時(shí)間：2023-02-18 10:54:13
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關(guān)鍵詞：半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1概述
我國90%以上的高等級公路瀝青路面基層和底基層采用半剛性材料。半剛性基層瀝青路面已經(jīng)成為我國高等級公路瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)類型。
在七·五期間，國家組織開展了“高等級公路半剛性基層、重交通道路瀝青面層和抗滑表層的研究”的研究工作，對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性，瀝青面層的開裂機(jī)理、車轍和疲勞、抗滑表層設(shè)計(jì)和應(yīng)用、半剛性基層材料的強(qiáng)度特性和收縮特性，組成設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行了深入的研究工作，提出了較為完整的研究報(bào)告，為高等級公路半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工提供了理論依據(jù)和技術(shù)保證。
由于現(xiàn)行的《柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布于1986年，隨著國家對交通運(yùn)輸業(yè)的日益重視和人們筑路經(jīng)驗(yàn)的不斷提高，一致認(rèn)為1986年版的《柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范》已不能滿足高等級公路半剛性基層瀝青路面的需要。由于對半剛性基層認(rèn)識(shí)不足，使得設(shè)計(jì)結(jié)果具有一定的盲目性，設(shè)計(jì)結(jié)果要么過分保守，要么因路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)而產(chǎn)生早期破壞，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何利用七·五國家攻關(guān)項(xiàng)目取得的成果，結(jié)合近十年來半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際使用效果，提出適合本地區(qū)特點(diǎn)的路面結(jié)構(gòu)，對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的更新和路面實(shí)際使用效果的改善具有重要的意義。根據(jù)江蘇、安徽、浙江高等級公路的實(shí)際，江蘇在鎮(zhèn)江、無錫、蘇州、徐州、連云港共計(jì)4線10段進(jìn)行調(diào)查，安徽在合肥、馬鞍山、淮南三市調(diào)查了3線8段，浙江在嘉興和杭州調(diào)查了2線5段共計(jì)9線23段。調(diào)查的路面結(jié)構(gòu)具有一定的典型性。
2國內(nèi)外研究概況
2.1國外國道主干線基層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
國外國道主干線基層結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：
(1)多數(shù)采用結(jié)合料穩(wěn)定的粒料(包括各種細(xì)粒土和中粒土)及穩(wěn)定細(xì)粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基層，有的國家只用作路基改善層。法國和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基層也用結(jié)合料處治材料。
(2)使用最廣泛的結(jié)合料是水泥和瀝青，石灰使用得較少。此外，還使用當(dāng)?shù)氐牡突钚月牧虾凸I(yè)廢渣，如粉煤灰、粒狀礦渣等。
(3)有的國家用瀝青穩(wěn)定碎石做基層的上層，而且用瀝青做結(jié)合料的結(jié)構(gòu)層的總厚度(面層+基層的上層)常大于20cm。
經(jīng)過幾十年的總結(jié)，國外在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合上雖有所改進(jìn)，但半剛性材料仍是常采用的基層和底基層材料。
2.2國外典型結(jié)構(gòu)示例
國外瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法經(jīng)過幾十年的完善，已經(jīng)提出了比較成熟的設(shè)計(jì)方法，并且許多國家提出了典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，表1給出了法國典型結(jié)構(gòu)一個(gè)范例。
表1
土的等級
交通等級
PF1
PF2
PF3
To(750-2000)
7BB+7BB+25GC+25GC
7BB+7BB+25GC+20GC
7BB+7BB+25GC+25GC
T1(300-750)
8BB+25GC+25GC
8BB+25GC+20GC
8BB+20GC+20GC
T2(150-300)
6BB+25GC+22GC
6BB+22GC+20GC
6BB+20GC+18GC
T3(50-150)
6BB+22GC+20GC
6BB+18GC+18GC
6BB+15GC+15GC
注：(1)交通等級欄下括號內(nèi)的數(shù)值指一個(gè)車道上的日交通量，以載重5t以上的車計(jì)；
(2)PF1，PF2和PF3指土的種類和土基的潮濕狀態(tài)，PF1相當(dāng)于一般的土基；
(3)BB指瀝青混凝土，GC指水泥粒料；
(4)表中數(shù)字單位為cm。
一些國家在高等級公路上實(shí)際采用過的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)見表2。
一些國家在高等級公路上實(shí)際采用過的半剛性基層瀝青結(jié)構(gòu)表表2
國家
瀝青層厚度(cm)
半剛性材料層厚度(cm)
備注
日本
20～30
水泥碎石，30～20
荷蘭
20～26
水泥碎石，40～15
西德
30
貧混凝土，15
另有防凍層
英國
9.5～16.9
貧混凝土，15另
有底基層
瑞典
12.5
水泥粒料
南非
17.5
水泥砂礫，30
西班牙
8
水泥粒料
當(dāng)前的規(guī)定
2.3其它高速公路路面結(jié)構(gòu)
瀝青路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表3
道路名稱
長度
(km)
路面結(jié)構(gòu)
面層(cm)
基層(cm)
底基層(cm)
廣佛路
15.7
4中粒式
5細(xì)粒式
25水泥碎石或
31水泥石屑
25-28水泥土
沈大路
375
4中粒式
5細(xì)粒式
6瀝青碎石
25水泥碎石
京津塘
142.5
5中粒式
6細(xì)粒式
12瀝青碎石
25水泥碎石
30石灰土
京石
14
4中粒式
8瀝青碎石
15二灰碎石
40石灰土
濟(jì)青路
15-18開級配中粒式
38-40二灰碎石
42石灰土
正在建設(shè)的滬寧高速公路路面結(jié)構(gòu)如表4。
表4
標(biāo)段
結(jié)構(gòu)
層
A1
B4
B5
B7
C1
C4
C5
C2
D1
D6
D7
D9
E1
E5
F1
F6
F7
G1
G2
G4
G5
G6
面層
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
基層
30
LFA
30
LFA
25
LFA
25
LFA
40
LFA
38
LFA
30
LFA
20
LFA
18
LFA
20
LFA
20
LFA
底基層
30
LF
30
LFS
33
LS
33
LFS
18
LF
20
LFS
33
LFS
40
LFS
36
FS
40
LFS
40
LFD
注：AC-瀝青面層(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；
LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；
LFS-二灰土，LFD-二灰砂。
國內(nèi)七·五期間修筑的主要幾條試驗(yàn)路的結(jié)構(gòu)、實(shí)體工程及正在建設(shè)的一些高等級公路的結(jié)構(gòu)表明，半剛性基層是瀝青路面最主要的結(jié)構(gòu)類型，同時(shí)，不同設(shè)計(jì)人員所提出的結(jié)構(gòu)組合相差較大，甚至，對同一條路，不同設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)相差也很大。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)提出的適應(yīng)不同地區(qū)的典型結(jié)構(gòu)具有一定的理論意義和實(shí)踐意義。
3路面結(jié)構(gòu)調(diào)查
典型結(jié)構(gòu)調(diào)查要求選擇的路線及路段具有典型性，公路等級要求是二級或二級以上的半剛性基層瀝青路面，施工質(zhì)量達(dá)到一定的水平，或者由專業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)施工任務(wù)。施工質(zhì)量檢查比較嚴(yán)格，如有相應(yīng)的試驗(yàn)路段，盡可能根據(jù)當(dāng)時(shí)試驗(yàn)?zāi)康募霸紲y試數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤調(diào)查。選擇的調(diào)查路段使用年限應(yīng)達(dá)到三年以上，并有一定的交通量。路段應(yīng)包括不同的路基結(jié)構(gòu)(即填控情況)不同的地帶類型，不同的路面結(jié)構(gòu)(含不同材料和不同厚度)，不同的使用狀態(tài)(如完好，臨界和破壞)和不同的交通量。被選擇的路段的基層結(jié)構(gòu)應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，即不是用穩(wěn)定細(xì)粒土或懸浮式石灰土粒料做的基層。路段長度在100～500m之間。為此，浙江、江蘇和安徽分別選擇320國道嘉興段，104國道蕭山段，206國道淮南段，205國道馬鞍山段，合蚌路，312國道鎮(zhèn)江、無錫、蘇州段，310國道新墟段、徐豐線進(jìn)行全面的調(diào)查和測試。
根據(jù)選擇路段的基本情況，本次典型結(jié)構(gòu)調(diào)查路段選擇具有以下特點(diǎn)：
(1)反映了不同地區(qū)，不同的道路修建水平；
(2)反映了不同地區(qū)，不同的路面結(jié)構(gòu)組合類型；
(3)包括了表處，貫入式等一般二級公路采用的結(jié)構(gòu)，也包括了高速公路采用的結(jié)構(gòu)；(4)包括中間夾有級配碎石連結(jié)層的路面結(jié)構(gòu)；
(5)反映了經(jīng)濟(jì)和地區(qū)水平的差異；
(6)包括了不同地區(qū)主要使用的半剛性基層材料。
3.1路段測試內(nèi)容及測試方法
本次路況測試主要包括：外觀、平整度、車轍、彎沉、摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度。外觀測試是裂縫、松散、變形等破壞的定量描述；彎沉由標(biāo)準(zhǔn)黃河車(后軸重10t)及5.4m(或3.6m)彎沉儀測試；摩擦系數(shù)由擺式摩擦系數(shù)測定儀測試；構(gòu)造深度由25ml標(biāo)準(zhǔn)砂(粒徑0.15～0.3mm)攤鋪得；平整度為3m直尺每100m路段連續(xù)測10尺所得統(tǒng)計(jì)結(jié)果；車轍是3m直尺在輪跡帶上所測沉陷深度。
