馬向前

(中大設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000)

0 引言

近年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，人們的生活質(zhì)量不斷提高。為了滿足人們和社會(huì)層面的不同需求，道路交通建設(shè)與發(fā)展的過(guò)程中路面設(shè)計(jì)工作成為關(guān)鍵的部分，道路路面是承載交通工具和行人的重要結(jié)構(gòu)，如果出現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，尤其是重載道路的瀝青路面，所承受的交通荷載量高，如果不能合理設(shè)計(jì)將導(dǎo)致瀝青路面的后續(xù)使用受到影響。因此，在新時(shí)期的環(huán)境下應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注重載道路瀝青路面的設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)模式，提升整體的設(shè)計(jì)效果[1]。

1 重載道路瀝青路面的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

1.1 水損壞問(wèn)題

通常情況下，在重載道路瀝青路面應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)由于車輛荷載過(guò)高，導(dǎo)致瀝青層面受到剪切變形影響，出現(xiàn)不同程度的車轍，尤其是缺乏穩(wěn)定性、抗變形性能較低的瀝青路面，在重載車輛碾壓下，很容易發(fā)生橫向剪切變形的問(wèn)題。雖然車轍損害不會(huì)對(duì)道路路面的承載性能產(chǎn)生過(guò)大的影響，但是如果不能合理處理，就很容易引發(fā)水損壞的問(wèn)題，如圖1所示。在瀝青路面車轍的深度達(dá)到某個(gè)程度以后，車轍坑槽的內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)積水，路面表層的水分向車轍坑槽流動(dòng)，對(duì)瀝青層面和材料產(chǎn)生影響，導(dǎo)致瀝青與石料的黏附性降低，出現(xiàn)材料剝離等嚴(yán)重問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)層下面進(jìn)入水分，使得半剛性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很長(zhǎng)的滯留效應(yīng)，在動(dòng)水壓力的影響下，路面細(xì)料受到?jīng)_刷，出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞問(wèn)題。

圖1 路面水損壞

1.2 疲勞開(kāi)裂問(wèn)題

重載瀝青路面疲勞開(kāi)裂問(wèn)題屬于常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，一般情況下，道路在車道的輪跡處發(fā)生裂縫問(wèn)題，之后逐漸擴(kuò)展成為網(wǎng)狀裂縫，如圖2所示。隨著縱向裂縫問(wèn)題的發(fā)生，在重載交通作用之下，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而出現(xiàn)問(wèn)題。

圖2 疲勞開(kāi)裂

1.3 泛油問(wèn)題

重載道路瀝青路面除了會(huì)出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂和水損壞問(wèn)題，還會(huì)發(fā)生泛油問(wèn)題，主要是由于重載瀝青路面面層內(nèi)部的瀝青在受熱膨脹以后，瀝青材料與混凝土材料相互之間的孔隙無(wú)法承受膨脹力，瀝青滲出到路面表面部分，一旦發(fā)生此類問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致路面的防滑性能降低，對(duì)車輛行駛的安全性造成危害。

2 重載道路瀝青路面的設(shè)計(jì)措施

重載道路瀝青路面設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)完善設(shè)計(jì)模式，確保整體路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果[2]，如圖3所示。

圖3 路面設(shè)計(jì)的模式

2.1 不同層間的設(shè)計(jì)

通常情況下在重載道路的瀝青路面設(shè)計(jì)過(guò)程中，若不能考慮到瀝青層次和基層的黏結(jié)性，不能合理設(shè)計(jì)瀝青層次的厚度，將會(huì)導(dǎo)致不同層次之間的黏結(jié)性降低，發(fā)生嚴(yán)重的車轍問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行不同層次相互之間的合理設(shè)計(jì)。首先，按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作，合理進(jìn)行瀝青層面與機(jī)理層面的黏結(jié)性設(shè)計(jì)，選用改性瀝青材料，改善不同層次的黏結(jié)性。其次，做好瀝青層次的分層設(shè)計(jì)，合理設(shè)定瀝青材料的流動(dòng)性指標(biāo)、溫度指標(biāo)等，完成指標(biāo)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行不同層面的試驗(yàn)施工，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的不同層次相互之間的黏結(jié)性，明確設(shè)計(jì)方案是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只有確保所設(shè)計(jì)的瀝青道路面層結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，才能將設(shè)計(jì)方案應(yīng)用在重載道路瀝青路面的工程項(xiàng)目中。

2.2 預(yù)防水損害的設(shè)計(jì)

