孫景勝

（安徽六安公路橋梁工程有限公司，安徽 六安 237000）

論公路路面質(zhì)量技術(shù)的提高

孫景勝

（安徽六安公路橋梁工程有限公司，安徽 六安 237000）

本文是根據(jù)公路路面設(shè)計和施工中所存在的一些問題，結(jié)合一些新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用及路面科學(xué)研究成果，對公路路面設(shè)計和施工諸多方面提出了合理化建議和探討意見。

公路路面；瀝青；設(shè)計；施工；質(zhì)量

1 提高路面設(shè)計質(zhì)量，延長路面使用年限

設(shè)計是質(zhì)量的龍頭，是工程的靈魂。沒有優(yōu)秀的設(shè)計，就不會有優(yōu)質(zhì)的工程。公路路面設(shè)計方面所存在的問題，一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查不細(xì)不準(zhǔn)，考慮問題不周。二是解決問題的出發(fā)點(diǎn)欠妥，措施不得力，三是該加強(qiáng)的沒加強(qiáng)［1］，考慮問題不全面。四是缺乏優(yōu)化方案和科學(xué)論證，忙于應(yīng)付生產(chǎn)任務(wù)，套用方案多，新思路、新方案少。五是考慮問題面窄，對總體設(shè)計重視不夠，比選方案少。針對上述問題和我市的具體情況，公路路面設(shè)計需在以下幾個方面予以加強(qiáng)和考慮。

1.1 路面新技術(shù)的應(yīng)用

SMA路面作為一種新技術(shù)被引進(jìn)我市，并在高速公路建設(shè)中得到應(yīng)用。該舉措對提高我市公路路面檔次和改變我市路面面貌，起到了一定的作用。SMA混合料的特點(diǎn)是有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能，抗滑且不易透水。據(jù)安徽省高速公路的試驗資料介紹，動穩(wěn)定度在4000次／MM以上。我市某高速公路SMA路面車轍試驗的動穩(wěn)定度達(dá)到3000次／MM。SMA的抗車轍能力大大優(yōu)于一般的混合料。對于SMA路面，設(shè)計人員必須考慮其材料特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計方案，使SMA充分發(fā)揮作用，在路面結(jié)構(gòu)材料組成及各結(jié)構(gòu)層厚度上多作些文章。因為對于高速公路，單靠4、5cm厚的表面層使整個路面高溫性能的改善是有限的。

1.2 上下行交通量差異的公路路面設(shè)計

對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，交通量在這里是指“當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)”。同一條公路，上下行交通量可能相差很多，應(yīng)區(qū)別對待。我市具有特殊的地理位置，一地連三省，主要重車、超載車流方是六安至合肥，而合肥至六安車輛中空車占一定比例，超載車相對較少。主要重車、超載車流方向是六安至合肥，而合肥至六安車輛中空車占一定比例，超載車相對較少。雖然上下行的車輛數(shù)目相近，但上下行車道所承受的當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次可能相差懸殊，設(shè)計時必須考慮這一現(xiàn)狀。對于高速公路的上下幅，可根據(jù)具體情況，設(shè)計不同的路面結(jié)構(gòu)和厚度。

1.3 交通量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查分析

交通量與累計標(biāo)準(zhǔn)軸載是兩個不同的概念。通常所說的交通量一般是指各種車輛（包括非機(jī)動車）折算成的標(biāo)準(zhǔn)車輛數(shù)，交通量觀測站的資料就屬這種，是計算公路通行能力要考慮的主要數(shù)據(jù)。而路面設(shè)計考慮的交通是標(biāo)準(zhǔn)軸次，計算的是在使用年限內(nèi)一個車道上通過的標(biāo)準(zhǔn)軸的累次計數(shù)。與一般所說的交通量是兩個完全不同的概念。對于路面結(jié)構(gòu)來說，交通量觀測站的數(shù)據(jù)只能作為參考?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查應(yīng)做較細(xì)的工作，在交通量預(yù)測是，除合理考慮新路建成后新增、轉(zhuǎn)移、吸引的交通量外，還須考慮國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及路網(wǎng)規(guī)劃［2］，并選用合適的公式和方法預(yù)測交通量，同時還要注意可能的超載及其影響。