3.2數(shù)據(jù)采集方法
(1)合理性檢驗(yàn)。由于實(shí)測數(shù)據(jù)存在偶然誤差，因此，在進(jìn)行誤差分析之前，須去除觀測數(shù)據(jù)中那些不合理的數(shù)據(jù)，代之以較合理的數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理性檢驗(yàn)。
實(shí)際工作中常用3σ原則和戈氏準(zhǔn)則，3σ原則較近似，戈氏準(zhǔn)則較合理。
(2)代表值的確定。代表值是在最不利情況下可能取得的值：
97.7%的保證率，α取2.0；95%的保證率，α取1.645。
在后面計(jì)算中，代表值確定如下：彎沉??；平整度、車轍為；摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度為X=-1645S。
3.3路面使用品質(zhì)分析
3.3.1平整度
根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，不的道路等級對平整度有不同的要求。但本次調(diào)查結(jié)果表明：各路段的平整度與結(jié)構(gòu)層組合與施工組織狀況有關(guān)。由于選擇路段路面結(jié)構(gòu)使用了瀝青貫入式，瀝青貫入式是一種多孔隙結(jié)構(gòu)，整體性較差，在行車荷載的重復(fù)作用下被再壓實(shí)，導(dǎo)致縱向出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。同時(shí)施工時(shí)各層縱向平整度的嚴(yán)格控制對路面表面平整度控制有十分重要的意義。
3.3.2車轍
瀝青路面車轍是高等級公路重要病害之一。國外設(shè)計(jì)方法中AⅠ法以控制土基頂面壓應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo)，shell設(shè)計(jì)方法則通過分層總和法直接從瀝青面層厚度及面層材料諸方面控制車轍。我國還沒有采用車轍指標(biāo)，作為設(shè)計(jì)控制值，而是通過材料動(dòng)穩(wěn)定度或其它指標(biāo)達(dá)到減少車轍的目的。對半剛性基層瀝青路面，由于土基頂面壓應(yīng)力較小，在重復(fù)荷載作用下土基產(chǎn)生的再壓實(shí)的剪切流動(dòng)引起的。在調(diào)查路段，瀝青貫入式結(jié)構(gòu)由于其級配較差，在重復(fù)荷載作用下極易產(chǎn)生剪切流動(dòng)和再壓實(shí)，同時(shí)其高溫穩(wěn)定性較差，調(diào)查路段車轍量較大。
3.3.3抗滑能力
瀝青路面抗滑性能評價(jià)方法主要是測定面層的摩擦系數(shù)和紋理(構(gòu)造)深度。瀝青面層紋理深度與礦料的抗磨能力(磨光值指標(biāo))和瀝青混合料高溫時(shí)的內(nèi)摩阻力和粘聚力有關(guān)。紋理深度達(dá)到要求必須合理選定礦料級配、瀝青材料滿足高等級道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
調(diào)查路段面層礦質(zhì)材料為石灰?guī)r，磨光值只有37左右，達(dá)不到高等級公路和大于42的要求。面層磨擦系數(shù)普遍較小，不滿足抗滑性要求。
3.4路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
調(diào)查路段經(jīng)過兩年的彎沉及交通量實(shí)測，結(jié)果表明：不同調(diào)查路段由于承受的交通量不同，雖然路面結(jié)構(gòu)相同，但強(qiáng)度系數(shù)不同。因此，只有根據(jù)強(qiáng)度系數(shù)才能判別路面結(jié)構(gòu)是否達(dá)到使用壽命。同時(shí)，有些路段其路面結(jié)構(gòu)組合及厚度明顯不符合設(shè)計(jì)要求或施工質(zhì)量較差，因此必須調(diào)整設(shè)計(jì)厚度及結(jié)構(gòu)組合。
3.5滬寧高速公路無錫試驗(yàn)路綜合調(diào)查
滬寧高速公路無錫試驗(yàn)路段是本次調(diào)查唯一針對高速公路特點(diǎn)的路面結(jié)構(gòu)，通過近三年的運(yùn)行和觀察，對高速公路設(shè)計(jì)與施工提出了許多有益的結(jié)論。
(1)半剛性基層路段彎沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范圍，級配碎石段(X、XⅠ)彎沉為0.122mm和0.135mm，但在裂縫邊緣彎沉值明顯大于沒有裂縫處的彎沉，裂縫邊緣彎沉最大達(dá)20(1/100mm)。因此，在試驗(yàn)路段彎沉絕對值能滿足高速公路強(qiáng)度要求，但必須注意裂縫對半剛性路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響。
(2)路面平整度基本沒有改變，并能滿足要求。
(3)1994年夏季高溫持續(xù)時(shí)間長，對瀝青路面高溫穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。1994年觀測結(jié)果表明，試驗(yàn)路段車轍較1993年基本沒有變化。
(4)路表面在行車碾壓作用下，行車帶滲水很小或根本不滲水。
(5)從路面構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)二方面分析，面層摩擦系數(shù)較1993年減少約(9～14)，在1993年新鋪路段，摩擦系數(shù)從65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分別減少到35.4和32.0，減少約30。對同一級配來說，LH-20Ⅰ’玄武巖徑一年行車碾壓后的摩擦系數(shù)值比行車碾壓二年后砂巖(LH-20Ⅰ’)的摩擦系數(shù)值還要小，說明玄武巖的抗摩擦能力小于砂巖。對LK-15A加鋪層段，LK-15A段的摩擦系數(shù)LH-20Ⅰ’加鋪層路段摩擦系數(shù)大。
(6)對比英國產(chǎn)摩擦系數(shù)儀，英國產(chǎn)摩擦儀測試結(jié)果較國產(chǎn)摩擦儀增大范圍是：(16.6～23.65)平均約21.0，其回歸關(guān)系式為
f上=1.13×f東+16.9。
式中：f上為上海測試值；f東為東南大學(xué)測試值。
(7)半剛性路面裂縫較為嚴(yán)重，經(jīng)二年運(yùn)行，裂縫間距寬約為70～90m，窄的約為15～25m。裂縫寬度在1～10mm之間。而在''''層的開裂是面層開裂的主要原因。
3.6調(diào)查路段綜合結(jié)論
(1)本次調(diào)查涉及高速公路結(jié)構(gòu)，一級公路、二級公路，因此，調(diào)查工作可靠，對提出典型結(jié)構(gòu)具有指導(dǎo)意義。
(2)調(diào)查路段路面結(jié)構(gòu)有許多貫入式結(jié)構(gòu)。雖然這種結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不好，但調(diào)查結(jié)果表明，由半剛性材料引起的反射裂縫也相應(yīng)減少。
(3)對高速公路路面結(jié)構(gòu)，面層厚度12～16cm，基層底基層厚度50～60cm。
(4)對一級公路路面結(jié)構(gòu)，面層厚度8～12cm，基層底基層總厚度40～55cm1。
(5)對二級公路路面結(jié)構(gòu)，面層厚度6～10cm，基層底基層厚度35～45cm。
4土基等級劃分
土基是影響瀝青路面結(jié)構(gòu)承載能力、結(jié)構(gòu)層厚度和使用性能的重要因素。土基的強(qiáng)弱直接影響路表彎沉值的大小和瀝青路面使用壽命的長短。路面力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，瀝青路面的回彈彎沉值絕大部分是由土基引起的。合理劃分土基等級，保證土基施工質(zhì)量對路面彎沉控制有重要的意義。
《柔規(guī)》規(guī)定土基必須處于中濕狀態(tài)以上，Eo的建議值根據(jù)土的相對含水量及土質(zhì)確定。實(shí)際上，土基的回彈模量(Eo)值隨土的特性、密實(shí)度、含水量、路基所處的干濕狀態(tài)以及加荷方式和受力狀態(tài)的變化而變化。土基回彈模量Eo值規(guī)定以30徑剛性承載板在不利季節(jié)測定、在現(xiàn)場測定。柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范中的Eo建議表，就是根據(jù)全國各地舊路上不利季節(jié)在路面完好處，分層得出E1，E0，并在土基測點(diǎn)中心鉆孔取土測ρd、WWP，同時(shí)用手鉆在板旁取W校正，得出80cm范圍內(nèi)的平均值，整理得出EP的建議值。該表采用6g錘的液限值，現(xiàn)改用100g錘測定液限。
如果用相對含水量確定土基的回彈模量，對重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，可將原建議值提高30%。如華東地區(qū)中濕狀態(tài)土基加強(qiáng)彈模量最小值23MPa。則高等級公路路基的回彈模量最小值為23×1.3=30MPa這再一次證明土基回彈模量低限取30MPa是合理的。如果路基回彈模量最小值達(dá)不到要求，要求采取某種處治方法進(jìn)行處治。
第二種確定土基回彈模量的方法是通過壓實(shí)度和土的稠度來計(jì)算土基的回彈模量。對比土的相對含水量與稠度的關(guān)系曲線，當(dāng)Wc=1.0，0.75和0.50時(shí)，相當(dāng)于地下水對路基濕度影響有關(guān)的臨界高度的分界相對含水量W1、W2、W3，即當(dāng)Wc＜0.5時(shí)，相當(dāng)于過濕狀態(tài)，Wc=0.5～0.75時(shí)，相當(dāng)于潮濕狀態(tài)，Wc=0.75～1.00時(shí)，相當(dāng)于中濕狀態(tài)，Wc＞1.00時(shí)，相當(dāng)于處于干燥狀態(tài)。
土基強(qiáng)度等級劃分結(jié)果表明：必須使土基處中濕成干燥狀態(tài)，否則要作適當(dāng)處理。如果根據(jù)CBR確定土基回彈模量，則第三種方法根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，用E0=6.4CBR確定土基回彈模量值。
綜上所述，土基強(qiáng)度等級劃分為S1、S2、S3三個(gè)等級與各參數(shù)間相互關(guān)系見
表5
土基強(qiáng)度等級表5
土基強(qiáng)度等級
回彈模量范圍(MPa)
承載比范圍(CBR)
S1
30～45
4.5～7.0
S2
45～65
7.0～10.0
S3
＞65
＞10.0
5交通量等級的劃分
影響一條公路的交通量的因素既多又復(fù)雜，每個(gè)因素的不確定性又較大。因此，不可能較準(zhǔn)確地知道公路開放時(shí)的平均日交通量，也不可能較可靠地確定交通組成和各自的平均年增長率。其結(jié)果是實(shí)際交通量與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)估的交通量有很大差異。
5.1高等級公路交通量取值范圍
高等級公路泛指二級汽車專用道以上的公路，二級汽車專用道第一年日平均當(dāng)量次最小值一般為500，如以8%的增長率增長，15年累計(jì)作用次，對于小于該作用次數(shù)的公路將不作高等級公路處理。對高速公路而言，通行能力(混合交通)應(yīng)大于25000輛/日，標(biāo)準(zhǔn)軸次一般為6000～8000輛/日，因而，若以5%的增長率增長，5年最大累計(jì)作用次數(shù)一般為15～1806次左右。
