文/熊堯、付方玉

1 前言

在交通事業(yè)不斷發(fā)展過程中，越來越多公路項目得以修建。在高速項目結構中，瀝青路面是非常重要結構組成，設計時設計人員需要對路面結構形式以及各種參數(shù)要求進行控制，從而才能切實發(fā)揮出路面結構的效果，提高公路工程建設水平。

2 我國瀝青路面設計指標分析

2.1 高速公路瀝青路面主要破壞形式

當前，我國高速公路瀝青路面是主要的表面結構形式，但是在運營中極易產(chǎn)生早期破壞問題，尤其是建設在20世紀90年代的高速公路項目，就存在很多的變化和問題。

從目前的實際情況分析，高速公路發(fā)生的路面損壞形式為以下幾種：因為路基不均勻沉降導致塌陷、開裂；車轍嚴重導致的損壞；瀝青表面存在嚴重水害問題；半剛性基層存在反射裂縫問題；瀝青路面發(fā)生病害問題。因此，在高速公路設計中，施工團隊應選擇合適的設計方案，避免在運行中產(chǎn)生嚴重的病害問題，延長使用壽命，提升高速公路運行質量。

2.2 路表彎沉指標的適用性

2.2.1 直觀性強、可操作性非常好，經(jīng)過檢測數(shù)據(jù)的全面分析，其在交通通行量比較小、結構相對較薄的公路項目中可以應用；而如果交通通行量比較大，路面結構很厚就難以使用。

2.2.2 在路面結構單一的中、輕交通發(fā)展時期，該指標可以反映出公路表面存在的變形問題，也可以用來確定表面結構剛度性能。

2.3 瀝青路面結構設計的材料方面分析

當前，我國瀝青路面在結構設計時與路面結構是分離存在的，因為很多原因的影響，路面材料抗壓模量設計參數(shù)的選擇沒有嚴格按照標準要求，且是水泥穩(wěn)定粒料的形式，設計參數(shù)之間相差很大，相同材料在規(guī)定的條件、施工環(huán)境中，設計參數(shù)的選擇有著明顯差異。因此，要想全面提升工程質量有著較高的難度，且在確定設計方案時，容易造成經(jīng)濟效益損失或者導致結構性能不足[1]。

3 項目概況

某公路工程設計長度為96.361km，貫穿整個省份內，將沿線的多條國道、省道等交通干線連接形成交通網(wǎng)絡，縱橫交織，可以有效緩解當?shù)氐慕煌ㄟ\行壓力，促進當?shù)亟煌ㄊ聵I(yè)的發(fā)展和進步。

4 高速公路路面結構設計的難點分析

4.1 高溫穩(wěn)定性

該高速公路項目所處的自然環(huán)境比較特殊，環(huán)境溫度為40℃以上的時間比較長。在這種比較惡劣的環(huán)境中，相關人員要保證混合料結構具備較高的抗變形能力，滿足當?shù)氐慕煌ㄟ\行標準。另外，該高速公路項目是當?shù)刂饕倪\輸線路，日常交通運行的車輛數(shù)量比較多，并且還有很多的重載車輛，路面載荷較大也會產(chǎn)生嚴重的損壞影響。因此，在高速公路路面結構設計優(yōu)化的過程中，應該綜合分析自然環(huán)境溫度因素，在保證高溫條件的同時，具備較高的抗車轍、抗裂等性能，滿足交通運行的安全性要求[2]。

4.2 水穩(wěn)定性

高速公路項目沿線區(qū)域內年降雨量可以達到1500mm，為年平均降雨量超過1000mm 的嚴重區(qū)域。通過對該區(qū)域內的整個高速公路項目進行分析發(fā)現(xiàn)，早期水損壞非常嚴重。因此，在高速公路結構優(yōu)化設計環(huán)節(jié)，工作人員應綜合分析混合料設計、原料指標等數(shù)據(jù)，提升水穩(wěn)定性，滿足當前高速公路運行需要。

4.3 低溫抗裂性

該高速公路項目所處區(qū)域內，氣象資料顯示環(huán)境最低溫度可以達到-10℃，環(huán)境溫度較低。因此，在結構優(yōu)化設計環(huán)節(jié)，不僅要達到高溫穩(wěn)定性標準，還要達到低溫抗裂性的要求。

4.4 抗疲勞性

整個高速公路區(qū)間范圍內車輛通行量非常大，且有較大比例的重載車輛，在長期運行中極易導致瀝青路面結構疲勞損壞問題，所以在結構設計優(yōu)化的過程中，工作人員應采取必要措施，提升抗疲勞性能，消除車轍、早期水害等問題。經(jīng)過結構設計優(yōu)化方案的確定，保證結構設計更加科學合理，也就更加能夠提高施工質量，做好特殊路段的處理和控制工作，避免早期病害問題，提升高速公路耐久性，延長使用壽命，產(chǎn)生較高的綜合效益[3]。