1.4 對減輕路面裂縫的設(shè)計途徑

剛性基層瀝青路面總是不可避免地產(chǎn)生裂縫，只是時間長短和開裂程度的不同。為防止反射裂縫的產(chǎn)生，西方一些發(fā)達(dá)國家多采用加厚瀝青面層的方法。這不是我們的發(fā)展方向。也有采用碎石夾層作為過渡層的，這在力學(xué)上不盡合理，且引起薄弱環(huán)節(jié)的產(chǎn)生。采用應(yīng)力吸收薄膜夾層作為防裂措施，近年來國內(nèi)外有了一定的經(jīng)驗，經(jīng)濟(jì)上也合理，是發(fā)展方向之一。作為減輕該類裂縫，主要應(yīng)從原材料及配比方面多考慮，如選用優(yōu)質(zhì)瀝青或改性瀝青，設(shè)計合適的混合料配比（包括瀝青混合料和基層混合料），積極推廣應(yīng)用新技術(shù)。另外，可在各結(jié)構(gòu)層設(shè)計及層間聯(lián)結(jié)方面多作些文章。在基層和面層之間可設(shè)置應(yīng)力削減層，如土工織物、瀝青橡膠處置層等。

1.5 減少車轍的設(shè)計途徑

高速公路行車的渠道化，必然要導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。瀝青路面表面的車轍，實質(zhì)上是汽車荷載在路面上反復(fù)加載、卸載所形成的塑性變形積累的結(jié)果［3］，國外對于車轍的要求較嚴(yán)，如日本，當(dāng)車轍深度為20mm時，就要加鋪上覆層；英國規(guī)定的臨界狀態(tài)是10mm，破壞狀態(tài)為20mm；美國地瀝青協(xié)會規(guī)定的臨界狀態(tài)的車轍為13mm。我國目前雖然沒有明確的具體規(guī)定，但較大的路面車轍會使行車產(chǎn)生不安全問題。同時，在車轍形成處會積滯雨水，由于行車荷載的反復(fù)全用和動水壓力的影響，將造成路面壽命的縮短。從瀝青混合料的抗變形能力考慮，粗粒式好于中粒式和細(xì)粒式。在高等級公路瀝青路面層設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)先考慮中粒式和粗粒式，一般不用細(xì)粒式的瀝青混凝土。透水與否不在于粗細(xì)，而在空隙率的大小。各類瀝青混凝土都有I、II型之分。另外，由于瀝青面層材料的感溫性，半剛性基層瀝青路面的車轍主要是瀝青層所產(chǎn)生，因此，太厚的瀝青層不但會增加造價，還會使車轍深度增加。設(shè)計中應(yīng)注意這一點(diǎn)。為減少車轍，一是推廣應(yīng)用新材料、新技術(shù)。二是要有合理的路面結(jié)構(gòu)和混合料組成。