5.2劃分辦法及具體結(jié)果
交通等級劃分將以累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)對容許彎沉的均等影響為依據(jù)進(jìn)行劃分。交通量等級劃分結(jié)果見表6。
交通等級劃分結(jié)果表6
等級
標(biāo)準(zhǔn)
T1
T2
T3
T4
累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次(次)
第一年日平均當(dāng)
量軸次(次)
＜500
500～800
800～1200
＞1200
注：第一年日平均當(dāng)量軸次由標(biāo)準(zhǔn)累計(jì)作用次數(shù)計(jì)算得，設(shè)計(jì)年限取為15年，增長率取為8%，
且以單車道計(jì)。
6典型結(jié)構(gòu)圖式
6.1典型結(jié)構(gòu)推薦的基本原則
結(jié)合結(jié)合調(diào)查路段的路面結(jié)構(gòu)和實(shí)際的使用狀況，以及國內(nèi)外半剛性基層瀝青路面實(shí)體工程設(shè)計(jì)成果，半剛性基層瀝青路面的承載能力主要依靠半剛性基層。因此承載能力改變時(shí)主要通過改變基層的厚度來實(shí)現(xiàn)。瀝青面層的厚薄主要考慮道路等級(交通量)的影響，為此，可得出半剛性基層瀝青路面典型結(jié)構(gòu)瀝青面層、基層、底基層厚度改變的基本原則。
(1)瀝青面層總厚度控制在6～16cm。對相同交通等級，不同的路基等級，基層(或底基層)厚度不同，不同的交通等級，相同的土基等級改變?yōu)r青面層的厚度。
(2)基層(或底基層)厚度變化盡可能考慮施工因素，即施工作業(yè)次數(shù)最小。
(3)不同的交通等級，主要改變基層或底基層的厚度，并且綜合考慮造價(jià)因素。
(4)材料選擇應(yīng)結(jié)合華東片區(qū)實(shí)際，基層采用二灰碎石和水泥穩(wěn)定粒料，底基層則采用石灰土和二灰土(二灰)
(5)為減少面層開裂，推薦結(jié)構(gòu)提出采用級配碎石過渡層。
6.2半剛性基層瀝青路面典型結(jié)構(gòu)
根據(jù)參數(shù)分析，推薦的基本原則及國內(nèi)外路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，對半剛性基層瀝青路面共推薦60種典型結(jié)構(gòu)，供有關(guān)單位設(shè)計(jì)時(shí)直接選用，表7是其中之一。
重交通道路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)圖表7
交通量
土基強(qiáng)度
等級
T1
T2
T3
T4
S1
8～10AC
20LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
35LFS
12～14AC
20LFGA
37LFS
14～16AC
20LFGA
40LFS
S2
8～10AC
18LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
30LFS
12～14AC
20LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
35LFS
S3
8～10AC
20LFGA
20LFS
10～12AC
18LFGA
30LFS
12～14AC
18LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
32LFS
注：AC——瀝青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。
6.3構(gòu)推薦和驗(yàn)算的幾點(diǎn)說明
(1)瀝青面層厚度在8～15cm之間，這主要根據(jù)調(diào)查結(jié)果及我國道路建設(shè)的現(xiàn)狀和水平。
(2)基層和底基層的厚度充分反映了結(jié)構(gòu)的受力特性和結(jié)構(gòu)層的經(jīng)濟(jì)合理性要求。
(3)推薦的底基層厚度在三種驗(yàn)算方法計(jì)算厚度之間，并反映了當(dāng)前我國路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀和水平。
(4)基層采用二灰碎石或水泥穩(wěn)定粒料。由材料的變形特性的分析(見第8節(jié))可知，水泥穩(wěn)定粒料干縮、溫縮系數(shù)均大于二灰碎石，從減少開裂的角度以而言，建議優(yōu)先選用二灰碎石。
(5)從施工最小工序數(shù)，公路投資最小的角度，盡可能通過改變底基層厚度
來滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。
7結(jié)論
本課題通過對3省9線22段及滬寧高速公路無錫試驗(yàn)段(11000m)的調(diào)查、測試、分析和總結(jié)，提出高等級公路半剛性基層瀝青路面典型圖及其它注意事項(xiàng)。
主要結(jié)論如下：
(1)詳細(xì)、全面地分析了國內(nèi)外高等級公路瀝青路面采用半剛性材料作基層或底基層的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步說明在現(xiàn)階段半剛性基層瀝青路面仍是高等級公路路面的主要結(jié)構(gòu)類型。
(2)調(diào)查路段結(jié)構(gòu)及功能狀況表明：瀝青貫入式結(jié)構(gòu)不宜作為高等級公路瀝青路面的某一結(jié)構(gòu)層，但瀝青貫入式結(jié)構(gòu)對減少反射裂縫有益；石灰?guī)r不能用作高等級公路瀝青路面上面層，否則不能保證抗滑要求；必須采用中粒式瀝青混凝土作為瀝青路面上面層，且其孔隙率應(yīng)在3～6%的范圍之內(nèi)；裂縫問題是半剛性基層瀝青路面十分重要的問題，它直接影響路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用性能及滲水狀況；級配碎石有利于延緩反射裂縫的產(chǎn)生；南方地區(qū)，半剛性基層的收縮與溫縮而形成的反射裂縫是瀝青路面裂縫產(chǎn)生的主要原因。
(3)結(jié)合調(diào)查結(jié)果、室內(nèi)試驗(yàn)及理論分析提出了土基模量分級及土基模量的三種確定方法，即野外承載板、CBR及現(xiàn)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范取值放大30%。
(4)室內(nèi)通過CBR試驗(yàn)及彈性模量試驗(yàn)，提出了CBR與E0的關(guān)系，即E0=6.4CBR
(5)根據(jù)調(diào)查結(jié)果及強(qiáng)度驗(yàn)算，提出了瀝青路面典型結(jié)構(gòu)圖，選擇典型結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)根據(jù)土基、交通量狀況及路面使用材料確定典型結(jié)構(gòu)。
1瀝青路面結(jié)構(gòu)的透層技術(shù)應(yīng)用功效
①合理連接瀝青路面的不同施工結(jié)構(gòu)層。按照高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層之間的接觸面應(yīng)為安全性連接系統(tǒng)。因此，借助瀝青透層的應(yīng)用，原本粘結(jié)力不強(qiáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)瀝青層與非瀝青層之間將建立更緊密的結(jié)合，極大地改善了路面各結(jié)構(gòu)層的整體性，也可有力避免各結(jié)構(gòu)層之間出現(xiàn)的滑移安全隱患。②液體瀝青的在結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)程度不一的滲入作用后，將直接填充基層結(jié)構(gòu)中的孔隙或集料間隙，使得各空隙直接封閉，避免雨水滲入存留加重基層侵蝕軟化，可有效提升基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。③高速公路的半剛性基層常要經(jīng)碾壓、灑水養(yǎng)生等處理，其間可致大量粉塵飛揚(yáng)，可能加重細(xì)集料與粗骨料之間的不結(jié)合問題。透層的應(yīng)用能夠穩(wěn)定浮塵，并加強(qiáng)粉塵與粗骨料層間的結(jié)合，降低軟弱結(jié)構(gòu)層的出現(xiàn)。④瀝青透層的應(yīng)用，可在基層均勻鋪就防塵保護(hù)瀝青層，在提高基層表面強(qiáng)度的同時(shí)增加抗摩擦力，避免基層結(jié)構(gòu)的開裂等事故發(fā)生。
2高速公路的瀝青透層施工技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵要點(diǎn)
（1）設(shè)施準(zhǔn)備透層施工要按工藝要求來準(zhǔn)備合理的施工設(shè)備，提前備好試驗(yàn)檢測儀器、液態(tài)瀝青調(diào)制設(shè)備、灑布設(shè)備等物品，并對所有設(shè)施設(shè)備進(jìn)行試用檢驗(yàn)，確保設(shè)備的性能良好。（2）材料選擇常規(guī)以透層油為透層材料，液體石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等都能作為透層材料，透層油的選擇需參考基層類型，同時(shí)還應(yīng)掌握不同透層油的性能優(yōu)缺點(diǎn)。液體石油瀝青即汽油、柴油、煤油等石油產(chǎn)品，經(jīng)必要處理并混合瀝青材料而成，屬于目前瀝青路面應(yīng)用最廣的透層油。大量理論研究與工程實(shí)踐證實(shí)，只有混合瀝青與石油兩種化學(xué)物質(zhì)才能發(fā)揮更好的滲透效果，滲透深度越大則瀝青路面的生命周期越長。乳化瀝青顧名思義就是固態(tài)瀝青經(jīng)高溫乳化后形成，整個(gè)生產(chǎn)過程涉及更多化學(xué)原理與機(jī)械操作，因而更加復(fù)雜。煤瀝青在日常工程中并不多見，原因在于煤瀝青毒性較重?？偟膩砜?，三種透層油的滲透效果由高到低排位依次為：煤瀝青、液體石油瀝青、乳化瀝青。（3）澆灑操作高速公路的路基施工完成后，路面瀝青透層可選在基層上表面養(yǎng)護(hù)水分變干后，以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)瀝青機(jī)對接。當(dāng)然，基層上表面的養(yǎng)護(hù)水分不能過于蒸發(fā)干燥，否則還需認(rèn)真清掃和擦拭表面。公路路基若短時(shí)間內(nèi)完成，需要積極完成異物清掃并淋灑水分進(jìn)行濕潤，等水分晾干后再予以透層施工。透層澆灑工作前，各種建筑構(gòu)造物應(yīng)要求施工人員加強(qiáng)安全保護(hù)。瀝青路面的瀝青透層灑布后，理想狀態(tài)就是保持液態(tài)物質(zhì)不隨意流淌，且應(yīng)直至滲透基層深處。
3瀝青路面的透層技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析