重載道路的瀝青路面會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于重載的交通狀態(tài)，很容易發(fā)生裂縫問(wèn)題與車轍問(wèn)題，如果不能及時(shí)進(jìn)行瀝青路面的養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)，將會(huì)導(dǎo)致路面在水的作用下出現(xiàn)嚴(yán)重的水損害問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)期間應(yīng)根據(jù)瀝青路面水損害問(wèn)題發(fā)生原因和情況，制定較為完善的設(shè)計(jì)方案。首先，設(shè)計(jì)基層結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)穩(wěn)定碎石類型的材料，同時(shí)還需重點(diǎn)關(guān)注排水性能，以免積水過(guò)多，對(duì)道路結(jié)構(gòu)的質(zhì)量造成危害。其次，在表層的下層位置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，需要選擇使用瀝青含量較高的材料，將其設(shè)置成下封層，這樣能夠在一定程度上避免地下水所帶來(lái)的不利影響。最后，還需在設(shè)計(jì)層次的過(guò)程中，重點(diǎn)設(shè)計(jì)嵌擠性能較好、空隙率良好并且下面層性能符合標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)層次，確保水分能夠從空隙內(nèi)部盡快向外流出，改善瀝青路面結(jié)構(gòu)的排水性能。

2.3 合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)厚度

重載道路的瀝青路面設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)厚度控制在合理范圍之內(nèi)，以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，按照交通量指標(biāo)，在設(shè)計(jì)年限范圍之內(nèi)進(jìn)行換算，根據(jù)路面可能會(huì)出現(xiàn)的損傷問(wèn)題與疲勞破壞問(wèn)題等，嚴(yán)格進(jìn)行結(jié)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì)[3]。首先，在厚度設(shè)計(jì)之前應(yīng)假定路面的厚度指標(biāo)，將基層當(dāng)作是主要承重層，使得瀝青層次能夠起到表面功能作用，但是需要考慮的是，在工程項(xiàng)目中，重載交通的瀝青路面出現(xiàn)破壞問(wèn)題并非是基層結(jié)構(gòu)的破壞，而是瀝青表面層結(jié)構(gòu)的破壞。因此，需要做好瀝青表面層厚度的設(shè)計(jì)。其次，若瀝青結(jié)構(gòu)部分和基層結(jié)構(gòu)部分相互之間屬于完全連續(xù)的性質(zhì)，在瀝青結(jié)構(gòu)厚度增加的情況下，基層的拉應(yīng)力就會(huì)有所增加，但是增加的數(shù)量很少，而在瀝青層厚度不能達(dá)到12 cm時(shí)，就很容易出現(xiàn)車轍問(wèn)題，但是如果瀝青層的厚度超出12 cm，就能降低車轍問(wèn)題的發(fā)生概率，因此在瀝青面層設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)盡可能將瀝青面層結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)計(jì)為超出12 cm。最后，在瀝青路面設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要注意，瀝青結(jié)構(gòu)、基層部分如果屬于滑動(dòng)截面，瀝青結(jié)構(gòu)底部位置的剪應(yīng)力就會(huì)在瀝青結(jié)構(gòu)厚度增加之后降低，簡(jiǎn)而言之，如果層間缺乏良好條件，瀝青結(jié)構(gòu)的厚度很薄，就容易發(fā)生嚴(yán)重的車轍問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)期間需要重點(diǎn)增加瀝青結(jié)構(gòu)層次的厚度，預(yù)防出現(xiàn)車轍問(wèn)題。

2.4 瀝青材料的科學(xué)設(shè)計(jì)

瀝青材料對(duì)于整體的重載道路路面結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和性能會(huì)產(chǎn)生直接影響，一旦出現(xiàn)瀝青材料的設(shè)計(jì)問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致整體設(shè)計(jì)效果降低，因此，在瀝青路面設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)制定完善的瀝青材料重載設(shè)計(jì)方案[4]。

(1)采用模量測(cè)定的方式進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。在圓柱形的試驗(yàn)樣本中合理進(jìn)行應(yīng)力的分析，采用靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)方式，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)值；對(duì)于試驗(yàn)的樣本，還可以設(shè)置正弦波形應(yīng)力，進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，分別實(shí)行壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)，獲得復(fù)數(shù)模量；反復(fù)性開(kāi)展相關(guān)的試驗(yàn)活動(dòng)，階段性設(shè)置一定的梯形波應(yīng)力，進(jìn)行壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)在重載道瀝青路面實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂、水損壞等問(wèn)題，直接影響道路整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量和性能，因此在新時(shí)期的環(huán)境下應(yīng)結(jié)合瀝青路面的問(wèn)題特點(diǎn)，合理進(jìn)行不同層間的設(shè)計(jì)，預(yù)防出現(xiàn)水損害問(wèn)題，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)厚度，精準(zhǔn)進(jìn)行瀝青材料的設(shè)計(jì)與計(jì)算，從根本上保證瀝青路面設(shè)計(jì)質(zhì)量，滿足當(dāng)前的性能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。