有一定的穩(wěn)定性，能消除外部的溫度和濕度等參數(shù)變化的影響，特別是在低溫環(huán)境下，應(yīng)當(dāng)維持環(huán)境溫度的穩(wěn)定性。

5.3 材料組成設(shè)計(jì)

工程材料的設(shè)計(jì)包含配合比目標(biāo)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)層面的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照最初的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參考一定的比例配合材料，結(jié)合相應(yīng)的方法做好內(nèi)部的測(cè)試，計(jì)算整體的飽和度和間隙率，充分分析有效的物理指標(biāo)，測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定的物理特性。在充分的準(zhǔn)備情況下，材料組成設(shè)計(jì)有了更加明確的方向，從而指導(dǎo)整個(gè)工程的發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前國(guó)內(nèi)道路不斷升級(jí)改造的過(guò)程中，對(duì)養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)有了更加明確的要求。根據(jù)不斷擴(kuò)大的時(shí)代背景路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要全面反映出路面的實(shí)際情況，通過(guò)交通量的日益增長(zhǎng)和設(shè)計(jì)理念的更新，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞破壞。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般維持在15～20年，但是從國(guó)內(nèi)的瀝青路面實(shí)際使用年限來(lái)看，大概在10年就要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和保養(yǎng)。針對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況，一般會(huì)通過(guò)彈性層的結(jié)構(gòu)計(jì)算來(lái)維持內(nèi)部潛在的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。然而構(gòu)造層的框架情況尚處于起步階段，依舊還有很多根本性的問(wèn)題尚未解決，一定要打破傳統(tǒng)模式的束縛，做好科學(xué)有效的路面性能分析，使其具有良好的使用效果。公路建設(shè)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，因此要通過(guò)不斷的發(fā)展創(chuàng)新做好技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)，提升相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)新能力。瀝青路面結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)應(yīng)該結(jié)合社會(huì)的整體發(fā)展態(tài)勢(shì)優(yōu)化和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的核心要領(lǐng)，在確保各項(xiàng)參數(shù)滿足條件的前提下，廣泛吸收更多的理論知識(shí)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。在科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法支持下，路面的各項(xiàng)因素能夠得到全面的解決，更好地提升公路的質(zhì)量效果。做好全面的勘察工作，努力收集不同方面的各項(xiàng)資料，才可以為后期的設(shè)計(jì)工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。在設(shè)計(jì)技術(shù)方法的支持下，當(dāng)前的設(shè)計(jì)過(guò)程和形式將會(huì)得到前所未有的改善。特別是新興技術(shù)的出現(xiàn)，在公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用，使其能夠更好地適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展需求。