1.6 路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計

瀝青路面設(shè)計采用的是雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性體系理論，是假定各層在水平方向無限大，垂直方向具有一定厚度，材料各向均質(zhì)同性。在擬定路面結(jié)構(gòu)方案后，計算設(shè)計層的厚度已不算什么問題，可直接利用編制的計算機(jī)程序進(jìn)行。關(guān)鍵是除設(shè)計外的其他層次厚度的擬定，既要考慮半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，又要顧及施工等方面的要求。國家“七五”、“八五”攻關(guān)課題研究已充分表明，半剛性瀝青路面的基層是主要承重層，面層只是功能性作用。因此，瀝青面層不一定要搞得太厚。在設(shè)計時，要考慮具體層具體起什么作用，不能不考慮具體情況，搬照以往的設(shè)計。對于高速公路，一般可以設(shè)計成雙層或三層式路面面層。如為雙層式，需注意合理厚度的劃分。對于基層、底基層的厚度設(shè)計，有兩個問題必須注意，一是要考慮整個路面的力學(xué)特性，二要考慮施工的方便。在以往的設(shè)計中，有的厚度設(shè)計明顯欠妥。如路面基層24cm，這個厚度就不好分，分一層施工太厚，目前的碾壓設(shè)備尚不易滿足這個厚度的壓實要求；分兩層又偏薄，平均才有12cm，雖然壓實方面可滿足要求，但路面的整體性能不好，且施工多了一層，費(fèi)時費(fèi)資金。建議高等級公路單層式基層厚度控制在16cm～20cm，最小不小于15cm。雙層式基層的厚度應(yīng)在30～38cm之間。

1.7 路面材料配合比設(shè)計［4］

材料特別是基層材料配比的合理與否，不僅影響路面強(qiáng)度，而且影響以后路面裂縫的多少。目前高等級公路常用的基層材料主要有石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料和水泥穩(wěn)定粒料，兩種都是路面基層適宜的材料。對于石灰粉煤灰稱穩(wěn)定粒料，當(dāng)混合料中粒料含量少于65%時屬懸浮式結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度雖然不低，但水穩(wěn)性能變差、干縮系數(shù)增高。因此，對于石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料的配比設(shè)計，應(yīng)視其位于什么層位分別考慮。當(dāng)作為上基層或單層式基層時，粒料占混合料料總重的百分比，應(yīng)不小于80%。另外，對于石灰粉煤灰穩(wěn)定和水泥穩(wěn)定類粒料中的粉料（0.074mm以下）含量應(yīng)視情況加以控制。在材料拌合方面，對于基層材料，由于礦料混合料加膠結(jié)料拌和時施工粒料的級配難以控制準(zhǔn)確，對工程質(zhì)量影響很大；而采用規(guī)格料摻配的方法施工，目前對于施工單位來說并不存在什么困難，只是在進(jìn)料時將拌和設(shè)備稍加調(diào)整即可，但施工配合比能夠準(zhǔn)確的控制，施工質(zhì)量可以得到保證。因此，建議設(shè)計時對施工提出要求：對于高速公路、一級公路的路面的基層必須采用規(guī)格料摻配的方法施工。

1.8 路面排水設(shè)計

水是造成路面早期損壞的主要因素之一，路面上的水必須及時排除。對雙向排水的高速公路，當(dāng)路緣采用攔水帶時，應(yīng)加大泄水口的內(nèi)開口尺寸，以利于路面水的迅速排除。超高路段應(yīng)注意中央分隔帶的排水方法及設(shè)施。對于中央分隔帶上積水問題，以往有不同的意見。一種認(rèn)為有必要排除，一種認(rèn)為不會對路面產(chǎn)生影響，建議綠化與排水綜合考慮。對于高等級公路的路面，其瀝青路面面層中必須有一層是不透水層。對于三層式瀝青路面，上面層及中間層應(yīng)是不透水層，另外，為兼顧抗滑及防水，可考慮在表面層和中面層之間設(shè)置防水層，減少或避免地表水滲透到下面，提高路面的整體承載能力，延長路面使用年限［5］。

1.9 路面設(shè)計方案的比選

高等級公路具有承受的交通量大、使用年限長、造價高、通車后維修困難等特點(diǎn)。因此，對于高等級公路的路面，必須有兩個以上的設(shè)計方案，以便做多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。設(shè)計方案的比選應(yīng)從幾方面考慮：（1）路面是否有足夠的強(qiáng)度；（2）路面是否有良好的使用性能；（3）是否便于修復(fù)；（4）是否有合理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