3.1工程實(shí)例基本情況。某高速公路第二標(biāo)段全長23Km，其中公路施工工程量設(shè)計(jì)為：上面層為改性瀝青馬蹄脂施工；中面層為改性瀝青混凝土施工；下面層為瀝青混凝土施工；底基層為水泥穩(wěn)定碎石施工，并設(shè)計(jì)有低劑量的水泥碎石處治層。該路段路基以整體、分離式相互結(jié)合來完成設(shè)計(jì)施工，整體路基26m寬，分離路基單幅寬13m。整條高速公路的設(shè)計(jì)車速達(dá)到100km/h。在某施工樁號處，要求在20cm水泥穩(wěn)定碎石基層上表面頂面組織開展透層技術(shù)施工。該工程中所用到的瀝青透層材料中，以高滲透乳化瀝青作透層油，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測定，該透層油完全滿足JTGF40-2004規(guī)范中的質(zhì)量要求。下表即為技術(shù)指標(biāo)：3.2瀝青路面透層施工的方法要求。（1）施工前的準(zhǔn)備工作完成各材料的入場試驗(yàn)，嚴(yán)格落實(shí)材料的達(dá)標(biāo)合規(guī)；完成施工設(shè)施設(shè)備以及機(jī)械裝置的檢查保養(yǎng)與試運(yùn)行，確保配件充足、性能良好，認(rèn)真確認(rèn)瀝青灑布車的整體情況，標(biāo)定噴灑量；完成水泥穩(wěn)定碎石基層上表面的清洗，先用竹帚整體清掃，后用鼓風(fēng)機(jī)吹盡浮灰，最后以高壓水完成沖洗。（2）透層乳化瀝青的噴灑噴灑前應(yīng)指定專人測定乳化瀝青用量，調(diào)用智能型瀝青灑布車完成一次性液態(tài)瀝青的澆灑，并以人工方式補(bǔ)噴遺漏點(diǎn)，控制噴灑量，一旦出現(xiàn)過量情況則需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾壓；噴灑透層油后注意加強(qiáng)現(xiàn)場檢查，避免有車輛等機(jī)械設(shè)備行動(dòng)所造成的油皮現(xiàn)象，而對透層油滲透深度不達(dá)標(biāo)處，還需積極采取措施進(jìn)行整改。（3）加強(qiáng)行動(dòng)管制提高透層穩(wěn)定性透層施工完成后的養(yǎng)護(hù)成型期間，現(xiàn)場應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的行動(dòng)管制，特別要求車輛與行人不得入內(nèi)破壞。行動(dòng)管制需要施工人員與項(xiàng)目管理的經(jīng)理部門進(jìn)行溝通并緊急協(xié)商出臺(tái)行動(dòng)管制方案，重點(diǎn)限制交通，以確保施工養(yǎng)護(hù)成型時(shí)間足夠。施工方應(yīng)在現(xiàn)場增設(shè)斷道通知，并設(shè)反光標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識(shí)。3.3瀝青路面透層技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量檢查檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
4結(jié)束語
高速公路每日所承受的車輛荷載量十分巨大，因而需要不斷提升公路整體性能，需要增加路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。瀝青路面透層施工技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用，應(yīng)靈活挖掘透層結(jié)構(gòu)之功用，正確認(rèn)清透層瀝青材料的技術(shù)性能，不斷由專業(yè)人員研究和探索在選材、施工應(yīng)用等方面的方法，才能創(chuàng)造更可靠的高速公路系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
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[2]翟永強(qiáng).淺談高速公路路面透層瀝青施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技,2011,34(3):35-36.
1．1綜合排水設(shè)計(jì)的原則在對瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要做好路面排水設(shè)計(jì)，這樣可以延長路面的耐久性，也可以增強(qiáng)路面的承載能力。南方地區(qū)，由于夏季雨水比較多，如果路面排水設(shè)計(jì)存在漏洞，很容易造成路面積水問題。另外，設(shè)計(jì)人員還要合理布局道路周圍的排水設(shè)施，需要充分考慮路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。另外，在進(jìn)行路面改建施工時(shí)，也需要結(jié)合實(shí)際，對道路排水系統(tǒng)進(jìn)行更改，提高路面的防滲性以及路基的承載能力，使瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)更加優(yōu)質(zhì)。
1．2增加路面結(jié)構(gòu)層功能性的原則瀝青路面是道路施工中常見的類型，瀝青這種材料的性能比較強(qiáng)，在設(shè)計(jì)其層面結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意提高路面的抗滑性以及耐磨性，還要提高路面結(jié)構(gòu)的抗剪性以及抗拉能力。由于道路暴露在外界環(huán)境中，所以自然氣候因素以及車載作用力對其質(zhì)量影響比較大，如果面層材料的強(qiáng)度不高，粘結(jié)力不強(qiáng)，則會(huì)影響路面的整體質(zhì)量，還會(huì)影響其功能的發(fā)揮。面層的等級越高，其承受車載的能力則越強(qiáng)。在城市快速路以及一級公路設(shè)計(jì)中，由于交通量比較大，所以設(shè)計(jì)人員需要增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)層的功能，要選擇優(yōu)質(zhì)的施工材料，提高混凝土面層的質(zhì)量。瀝青結(jié)構(gòu)層一般是由細(xì)粒式瀝青混凝土作為表面層，中、粗粒式瀝青混凝土作為中下面層構(gòu)成，既可有效防水又可保證強(qiáng)度，所以，優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)，應(yīng)注意確保路面的剛度以及穩(wěn)定性。
2瀝青路面結(jié)構(gòu)組合類型之間的影響
2．1各結(jié)構(gòu)層荷載應(yīng)用分布特點(diǎn)路面在投入使用后，其各個(gè)結(jié)構(gòu)層會(huì)受到荷載作用力的影響，而且荷載的大小隨道路結(jié)構(gòu)層的深度而遞減，在不同的層面中，需要應(yīng)用不同的施工材料，這些材料的強(qiáng)度會(huì)隨道路結(jié)構(gòu)層的深度而減小。所以，在設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，需要以強(qiáng)度自上而下的遞減方式進(jìn)行組合，這種組合類型在瀝青路面設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，而且收到了較好的效果。在對路面基層進(jìn)行施工時(shí)，要充分利用施工材料，按照就近的原則多利用當(dāng)?shù)夭牧?，這樣有助于降低工程造價(jià)。在對瀝青路面的組成材料以及構(gòu)件進(jìn)行重新組合時(shí)，要分析材料強(qiáng)度隨深度的變化規(guī)律，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)層之間的模量相差較大時(shí)，要注意控制結(jié)構(gòu)層間的拉應(yīng)力，如果其差值超過材料的承受范圍，則可能出現(xiàn)瀝青路面結(jié)構(gòu)層斷裂的問題。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，土基與基層的模量之比需要控制在0．08～0．40之間，而基層與面層回彈模量之比需要控制在0．3，道路設(shè)計(jì)人員，在對瀝青路面結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要避免出現(xiàn)拉應(yīng)力過大的問題，要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)層，選擇不同的材料，只有掌握好各結(jié)構(gòu)層材料變化規(guī)律，才能設(shè)計(jì)出最佳的組合方案。
2．2各結(jié)構(gòu)層特性以及相互影響瀝青路面結(jié)構(gòu)是由多種材料構(gòu)成，在不同的層面上，需要應(yīng)用不同的施工材料，這樣材料的強(qiáng)度以及影響有一定差異。在組合的過程中，要注意其相互之間的影響，消除各結(jié)構(gòu)層特性的不利因素，并采用有限的措施，對結(jié)構(gòu)層組合類型進(jìn)行限制。在瀝青混凝土道路工程中，經(jīng)常會(huì)用到石灰以及水泥這類材料，其受溫度影響比較大，如果施工工藝存在漏洞，會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)大量的裂縫現(xiàn)象，所以，設(shè)計(jì)人員需要采取有效的措施降低基層材料的收縮問題，可以增加細(xì)料含量，還可以增大結(jié)合料的劑量，從而降低反射裂縫出現(xiàn)的概率。設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)增加面層厚度、設(shè)置瀝青碎石緩沖層、設(shè)置應(yīng)力消散層或吸收層等;在潮濕的粉土或粘性土路基上，不宜直接鋪筑碎(礫)石等粗顆粒材料。必要時(shí)可在路基頂面設(shè)土工布隔離層，以防止相互摻雜而污染基層，或?qū)е逻^大變形而使面層損壞。層間結(jié)合應(yīng)盡量緊密，避免產(chǎn)生滑移，以保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力分布的連續(xù)性。瀝青面層與半剛性基層或粒料層之間應(yīng)設(shè)置透層瀝青，根據(jù)施工條件如多層瀝青層次能否連續(xù)施工、施工期內(nèi)是否多雨等采取相應(yīng)的層間結(jié)合措施。
3結(jié)語
【關(guān)鍵詞】重載交通；瀝青路面；軸載換算；設(shè)計(jì)方法
當(dāng)前許多瀝青路面在通車時(shí)間不長就出現(xiàn)裂縫、車轍等早期損壞，而車輛嚴(yán)重超載是造成早期破壞的重要原因。為此，有必要深入研究重載交通瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文先從重載瀝青路面設(shè)計(jì)存在的問題入手，研究了重載瀝青路面標(biāo)準(zhǔn)軸載、軸載換算方法，并提出適用于重載道路的瀝青路面設(shè)計(jì)。
1 重載交通瀝青路面設(shè)計(jì)存在的問題
我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)方法均以常規(guī)荷載為依據(jù)，僅適用于軸重 以下的情況，而大于 時(shí)尚未提及，將現(xiàn)行方法用于超載路面設(shè)計(jì)，從工程結(jié)構(gòu)的安全性而言是不能容許的。目前瀝青路面的設(shè)計(jì)存在以下差異：
（1）軸載等效換算。規(guī)范規(guī)定，軸載等效換算公式適用 以下軸載。（2）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。普通瀝青路面以路表彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)，以層底拉應(yīng)力為驗(yàn)算指標(biāo)，并沒有車轍指標(biāo)。（3）材料性質(zhì)。當(dāng)軸載很大時(shí)，材料非線性的影響非常顯著。
2 重載交通瀝青路面標(biāo)準(zhǔn)軸載
2.1 重載交通標(biāo)準(zhǔn)軸重
