时间：2013年06月08日 分类：推荐论文 次数：
摘 要：沥青路面在我国的道路中，不论在用途上，还是在数量上都占有极其重要的地位。然而，由于各地气候条件、施工手段、原材料各异，使这沥青路面的结构设计具有复杂和多变性。本文从路面结构设计的内容，原则入手，进而重点分析了沥青路面设计中存在的问题及预防病害的设计措施。
一、沥青路面设计的内容
沥青路面的设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，结合当地工程经验，设计出经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在设计使用年限内，满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性及安全性的要求。
1.1 结构层组合设计。根据设计任务书的要求，在确定路面等级的基础上，结合考虑当地交通、气候和路用材料特点，拟定路面各结构层。可做2~3各组合设计方案，加以比较并择优选取。
1.2 路面材料配合比设计。对选定的路面结构层(面层、基层、垫层)所用的材料，进行原材料选择，混合料配合比设计，包括目标配合比设计、生产配合比设计和试拌性铺试验路检验。
1.3 路面结构计算。(1)通过设计年限累计交通量，确定路面设计弯沉值，以它为指标来进行路面厚度计算。(2)对城市道路设计时，还需要计算所设计对沥青路面表面最不利点剪应力，它应满足沥青路面允许剪应力的要求。(3)在季节性冰冻地区，尚防冻厚度是否满足要求。
二、沥青路面结构组合设计基本原则
沥青路面设计应包括路面结构拟定各原材料的选择及混合料配合比设计、各设计参数测定和确定，路面结构组合与厚度计算，路面结构方案的比选，以及路面排水系统设计和路肩加固设计。
2.1 交通等级、稳定性。不同的交通等级采用不同的结构组合及适宜的面层厚度。在整个预定的设计使用年限内，路面使用品质稳定，确保路面的强度、平整度、表面抗滑性、抗车辙性、排水性能、干燥性、冰冻稳定性、耐抗水冲刷能力等各项功能指标都稳定在允许范围之内。
2.2 因地制宜、合理选材。贯彻就地取材、就近取材的原则，减少运距，并考虑环境保护，以美化环境。结构层的类型、厚度、最大粒径、压实厚度、层间结合要相匹配。降低建设和养护费用。
2.3 一次设计、分期修建。软土地区或高填方路基、黄土湿陷地区等可能产生较大沉稳的路段，以及初期交通量较小的公路可进行分期修建。
2.4 方便施工、利于养护。应尽量采用机械化施工，并考虑建成后通车后的养护问题。特别是对于高速公路，要求平常的养护工作量越少越好，以免形成大范围交通量不畅。
2.5 整体考虑、综合设计。路面在进行设计时，将土基、垫层、底基层、基层和面层看做一个整体。要求土基稳定、基层坚实、面层耐久、使路面结构层在整体上满足强度和稳定性要求。
在沥青路面的组合设计过程中，路面各结构层材料确定和组合设计，应在吸取以往成功建设经验的基础上，遵循上述的原则，选择技术可靠、经济合理的路面结构层。
三、路面结构设计存在的问题
3.1 沥青面层结构选用以及混合料类型的选择。沥青面层结构选用以及混合料类型的选择是个很关键的问题，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。
路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。经过大量的观察认为：在非标准车向标准车轴载换算过程中，实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载，尤其是非标准车的轴载，车辆的实际轴载远大于设计轴载(货运车辆绝大多数为超载运输)，而由当量轴次的计算公式知，当量轴次与轴载比的4.35次方成正比例。由此得知设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。即现阶段新建路面早期破坏情况较多的症结之一所在——公路在短期内(如1-2年)已达到设计年限内的累计当量轴次。
3.2 沥青混合料配合比设计。沥青混合料配合比设计也是关键问题，沥青混合料配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时，有的单位压缩两至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工，因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混合料内在质量存在先天不足，另一方面由于目前国家现状所致，公路建设工期较短加上标价偏低，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予调整配合比，但由于变化大，差异性大不可能做到十分准确，油石比级配都在变化，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
四、预防公路沥青路面破坏的设计措施
4.1 合理进行路面结构组合设计。根据本地区的实际，不同的地区地理、气候、环境和经济发展特点不同，交通组合也有较大的差距，在进行路面设计时，不能千篇一律地采用半刚性基层，在交通量不大，重载交通量很少的地区路面结构组合设计应考虑使用级配碎石柔性基层和低剂量水泥稳定碎石基层;对交通量大，但重载交通量较少的地区，可以在半刚性基层和沥青面层之间设置级配碎石柔性排水层，或采用低剂量的水泥稳定碎石基层，减少半刚性材料反射裂缝对路面的早期损害;对于交通量较大且重载交通较多的地区，在使用半刚性结构层时，可以考虑使用土工材料加强结构层之间的联系，同时改善层间的受力特性。
4.2 改性沥青的使用。改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加入天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。由于改性沥青的良好使用性能，近几年，我国的高速公路路面开始使用改性沥青。根据沥青改性剂聚合物的种类区分可分为三类:一是热塑性橡胶类，二是橡胶类，三是树脂类。通过大量的试验和研究，SBS改性沥青的高温稳定性、低温性能、弹性恢复性能、感温性等无论从哪方面讲，都有非常突出的优点，所以我国改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。改性沥青的合理使用，将有效减少因面层原因引起的病害。
4.3 完善路面的防水设计。首先，应迅速排除表面水，防止积水渗入下层，要求路拱和表面平整度符合规定，路表不得积水;其次，为防止面层渗水滞留基层表面，而使基层被浸软，在基层上做封层或透层，能够达到即使有水渗入也能及时沿基层表面的路拱排出的效果;第三，面层材料应选择能耐荷载与水分复合作用的材料;第四，设置排水层(垫层)，既能排水，也能隔断毛细水，使上升的毛细水也能及时排出。因此，此垫层或下基层应有排除上、下两方来水的作用，应用透水材料;第五，与路面结构排水有关的边沟、渗沟、排水沟等，必须按规范要求设置;第六，各层的强度自上而下逐渐减小，层次较多，虽受力情况较合理，但不同材料过多的层次将会给施工工艺及材料制备带来较大困难，因此，一般层次不宜过多，层间应尽量连续。
随着社会的发展和技术的进步，沥青路面越来越发挥重要的作用。鉴于目前沥青路面病害早期化的特点，在优化完善设计的同时，也要注意加强施工管理、提高现场施工质量，规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。