由于六安市的區(qū)域特點(diǎn)，鐵礦、木材、茶葉多，使得我市的公路交通量大，重車多，特別是運(yùn)礦車輛，都有超載和嚴(yán)重超載現(xiàn)象，因此，公路路面的設(shè)計，應(yīng)針對我省、我市交通、氣候、地質(zhì)條件、自然資源、經(jīng)濟(jì)條件等實際情況，同時考慮路面新技術(shù)、新材料、新工藝的采用，優(yōu)化和完善設(shè)計方法等內(nèi)容，提高公路路面設(shè)計質(zhì)量，延長公路路面使用年限。

2 提高路面施工質(zhì)量，延長路面使用年限

施工是設(shè)計成果具體體現(xiàn)，施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著路面的使用性能和使用壽命。其中建筑材料的好壞是基礎(chǔ)、施工工藝和施工管理是關(guān)鍵。公路工程施工中存在的主要問題，一是材料質(zhì)量控制不好，有的單位對進(jìn)材控制不嚴(yán)，個別以次充好，致使用于路面的材料有相當(dāng)部分實際上達(dá)不到技術(shù)要求。二是施工設(shè)備不匹配，施工工藝不完善，施工管理跟不上。有的單位連最基本的壓實度都控制不好，致使有的路段在一定范圍內(nèi)返工，造成經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)和工期上延誤。三是施工的路面平整度差，施工縱橫接縫不理想。四是試驗檢測跟不上，試驗數(shù)量偏少，致使施工的路面實際上達(dá)不到設(shè)計的要求，完不成預(yù)期的功能。針對公路路面施工中的諸多問題，從全面提高路面質(zhì)量的目的出發(fā)，建議在以下幾個方面采取措施和加強(qiáng)管理。

2.1 提高路面結(jié)構(gòu)層材料的施工均勻性

各結(jié)構(gòu)材料的均勻性對路面整體強(qiáng)度有較大的影響，根據(jù)思小、元磨國道高等級公路的室內(nèi)外試驗研究可知，相同的材料，不同的拌合方法使得試驗結(jié)果相差很大。不但在強(qiáng)度和模量方面有相當(dāng)大的差別，而且設(shè)計參數(shù)的變異性也相差較多。通過計算分析得知，路面各結(jié)構(gòu)層及土基的均勻性對其強(qiáng)度、疲勞壽命和可靠度的影響比較敏感。而不均勻性有時甚至不能用增加膠結(jié)料的辦法來彌補(bǔ)，因為對某種混合料來說，膠結(jié)料有個最佳劑量，不是愈多愈好。當(dāng)劑量超過某個上限時，強(qiáng)度不但不增加，反而會有所降低。因此控制好路面材料施工的均勻性具有很重要的意義。我們必須提高路面施工的機(jī)械化水平和施工管理水平。建議高等級公路的路面基層、底基層，均采用廠拌法施工，確保路面各結(jié)構(gòu)層混合料施工的均勻性。

2.2 增加路面施工的壓實度

由室內(nèi)外試驗分析研究結(jié)果可知，當(dāng)混合料的配比一定時，試驗的強(qiáng)度與混合料的壓實程度有很大關(guān)系，增加密實度可提高混合料的強(qiáng)度和模量。例如，當(dāng)某種混合料的壓實度由90%提高到95%時，7天的抗壓強(qiáng)度由0.23MPa提高到了0.342MPa，即壓實度增加了5%，強(qiáng)度提高到31.6%，通過多種試驗，各種材料均有類似結(jié)果。因此，提高壓實度是保證路面質(zhì)量的重要因素。為了達(dá)到較高的密實度，施工時應(yīng)根據(jù)碾機(jī)械壓實功率的大小，合理控制攤鋪厚度，并控制碾壓時的含水量，含水量太大或太小都對壓實不利，并且太大的含水量還會增加以后的干縮裂縫。