根據(jù)重載交通調(diào)查，大部分超載車輛在12～13t之間，雙聯(lián)軸一般超載達(dá)到20～30t，按單軸計(jì)算，軸重在10～15t范圍內(nèi)，所以建議設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重取13t。
2.2 重載交通瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
對于超重載道路，其半剛性基層為承重層，多采用二灰碎石或水泥穩(wěn)定碎石等材料。重載瀝青路面上車轍也是主要的破壞形式。建議對于重載交通，采用瀝青面層的車轍和土基頂面壓應(yīng)變作為預(yù)防車轍破壞的設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3 重載交通瀝青路面軸載換算方法研究
3.1 軸載換算方法的基本原則
不同軸載作用次數(shù)的換算應(yīng)遵循等效破壞原則，即同一路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達(dá)到相同的疲勞損壞。因此，以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)遵循彎沉等效原則。
3.2 以路表彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)的軸載換算方法
路表彎沉隨軸重的增加呈冪函數(shù)增長。假設(shè)軸重 作用下，路表彎沉分別為 ，可以得出：
（3.1）
現(xiàn)行規(guī)范可以得到設(shè)計(jì)彎沉值 的計(jì)算公式如下：
（3.2）
式中， 為公路等級系數(shù)， 為面層類型系數(shù)， 為基層類型系數(shù)。
式3.2為設(shè)計(jì)彎沉的壽命為 ，故可以得到不同軸載的設(shè)計(jì)彎沉值比為：
（3.3）
由式3.1得到不同軸載的設(shè)計(jì)彎沉值比為：
（3.4）
聯(lián)立式3.3和式3.4得到：
（3.5）
式中 為彎沉等效軸載換算指數(shù)。當(dāng)軸載大于 時(shí)，等效換算指數(shù)取 ；而小于 時(shí)，仍按規(guī)范取值為 。
4 重載交通瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究
對于超重載車輛較多的道路，按額定荷載進(jìn)行路面設(shè)計(jì)，很難滿足使用壽命的要求。若按最大超載設(shè)計(jì)，會(huì)使路面過厚而不經(jīng)濟(jì)。因此有必要在交通特性及軸載換算方法研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地提出適合于重載道路的瀝青路面設(shè)計(jì)方法。
4.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
重載瀝青路面設(shè)計(jì)應(yīng)采用多指標(biāo)體系，包括路表彎沉、整體性基層和底基層的層底拉應(yīng)力。因此仍以設(shè)計(jì)彎沉值作為路面厚度設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)，以半剛性基層和底基層層底彎拉應(yīng)力、土基頂面壓應(yīng)變和瀝青面層的車轍作為檢驗(yàn)指標(biāo)，對最大軸載進(jìn)行半剛性基層和底基層極限彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。設(shè)計(jì)彎沉仍采用下式：
（4.1）
4.2 交通參數(shù)
路面設(shè)計(jì)時(shí)，需采集交通量和軸載等數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)計(jì)算。
（1）交通資料：設(shè)計(jì)使用期內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù) ，則有：
（4.2）
（2）使用期內(nèi)年平均當(dāng)量軸次增長率：首先估計(jì)一般車輛和重載車輛的增長率，來計(jì)算年平均當(dāng)量軸次增長率 。
（3）標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算：對于 以下軸載，按照規(guī)范進(jìn)行彎沉和彎拉應(yīng)力等效軸載換算。對于 以上軸載，通過等效軸載換算公式：
（4.3）
土基頂面壓應(yīng)變等效軸載換算公式為：
（4.4）
彎拉應(yīng)力等效軸載換算公式為：
（4.5）
車轍等效軸載換算公式為：
（4.6）
式中， 為標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次， 為換算車型各級軸載作用次數(shù)， 為標(biāo)準(zhǔn)軸載， 為換算車型各級軸載， 和 為軸數(shù)系數(shù)， 和 為輪組系數(shù)。
4.4 重載瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)和厚度計(jì)算
需要測定土基回彈模量，對土基回彈模量乘以0.8～0.9的折減系數(shù)。通過對重載道交通特性、材料性能及使用狀況分析，擬定幾種結(jié)構(gòu)組合供重載路面設(shè)計(jì)參考。利用彈性層狀體系理論確定路面厚度，進(jìn)行重載瀝青路面設(shè)計(jì)。
重載路面推薦結(jié)構(gòu)
4.5 設(shè)計(jì)步驟
根據(jù)前文的研究并參考規(guī)范，可歸納出重載瀝青路面設(shè)計(jì)步驟為：
（1）交通資料的收集。交通資料包括：初始年日平均交通量和軸載譜、超載方式和超載規(guī)律、歷年交通量及交通組成、方向分配系數(shù)、車道分配系數(shù)、軸載年平均增長率等，判斷是否適用于重載路面設(shè)計(jì)方法。若適用，利用研究結(jié)果進(jìn)行軸載換算及使用年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次的計(jì)算，最后計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉。
（2）收集資料，并結(jié)合原有路面的使用及破壞情況，選擇適于重載道路的材料并初擬路面結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)測定各結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度等設(shè)計(jì)參數(shù)。
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度，并進(jìn)行半剛性基層、底基層容許彎拉應(yīng)力、極限彎拉應(yīng)力驗(yàn)算及土基頂面容許壓應(yīng)變和瀝青面層車轍驗(yàn)算。若不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，然后重新進(jìn)行計(jì)算。
5 結(jié)論
我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)方法是以常規(guī)荷載為依據(jù)的，對于超重載交通，規(guī)范尚未提及，以致造成路面結(jié)構(gòu)的早期破壞。在重載瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可采用多指標(biāo)體系，包括路表彎沉、整體性基層和底基層的層底拉應(yīng)力等。通過重載交通路面設(shè)計(jì)方法研究，延長路面的使用壽命，大大提高通行能力。
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【關(guān)鍵詞】公路工程；瀝青路面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；影響因素；應(yīng)用
路面設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過合理的設(shè)計(jì)方法使得道路在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)能夠提供安全、舒適、快捷的服務(wù)。然而，目前我國高速公路瀝青路面普遍存在著初、早期破壞，且主要破壞型式同上個(gè)世紀(jì)90年代以前輕交通狀況下相比已發(fā)生了一定的變化。過去，瀝青路面損壞主要包括龜裂、車轍、低溫開裂等，這也是路面設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)控制的損壞類型。但是，隨著路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高和路面損壞期的提前，這些傳統(tǒng)損壞出現(xiàn)得越來越少，有些已經(jīng)不再出現(xiàn)，而目前出現(xiàn)的損壞，不論是其形態(tài)還是原因都十分不同。所以，按照傳統(tǒng)理論來加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)是沒有效果的，甚至有時(shí)還適得其反。
一、公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素
在柔性基層、半剛性基層上，進(jìn)行相應(yīng)厚度瀝青混合料的鋪筑，這種面層路面結(jié)構(gòu)為瀝青路面。瀝青路面設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵循施工要求及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文及氣候等情況進(jìn)行施工，同時(shí)與當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切結(jié)合，確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性與合理性，進(jìn)而對交通荷載及環(huán)境因素進(jìn)行有效承受，在預(yù)定使用期限內(nèi)對各級公路的承載能力、耐久性、舒適性及安全性要求加以滿足。按照當(dāng)?shù)貙?shí)際情況與規(guī)范要求與各種材料的具體特性，在設(shè)計(jì)過程中面層選用瀝青混凝土材料，選用水泥煤灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石、天然砂礫等材料作為基層與底基層施工材料。
1、平整度
根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，不的道路等級對平整度有不同的要求。但本次調(diào)查結(jié)果表明：各路段的平整度與結(jié)構(gòu)層組合與施工組織狀況有關(guān)。由于選擇路段路面結(jié)構(gòu)使用了瀝青貫入式，瀝青貫入式是一種多孔隙結(jié)構(gòu)，整體性較差，在行車荷載的重復(fù)作用下被再壓實(shí)，導(dǎo)致縱向出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。同時(shí)施工時(shí)各層縱向平整度的嚴(yán)格控制對路面表面平整度控制有十分重要的意義。
2、車轍