5 瀝青結構層的優(yōu)化分析

在高速公路的結構設計優(yōu)化環(huán)節(jié)，綜合分析高速公路各個結構是非常重要的。從各個結構出發(fā)，考慮路面結構層厚度、路面性能，保證瀝青路面結構層得到優(yōu)化，具體從以下幾個方面進行：

5.1 優(yōu)化瀝青上面層

按照本次高速公路的交通運行量預測和分析，在運行的初期并未有較大的交通量運行，所以路面荷載的影響深度主要是中面層。從運行的功能、經(jīng)濟效益等方面分析，在優(yōu)化設計環(huán)節(jié)，確定高速公路上面層確定為4cm 厚AC－13C，瀝青采用SBS 改性瀝青，可以有效降低項目成本，功能性也可以滿足標準要求。AC－13C 應用質地較硬、耐磨性好的集料材料制作，比如玄武巖、輝綠巖等材料，保證抗滑磨耗層結構的功能符合要求。在此基礎上，把符合要求的輝綠巖材料應用到上面層結構，它與SMA－13 中配置的玄武巖材料成本都是比較低的，然后上面層結構使用的是AC－13C 型瀝青混凝土。

5.2 優(yōu)化瀝青中、下面層

根據(jù)工程的設計方案分析，在該高速公路運行過程中，中面層是整個結構區(qū)域內剪力受力最高的范圍。在環(huán)境溫度較高、車輛重載的運行條件下，中面層結構需要達到高溫穩(wěn)定性的要求，由此中面層結構在設計中選擇使用高溫穩(wěn)定性效果最好的瀝青混合料，其中的瀝青是SBS 改性瀝青，它能夠達到綜合性能的要求。

瀝青下面層是主要起到承載、黏結層結構的作用，能夠達到抗疲勞性和抗水損壞的效果，所以該項目應用的是50#A 級道路石油瀝青。經(jīng)過結構優(yōu)化設計后，將中面層結構設計為6cm 的Sup－20，應用改性瀝青材料，確保性能符合PG70－22 級性能標準；下面層設計為Sup－25，應用的是50#道路石油瀝青，符合PG64－16 級性能標準[4]。

5.3 優(yōu)化水穩(wěn)基層

原結構優(yōu)化設計因為所使用的水泥含量比例得到了提升，極易發(fā)生裂縫問題。對于厚度為1cm 左右的石油瀝青表面來說，其可以達到抵抗反射裂縫的作用。在具體的優(yōu)化設計環(huán)節(jié)，水穩(wěn)基層會利用減少水泥比例的方式來消除水穩(wěn)裂縫，另外還可以通過必要的工程措施，避免出現(xiàn)瀝青反射裂縫問題。水穩(wěn)基層與瀝青面層需要布置防水粘接層結構，保證瀝青面層的應力以及應變會由于沒有應力集中在接縫、裂縫端部位置上而有所下降。

同時，還需要保證各個鋪層結構部分的抗拉性能、抗剪性能符合標準的要求。從實際情況分析，防水粘接層的形式選擇比較重要，目前應用最為廣泛的就是聚酯纖維布、稀漿封層、橡膠瀝青應力吸收層等幾種形式。結合本文的實際情況，最終選擇第三種作為瀝青面層，可以起到消除反射裂縫的效果[5]。

6 高速公路路面優(yōu)化設計的對比分析

6.1 技術分析

傳統(tǒng)的AC 型瀝青混合料結構選擇應用懸浮密實型連續(xù)級配的形式，高溫穩(wěn)定性嚴重不足，即使級配結構做好了調整處理，也無法徹底消除設計中的不足。而傳統(tǒng)馬歇爾試驗方式在操作中通過應用擊實成型的方法，并不能真實反映出具體的壓實碾壓、揉搓的效果，所以導致試件的油石比會超出具體應用路面的0.3%～0.5%。在優(yōu)化設計方案的過程中，應用Superpave 技術進行效果檢測，發(fā)現(xiàn)通過該技術可以使瀝青路面結構達到均勻、密實的標準要求，高溫性能有所提升，抗水害效果也非常好，總體結構的性能得到很大提升，同時還保證了路面實際運行效果符合要求，達到抗車轍的效果。

6.2 路面基本建設費用分析

優(yōu)化設計方案投入使用后，發(fā)現(xiàn)高速公路的路面性能得到了很大提升，使用壽命得以延長。從清單報價方面分析，經(jīng)過優(yōu)化處理后的主線路面結構較之原方案成本有明顯下降。

6.3 使用效果分析

方案經(jīng)過優(yōu)化之后，可以提高施工質量，延長使用壽命，防止發(fā)生早期病害問題，達到節(jié)能、降耗、環(huán)保的目標，對于促進公路領域的發(fā)展有著非常好的效果。

7 結語

總而言之，在高速公路瀝青路面工程施工中，路面工程的穩(wěn)定性會直接影響路況性能。為了提升路面工程的施工質量，在瀝青路面結構設計中，需要從結構設計、材料應用等方面詳細歸類分析存在的要點問題，從而給出相關的設計措施；同時，在具體設計中還需要加強路面結構的強度設計，提升整體結構性能，以便后續(xù)工程項目質量得到提高。