2.3 加強(qiáng)路面施工組成設(shè)計

前幾年施工的高速公路，有的路面雖然通車時間不長，甚至還未通車，其路面外觀就已顯得“蒼老”無生氣。其原因與面層混合料中的瀝青含量、瀝青種類有關(guān)，更與級配和礦料有關(guān)。組成設(shè)計的主要目的是在符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提供材料規(guī)格、配合比及膠結(jié)料的用量。對于瀝青面層混合料的組成設(shè)計，還要滿足穩(wěn)定度、流值、空隙率等方面的要求。好的級配及合格的材料會使路面力學(xué)性能較高、抗損壞能力增強(qiáng)。為保證瀝青路面質(zhì)量，對于瀝青混合料的級配要嚴(yán)格控制，混合料中的填料一律采用堿性石料磨制的細(xì)石粉，不得再用粗石粉中的粉料代替充填。

2.4 改善層間接觸條件

理論計算表明，層間接觸條件的不同，不但對路面的整體強(qiáng)度有影響，而且對豎向位移也有一定的影響?，F(xiàn)行的規(guī)范《瀝青路面設(shè)計規(guī)范》，對路面厚度的計算方法有了新的規(guī)定，無論是以彎沉值還是以容許彎拉應(yīng)力的計算，均按多層彈性體系層間完全連續(xù)的接觸條件。如瀝青層與半剛性基層之間，可根據(jù)基層類型適當(dāng)選擇不同油水比的乳化瀝青或液體瀝青等做透層油，面層各層之間根據(jù)實際情況可噴灑粘層油。基層和底基層之間施工時也應(yīng)采取一些必要的措施。

2.5 施工碾壓時含水量的控制

高等級公路的路面基層，常用的材地有石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料和水泥穩(wěn)定粒料。當(dāng)碾壓含水量超過最佳含水量后，材料的干縮量增大很快。試驗研究表明，對于水泥穩(wěn)定粒料，含水量增加1%，比水泥增加相同的劑量對干縮的影響還要大。因此，對于水泥穩(wěn)定粒料類的碾壓含水量，應(yīng)嚴(yán)格控制在最佳含水量±1%范圍內(nèi)。另外，合適的含水量還有利于混合料的壓實，因此，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，控制施工碾壓中的含水量。

2.6 加強(qiáng)內(nèi)部質(zhì)量保證體系

有良好的施工設(shè)備和施工經(jīng)驗，并不一定能修出優(yōu)質(zhì)的公路。對于高等級公路的路面的施工，必須抓住原材地、施工機(jī)械設(shè)備、施工工藝、質(zhì)量檢測、施工管理等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)內(nèi)部質(zhì)量保證體系，提高路面施工質(zhì)量，延長路面使用年限。

3 結(jié)束語

綜上所述，提高路面質(zhì)量、延長路面使用壽命，必須抓住設(shè)計和施工兩個大的方面。理順?biāo)悸罚龊迷O(shè)計的每一步；控制關(guān)鍵，抓好施工的各個階段。同時要提高公路路面的科技含量，積極采用新材料、新技術(shù)，把我市的公路建設(shè)好、養(yǎng)護(hù)好、管理好，使六安市的公路質(zhì)量再上新臺階。

［1］JTG F40－2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTJ 034－2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2000.

［3］JTJ 073.1－2001，公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［5］江蘇交通科學(xué)研究所.改性瀝青目標(biāo)配合比設(shè)計報告［R］.

［6］Wirtgen GmbH.Writgen Cold Recycling Manual.November 1998.

On the Improvement of the Technology for Highway Pavement Quality

Sun Jinsheng

According to the existed problems of the highway pavement design and construction，this article puts forward some reasonable suggestions and opinions on the highway pavement design and construction in connection with the application and scientific research achievements of some new technology and new materials for the road.

highway pavement；asphalt；design；construction；quality

U415

A

1673-1794（2012）05-0037-03

孫景勝（1967－），男，安徽六安人，工程師，從事路橋工程技術(shù)與管理工作。

2012-03-16