瀝青路面車轍是高等級公路重要病害之一。國外設(shè)計(jì)方法中AⅠ法以控制土基頂面壓應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo)，shell設(shè)計(jì)方法則通過分層總和法直接從瀝青面層厚度及面層材料諸方面控制車轍。我國還沒有采用車轍指標(biāo)，作為設(shè)計(jì)控制值，而是通過材料動(dòng)穩(wěn)定度或其它指標(biāo)達(dá)到減少車轍的目的。對半剛性基層瀝青路面，由于土基頂面壓應(yīng)力較小，在重復(fù)荷載作用下土基產(chǎn)生的再壓實(shí)的剪切流動(dòng)引起的。在調(diào)查路段，瀝青貫入式結(jié)構(gòu)由于其級配較差，在重復(fù)荷載作用下極易產(chǎn)生剪切流動(dòng)和再壓實(shí)，同時(shí)其高溫穩(wěn)定性較差，調(diào)查路段車轍量較大。
3、抗滑能力
瀝青路面抗滑性能評價(jià)方法主要是測定面層的摩擦系數(shù)和紋理（構(gòu)造）深度。瀝青面層紋理深度與礦料的抗磨能力（磨光值指標(biāo)）和瀝青混合料高溫時(shí)的內(nèi)摩阻力和粘聚力有關(guān)。紋理深度達(dá)到要求必須合理選定礦料級配、瀝青材料滿足高等級道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
二、公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用
作為整個(gè)公路工程建設(shè)的重要組成部分，路面設(shè)計(jì)是否合理將直接影響到公路工程施工的整體質(zhì)量。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中其核心參數(shù)為路面材料的回彈模量、劈裂強(qiáng)度等，這些參數(shù)的選用將對路面設(shè)計(jì)的成敗造成直接的影響，為此必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行各個(gè)參數(shù)的選用。
1、設(shè)計(jì)指標(biāo)。設(shè)計(jì)指標(biāo)是以彎沉值為控制指標(biāo)，彎拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算校核。整體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)用路表容許彎沉值來設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)。對于高速公路、一二級公路、瀝青面層等必須進(jìn)行層底的抗拉驗(yàn)算，瀝青混合面料層的城市道路還需進(jìn)行抗剪驗(yàn)算。
2、參數(shù)的選取和確定。計(jì)算分析中的標(biāo)準(zhǔn)軸載采用上述理論基礎(chǔ)中的BZZ-100為標(biāo)準(zhǔn)值，換算公式采用林繡賢《軸載換算公式的研究》成果中表述的以軸載比表達(dá)的公式進(jìn)行軸載換算，該公式的提出是以彎沉等效和底層拉應(yīng)力等效為基本原則，以多層彈性理論為基礎(chǔ)，分析軸載和彎沉、拉應(yīng)力之間的關(guān)系，并結(jié)合實(shí)際的實(shí)測情況（彎沉、疲勞試驗(yàn)、直槽測試等）進(jìn)行對比、驗(yàn)證而提出的。表征材料剛度和強(qiáng)度的指標(biāo)分別是材料模量和抗拉應(yīng)力，彎沉值、拉應(yīng)力指標(biāo)均用靜態(tài)抗壓回彈模量計(jì)算，抗拉強(qiáng)度由圓柱的劈裂試驗(yàn)確定，靜態(tài)抗壓回彈模量通過抗拉強(qiáng)度來確定。完善設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。針對出現(xiàn)的一些設(shè)計(jì)指標(biāo)問題，相關(guān)的研究已經(jīng)非常成熟，可以通過引進(jìn)相關(guān)控制指標(biāo)來完善設(shè)計(jì)。例如，車轍問題，相關(guān)研究表明，路基垂直壓應(yīng)變與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系可以控制車轍問題；水平拉應(yīng)變可以很恰當(dāng)?shù)姆从碁r青表層開裂的問題。另外，多考慮溫度、濕度等環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)因素的影響，引入相應(yīng)的控制指標(biāo)。通過建立設(shè)計(jì)控制指標(biāo)體系，來不斷完善設(shè)計(jì)。
3、面層剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度。選用瀝青路面，可以有效提升面層的剪應(yīng)力，但將嚴(yán)重影響面層的抗剪強(qiáng)度。如選用較大空隙的級配瀝青混合料，并將水泥漿滲透到空隙內(nèi)形成的半剛性面層材料時(shí)，可以有效降低低溫中的脹縮系數(shù)，并避免溫度縮裂等情況的出現(xiàn)，同時(shí)在高溫中可以有效提升其凝聚力，進(jìn)而起到高溫剪切抵抗的作用，并能對面層材料的作用進(jìn)行充分發(fā)揮，由此可見，瀝青路面的應(yīng)用有利于減少面層厚度、剪應(yīng)力降低及提升抗車轍能力等。
4、路表彎沉指標(biāo)。經(jīng)過長時(shí)間的研究，維姆（Hveem）于1955年發(fā)表了《路面彎沉和疲勞破壞》一文，這篇被Monismith譽(yù)為路面領(lǐng)域內(nèi)最重要的論文闡述了路面彎沉和路面疲勞損壞間的關(guān)系，對后來采用分析方法預(yù)測路面疲勞開裂的研究產(chǎn)生了非常重要的影響。路表彎沉遂成為路面設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)，受到各國研究人員的青睞，甚至得到了不恰當(dāng)?shù)难油亍Ｔ谖覈臑r青路面規(guī)范中路表彎沉也成為路面設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵性控制指標(biāo)。路表彎沉指標(biāo)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 彎沉指標(biāo)的突出優(yōu)點(diǎn)是其直觀性和可操作性，它建立在大量實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸的基礎(chǔ)上，對于交通不太繁重，結(jié)構(gòu)層較薄情況（控制沉陷為主）是較適用的，但對繁重交通，路面結(jié)構(gòu)較厚情況（控制疲勞和開裂為主）下其適用性降低；
（2） 在路面結(jié)構(gòu)單一的中、輕交通時(shí)代，該指標(biāo)既可表征路面結(jié)構(gòu)的整體變形，也可用于表征路面結(jié)構(gòu)的整體剛度。
三、結(jié)束語
綜上所述，瀝青路面設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的過程，為了確保瀝青路面設(shè)計(jì)質(zhì)量，杜絕后續(xù)引發(fā)相關(guān)問題的產(chǎn)生，就必須做到各項(xiàng)程序選擇層層把關(guān)，嚴(yán)格控制。我國的瀝青路面設(shè)計(jì)方法雖有長足的發(fā)展和不斷完善，但是在設(shè)計(jì)指標(biāo)運(yùn)用控制、參數(shù)選取、及時(shí)更新方面仍然需要進(jìn)一步完善，減少設(shè)計(jì)的隨意性和盲目性，通過不斷的總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來完善設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工。
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關(guān)鍵詞：重載交通；瀝青路面；設(shè)計(jì)
中圖分類號：S611
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：
一、重載作用對瀝青路面的影響
1重載交通參數(shù)分析
N =∑c1c2n(P)。其中,P為軸重;N為軸載作用次數(shù);n為系數(shù)。通過分析不同路面結(jié)構(gòu)下軸載換算系數(shù)與軸載的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)軸載換算系數(shù)n主要與軸載有關(guān),利用回歸分析,忽略不同路面結(jié)構(gòu)對軸載換算系數(shù)所造成的誤差,可以得到基于彎沉、彎拉以及車轍等效的軸載換算系數(shù)n的取值范圍。考慮超載,彎沉等效時(shí)n=5.0~5.8,線性分析結(jié)果n=5.0,非線性分析結(jié)果n=5.5;彎拉等效時(shí),一般半剛性基層路面n≈8.0,考慮超載時(shí)n≈9.0;車轍等效時(shí),n=4. 0~4. 5。此結(jié)果與國內(nèi)外其他對軸載換算關(guān)系的研究成果基本一致。
由以上分析可知,n的取值遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值,這就說明在較短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到路面設(shè)計(jì)的累積標(biāo)準(zhǔn)軸次,所以路面的使用壽命大大減少。超載100%時(shí),高速公路、一級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用1. 40年,二級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用1. 20年,三級公路的路面結(jié)構(gòu)只能使用0. 70年。所以必須采取措施,減少影響,延長重載交通下瀝青路面的使用壽命。
2重載對設(shè)計(jì)指標(biāo)體系的影響
根據(jù)分析，在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)指標(biāo)體系進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算時(shí)，路表彎沉指標(biāo)起控制作用，整體性結(jié)構(gòu)層(包括面層和基層)的層底拉應(yīng)力驗(yàn)算指標(biāo)在厚度設(shè)計(jì)時(shí)一般不起作用。但路表彎沉指標(biāo)同時(shí)存在明顯的缺陷。與其利用它來控制路面破壞，不如采用整體性結(jié)構(gòu)層層底的拉應(yīng)力和土基頂面容許壓應(yīng)變來控制更為合理。但是，路表彎沉設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在我國柔性路面設(shè)計(jì)中已使用多年，它具有量測方便的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上也反映了土基頂面壓應(yīng)變。大量的計(jì)算分析表明，路表彎沉和土基頂面壓應(yīng)變之間具有良好的相關(guān)關(guān)系。通過相關(guān)關(guān)系可以由路表彎沉推算到土基頂面壓應(yīng)變，把土基頂面壓應(yīng)變準(zhǔn)則和路表彎沉結(jié)合起來，就可以同時(shí)利用上基頂面壓應(yīng)變準(zhǔn)則較合理和路表彎沉量測方便的優(yōu)點(diǎn)。因此，建議仍將路表彎沉作為一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3重載對瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響
重載交通瀝青路面結(jié)構(gòu)，軸載增大時(shí)，路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)那些發(fā)生了變化，在設(shè)計(jì)中我們將怎么在滿足疲勞壽命與設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，下面我們先分析當(dāng)軸載增大，主要對設(shè)計(jì)指標(biāo)彎沉與基層底拉應(yīng)力的影響。
表1軸載對設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響
圖2彎沉與軸重的關(guān)系
圖3基層底拉應(yīng)力與軸重的關(guān)系
圖4瀝青層底拉應(yīng)變與軸重的關(guān)系
圖5基層頂壓應(yīng)變與軸重的關(guān)系
上面的圖表我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸載為100KN增大到160KN時(shí)，路面的彎沉從30增大到45，基層底的彎拉應(yīng)力從0.11MPa增大到0.17MPa，青層底拉應(yīng)變增大到90με。，基層頂壓應(yīng)變從130增大到260με，也就是說，在重載作用下，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度下降，基層的疲勞壽命降低，路面結(jié)構(gòu)永久變形增大。經(jīng)過上面的病害調(diào)查，重載下路面的車轍嚴(yán)重。
二、重載作用下瀝青路面的設(shè)計(jì)
1設(shè)計(jì)步驟
根據(jù)現(xiàn)行瀝青混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范，可歸納出重載瀝青路面設(shè)計(jì)步驟為:
(l)交通資料的收集。交通資料包括:初始年日平均交通量和交通組成、軸載譜、超載方式和超載規(guī)律、歷年交通量及交通組成、方向分配系數(shù)、車道分配系數(shù)、軸載年平均增長率等，在此基礎(chǔ)上判斷是否適用于重載路面設(shè)計(jì)方法。若適用，利用本報(bào)告研究結(jié)果進(jìn)行軸載換算及使用年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次的計(jì)算，最后計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉。
(2)收集沿線地質(zhì)、土質(zhì)及筑路材料狀況，并結(jié)合原有瀝青道路路面的使用及破壞情況，選擇適合于重載道路的筑路材料并初擬路面結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)測定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度等設(shè)計(jì)參數(shù)。
(3)根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度，并進(jìn)行半剛性基層、底基層容許彎拉應(yīng)力、極限彎拉應(yīng)力驗(yàn)算及土基頂面容許壓應(yīng)變驗(yàn)算。若不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，然后重新進(jìn)行計(jì)算。
2材料設(shè)計(jì)
對于瀝青路面的設(shè)計(jì)使用材料要充分考慮施工混合材料的抗剪強(qiáng)度。瀝青路面的混合材料通常是采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法，馬歇爾設(shè)計(jì)方法是通過混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是這種設(shè)計(jì)方法不能夠正確的分析出瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，所以對重載情況下，瀝青路面的實(shí)際受力狀態(tài)無法真實(shí)的反映出來?？梢詫r青路面的受力情況進(jìn)行模型試驗(yàn)，通過測量的數(shù)據(jù)，反映出瀝青路面在重載條件下的受力情況。通過三軸試驗(yàn)方法，按抗剪強(qiáng)度進(jìn)行瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)以前的室內(nèi)疲勞方程和力學(xué)設(shè)計(jì)程序，無論瀝青結(jié)構(gòu)層多厚，結(jié)構(gòu)都會(huì)必然產(chǎn)生疲勞開裂、車轍。而最新的理論發(fā)現(xiàn)當(dāng)瀝青層超過一定厚度時(shí)，良好施工的路面結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生源于層底的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性車轍。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)軸次超過一定次數(shù)后，瀝青層厚度無須增加。也就是說，瀝青層的厚度使層底拉應(yīng)變小于一定的值以后，瀝青路面的下部將可以無限期地使用下去。所以永久性路面的最大特點(diǎn)是確保路面各類損壞控制在路面表面層頂部很薄的范圍內(nèi)，如自上向下溫度疲勞開裂、車轍、表面磨耗、瀝青老化都努力限制在磨耗層內(nèi)，防止出現(xiàn)中面層以下的結(jié)構(gòu)性損壞，表面層的損壞只需通過預(yù)防性養(yǎng)護(hù)得以補(bǔ)救。 目前我國高速公路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)路面對于車輛重載的抗壓能力較弱，容易導(dǎo)致路面破損現(xiàn)象出現(xiàn)。為此，本文介紹推薦一種由法國規(guī)范規(guī)定的全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，按該方法設(shè)計(jì)的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，其厚度相比半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)略薄，同時(shí)能夠降低路面因載重疲勞產(chǎn)生開裂現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)需要修復(fù)時(shí)，只需要更換或加鋪一層表面層即可，無需大的結(jié)構(gòu)性重修或重造。這給路面的修復(fù)工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是按照路面的功能合理的布置路面的層次結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是具有抗載重、抗疲勞、抗磨損、抗車轍、抗透水等。
4全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
重載瀝青路面多為全厚式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。全厚式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)一般由磨耗層、連接層、基層和底基層組成。磨耗層應(yīng)具有防滲透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。連接層應(yīng)具有抗車轍蠕變能力，能夠有效的保護(hù)基層?；鶎雍偷谆鶎訛槿袷綖r青混凝土路面的主要持力層，應(yīng)具有良好的抗疲勞性能和很高的承載能力。支撐全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的另一個(gè)非常重要的因素是路面承臺(tái)的穩(wěn)定和強(qiáng)度。路面承臺(tái)也即國內(nèi)統(tǒng)稱的路基和墊層。路面承臺(tái)的變量參數(shù)，直接影響路面結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果，法國人根據(jù)地質(zhì)、水文、路基填料、施工工藝水平，交通量等因素，將路面承臺(tái)劃分為多個(gè)等級，列表供查。全厚式瀝青混凝土路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞主要表現(xiàn)在兩方面：一是瀝青混凝土路面的疲勞裂縫破壞；二是路面承臺(tái)發(fā)生的結(jié)構(gòu)性車轍破壞。為保證全厚式瀝青混凝土路面不出現(xiàn)上述破壞，需要對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算并滿足兩個(gè)條件：一是瀝青層層底的水平拉應(yīng)變 εt，ad 應(yīng)小于允許極限值；二是路面承臺(tái)表面的豎向壓應(yīng)變 εz，ad 應(yīng)小于允許極限值。
5厚度設(shè)計(jì)
國外的瀝青路面設(shè)計(jì)一般以瀝青混凝土面層的彎拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，同時(shí)以基層底面拉應(yīng)力和路標(biāo)彎沉作為驗(yàn)算指標(biāo)，如 Shell 設(shè)計(jì)法、AI 設(shè)計(jì)法等，這些方法比較符合國外的全厚式結(jié)構(gòu)或粒料基層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。我國瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范以路面設(shè)計(jì)彎沉為主要控制指標(biāo)，對高等級路面的面層和半剛性基層驗(yàn)算其層底拉應(yīng)力。但根據(jù)有關(guān)研究，在目前半剛性基層應(yīng)用十分普遍的情況下，基層的層底拉應(yīng)力可以比較好反映荷載對結(jié)構(gòu)的疲勞損耗要求，而且在進(jìn)行高等級的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往是路標(biāo)彎沉值符合要求，而基層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算不能通過，因此基層底面拉應(yīng)力指標(biāo)更具有控制意義。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在重載瀝青路面設(shè)計(jì)中，一般采用增加瀝青面層厚度、改變?yōu)r青面層強(qiáng)度、增加半剛性基層厚度以及土基增強(qiáng)等方法。
4 結(jié)語
隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，道路交通呈現(xiàn)出交通量大、軸載加大、輪胎壓力增加、車速提高等現(xiàn)象，這加劇了路面的疲勞損傷，并帶來一系列的早期破壞，嚴(yán)重影響了道路正常的使用壽命。因此，為保證路面的服務(wù)水平和長期性能，在道路設(shè)計(jì)中對交通參數(shù)進(jìn)行合理處理，設(shè)計(jì)出適宜重載交通的路面結(jié)構(gòu)和材料形式就顯得尤為重要。通過對本文的學(xué)習(xí)研究，可對提高重載交通條件下瀝青路面的承載能力、延長路面使用壽命具有一定的參考意義。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】瀝青路面 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析
瀝青路面早期損害，除個(gè)別是由于路基的原因引起的不均勻沉陷外，絕大部分是由于瀝青面層本身引起的：坑槽、泛油、車轍、網(wǎng)裂、松散等。因此，瀝青的層面的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)，必須確定路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)主要包括路面結(jié)構(gòu)層的幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)，如泊松比、模量等，以確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
一、交通荷載
1.輪壓和標(biāo)準(zhǔn)軸載
利用氣壓表對車輛現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)貨車壓力普遍超過0.7MPa，對于軸載超過10t 的輪胎，胎壓一般在0.8～1.1MPa 范圍內(nèi)，而且隨著軸重增加，胎壓也增大。交通部公路科研所《重載交通瀝青路面軸載換算研究總報(bào)告》表明，根據(jù)實(shí)際接地面積計(jì)算出來的輪胎接地壓力與輪胎內(nèi)壓并不相等。當(dāng)輪胎內(nèi)壓較低時(shí)，接地壓力比輪胎內(nèi)壓高；當(dāng)輪胎內(nèi)壓較高時(shí)，接地壓力低于輪胎內(nèi)壓。隨著輪胎荷載的提高，在輪胎內(nèi)壓大于0.7MPa 時(shí)，試驗(yàn)的各級荷載作用下的輪胎內(nèi)壓均比接地壓力大。輪胎內(nèi)壓與接地壓力的差值和輪胎的剛度有關(guān)，而輪胎剛度與輪胎的材料和其構(gòu)造有關(guān)，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為安全起見，一般以輪胎內(nèi)壓代替接地壓力。
由于作用在路面的設(shè)計(jì)荷載千變?nèi)f化，一般選用一種軸載作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)車載，其他各種車載按照一定的原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。而標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對路面的響應(yīng)較大、同時(shí)又能反映本國公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的總體軸載水平。為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和便于交通管理，各個(gè)國家對標(biāo)準(zhǔn)軸載均有明確的規(guī)定。我國根據(jù)公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的實(shí)際，公路與城市道路有關(guān)路面設(shè)計(jì)規(guī)范中均以100kN作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重。
2. 車道系數(shù)
輪跡橫向分布系數(shù)應(yīng)用到路面設(shè)計(jì)以前，還應(yīng)分析一下荷載作用下，輪跡以外一定范圍內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)中所引起的不同程度的疲勞損壞。計(jì)算表明，對于國內(nèi)典型瀝青路面結(jié)構(gòu)，在輪跡外50cm 距離內(nèi)，該荷載產(chǎn)生的破壞作用，最大相當(dāng)于增加10%作用次數(shù)的影響，更遠(yuǎn)距離處則可以不計(jì)；對于剛性路面板，相鄰條帶上的荷載要為該條帶計(jì)算值最大增加6%的影響?？梢娸嗃E范圍外雖有影響但并不大。
根據(jù)典型路段輪跡橫向分布的規(guī)律，可把輪跡橫向分布系數(shù)劃分為五個(gè)類別，可相應(yīng)地列出各個(gè)類別的輪跡橫向分布系數(shù)值。雙向單車道1.0，雙向兩車道0.6～0.7，雙向四車道0.4～0.5，雙向六車道0.3～0.4，雙向八車道0.25～0.35。
二、土基回彈模量
回彈模量能較好地反映地基所具有的部分彈性性質(zhì)，所以，在以彈性半空間體地基模型表征土基的受力特性時(shí)，可以用回彈模量表示土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。我國公路水泥混凝土路面、瀝青路面設(shè)計(jì)方法中，都以回彈模量E作為地基的剛度指標(biāo)，為了模擬車輪印跡的作用，通常都以圓形承載板壓入土基的方法測定回彈模量。
路基回彈模量E0 的確定方法大致有以下幾種：
1. 應(yīng)用直徑30.4cm 的剛性承載板在現(xiàn)有道路的土基頂面進(jìn)行試驗(yàn)經(jīng)修正后確定；
2.應(yīng)用落錘式彎沉儀（FwD）進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)確定的FWD 測定的回彈模量與承載板測定的回彈量回歸公式換算；
3.根據(jù)室內(nèi)或現(xiàn)場CBR 試驗(yàn)結(jié)果，利用CBR 與回彈模量的相關(guān)關(guān)系推算；
4.根據(jù)路基頂面的回彈彎沉推算；
5.根據(jù)路基土的稠度與壓實(shí)度，利用事先得到的回彈模量與稠度（或相對含水量）和壓實(shí)度的關(guān)系式確定。
由第1與第2 方法得到的土基回彈模量與實(shí)際比較吻合，但需要根據(jù)土基不利季節(jié)含水量進(jìn)行修正；第3種方法是國外經(jīng)常采用的方法之一；其他方法可以間接推算土基回彈模量，但事先應(yīng)進(jìn)行一系列試驗(yàn)，得到所需的關(guān)系式，而且，推算的回彈模量的準(zhǔn)確度和精度均較差。
三.路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)
路面結(jié)構(gòu)由不同的材料逐層鋪筑而成，不同的材料有不同的力學(xué)強(qiáng)度特性和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，路面力學(xué)計(jì)算理論一般建立在彈性力學(xué)基礎(chǔ)上，除結(jié)構(gòu)參數(shù)外，還有路面結(jié)構(gòu)的材料類數(shù)、材料的計(jì)算參數(shù)包括模量和泊松比。泊松比一般比較穩(wěn)定，在路面設(shè)計(jì)時(shí)一般對特定的材料選用一定的泊松比，如土基和無黏結(jié)材料的泊松比取0.35、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的泊松比取0.25、瀝青混凝土材料的泊松比取0.25、水泥混凝土材料的泊松比取0.15 等。
1.無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無側(cè)限抗壓回彈模量
無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料（包括穩(wěn)定細(xì)粒土、中粒土和粗粒土） 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是按照預(yù)定干密度和壓實(shí)度用靜力壓實(shí)法制備試件，試件高：直徑=1：1的圓柱體、養(yǎng)生時(shí)間為設(shè)計(jì)齡期、側(cè)向沒有圍壓時(shí)，通過逐級加載和卸載試驗(yàn)計(jì)算得到抗壓回彈模量。
無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料室內(nèi)制件與現(xiàn)場制件設(shè)計(jì)參數(shù)比值隨材料不同及施工條件而異。一般情況下，現(xiàn)場制件的模量與強(qiáng)度均比室內(nèi)制件低，其降低的幅度不等，抗壓強(qiáng)度降低幅度較小為10%～20%，抗壓模量下降30%～40%，劈裂強(qiáng)度下降20%～60%，劈裂模量下降50%左右。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)是根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果取95%的保證率后（均值-1.645×標(biāo)準(zhǔn)差）得到代表值。在進(jìn)行拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，半剛性基層材料的疲勞方程由劈裂疲勞試驗(yàn)得到，半剛性基層材料的容許拉應(yīng)力按下式計(jì)算：
σA=σSP/KS
式中：KS ――結(jié)構(gòu)系數(shù)，對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料KS=0.35e0.11/Ac；
對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土KS=0.45e0.11/Ac。
2.瀝青材料的設(shè)計(jì)參數(shù)
瀝青混凝土的抗壓試驗(yàn)采用圓柱體試件，試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度100%，用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不少于3個(gè)，用于抗壓回彈試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不少于3～6個(gè)。
瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)既可以為瀝青路面設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以評價(jià)瀝青混凝土的低溫特性。我國瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)參數(shù)采用靜參數(shù)，采用的試驗(yàn)溫度為15℃ ，試驗(yàn)加載速率為50mm/min，計(jì)算時(shí)相應(yīng)的泊松比采用0.30。試件采用馬歇爾擊實(shí)成型的方法、輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)場鉆孔試件。采用馬歇爾擊實(shí)成型的試件尺寸要求直徑101.6mm，高為63.5mm；輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)場鉆孔試件的尺寸要求直徑為100mm 或150mm，高為40mm。
瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)也是根據(jù)室內(nèi)大量試驗(yàn)結(jié)果取95%的保證率后（均值一1.645×標(biāo)準(zhǔn)差）得到其代表值。再考慮現(xiàn)場大規(guī)模施工、質(zhì)量變化較大的情況，將代表值給予適當(dāng)?shù)恼蹨p得到推薦值。
四.結(jié)語
要想提高瀝青混凝土路面質(zhì)量，降低病害的發(fā)生機(jī)率，必須深入了解路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各個(gè)參數(shù)的試驗(yàn)原理、參數(shù)自身的特性及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制作用，對于路面的設(shè)計(jì)、施工和管理都有很重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
