高寒地区沥青路面行为特性与设计方法研究

罗良

摘要：随着社会经济的快速发展，沥青路面存在的缺陷不断的增多，在高寒地区沥青路面完全暴露在自然环境中，长期承受着车辆荷载的反复作用和外界自然环境的直接影响，导致沥青混凝土路面的性能不断的衰减和破损。基于此，本文就高寒地区沥青路面行为特性与设计方法进行分析与研究。

关键词：高寒地区；沥青路面；行为特性；设计方法

中图分类号： U416 文献标识码： A

一、沥青路面病害类型

（一）沥青过早老化

沥青胶结料的老化是影响高寒地区沥青混凝土路面使用性能的一个重要因素。老化后的高寒地区沥青路面看起来非常干涩，高寒地区沥青路面变硬变脆，高寒地区沥青路面的低温抗裂性、疲劳耐久性明显降低。由于老化后的高寒地区沥青路面粘附性很差，高寒地区沥青路面很容易发生脱落、松散及开裂现象，并进一步加速路面水损坏现象的发生。沥青老化是必然的，只是由于高寒地区沥青混凝土路面性质的差异及使用的环境不同而造成沥青混凝土路面老化速度不同而已。由于在高寒地区引起沥青混凝土路面老化的热、氧、光、水等因素之间交互作用更为明显，特别是太阳光中的紫外线异常强烈，多种因素共同作用造成高寒地区沥青混凝土路面老化的速度快得多。

（2）路基冻胀融沉引起的路面破坏

大部分均位于在季节性冻土地区，由于高寒地区沥青混凝土路基土的冻胀融沉而引起路基变形，从而导致高寒地区沥青混凝土路面的破坏在各路段均有发生，其主要破坏类型及特征为:

1.在不均匀沉降较轻的地区主要为高寒地区沥青混凝土路面整体下沉，且沥青混凝土路面沉降量小，在沥青混凝土路面产生小的凹坑，高寒地区沥青混凝土路面基本平整。

2.在不均匀沉降严重的地区的沥青混凝土路面主要为沉降量大，且非常不均匀，在高寒地区沥青混凝土路面产生大的凹坑。当大的凹坑相对集中的时候，造成高寒地区沥青混凝土路面的波浪起伏。

3.当高寒地区沥青混凝土路基土质不好、水分补给充足情况下，高寒地区沥青混凝土路基的不均匀冻胀作用所引起的沥青混凝土面层的冻胀裂缝。这种高寒地区沥青混凝土路面裂缝表现形式有横缝也有纵缝，但一般的高寒地区沥青混凝土路面以纵缝为主。冻胀的沥青混凝土路面裂缝的缝隙有一定高差。随冻胀融沉反复作用时间的延长，高寒地区沥青混凝土路面裂缝宽度与高差逐渐发展与扩大，逐步形成网裂。

（三）沥青路面变形

广义的高寒地区沥青混凝土路面变形是指在行车荷载、路基变形及环境因素综合作用下而导致的沥青混凝土路面形状发生了变化的总称。狭义的高寒地区沥青混凝土路面变形是指沥青混凝土面层在行车荷载作用下由于沥青混合料本身的性质和车辆荷载、施工因素因素而产生的变形。高寒地区沥青混凝土路面变形病害是指狭义的沥青混凝土路面变形。该种病害在我国许多公路工程沥青混凝土路面中普遍存在，尤其是由于车辆荷载的水平剪力作用所造成的高寒地区沥青混凝土路面剪裂、推挤波浪变形现象比非高寒地区的沥青混凝土路面表现得更为严重。

二、沥青路面施工质量控制

（一）沥青路面施工准备阶段

施工准备主要是从人、机、料三方面进行准备和分配：

1.先要了解需要的技术人员、材料、机械设备，并根据实际情况进行合理分配。注意在一些关键工序上要配技术精良的队伍参与。

2.其次，主要机械设备的配备，如摊铺机、压路机等，这需要技术娴熟的人员操作机械。

3.再次，现场人员必须配备的检测施工设备的准备。

4.最后，也是非常重要的，材料的选购，包括材料的规格、用量、特性及供应商的确定。做好这些主要的准备工作将会是后面的施工工作更加得心应手。

（二）沥青路面施工阶段

当所有施工准备都已经做好之后，再进行施工基础等的施工按照一般路面并根据图纸要求施工即可

1.技术准备

进行沥青混合料的配合比设计是要经过现场监理人员的审批合格之后方可使用，基础的施工严格按照设计及规范要求进行，完成之后一定要记得回复路面中心线按一定距离打钉边桩，再进行水平测量。

2.基层处理

铺沥青前需要将下承层清理干净，根据现场实际情况，在清扫干净的面层上喷洒沥青油注意沥青油的厚度不宜过厚或过薄，过厚会是沥青下承层不能直接联系，存在空隙，粘结力下降;而沥青油过薄其粘结力不够，从而起不到作用，要根据实验及规范要求进行沥青油喷洒。

3.沥青混凝土摊铺技术

3.1沥青混合料运输到位，摊铺之前应清理路面面层，以保证施工面层干净平整，再按规定和要求喷洒粘层油，喷油应均匀，防止影响到上层的油石比。摊铺时应保证烫平板的温度，同时运输车辆不能间断要保证连续摊铺作业。

3.2摊铺作业过程中温度控制非常重要，普通沥青混合料摊铺不得低于130℃~150℃，而改性沥青等应适当提高10℃到20℃，摊铺不止要连续，还要保证稳定，速度应取决于运输能力和供应能力。摊铺机不得中途随便收斗，防止混合料发生离析现象。应采用整幅摊铺。纵向接缝应在以摊铺部分预留一定宽度。摊铺过程中不允许人工进行反复修整，摊铺后未经压实前不得踩踏，若摊铺周边出现缺陷可有人工修补。

4.沥青混合料的压实

压实的质量控制重点在碾压温度和碾压方式上，在合理的温度里合理采用碾压设备。压实诗应注意一下几点:

4.1初压时，初压长度不宜过长，且压路机不得在未压实的混合料上倒轴，必须在同一轮迹上返回。每一轮迹于上一轮迹重叠30cm，且不能急停、急驶。初压宜压1~2便，初压后检查平整度、路拱等，必须进行修正，消除材料的离析现象。

4.2复压应紧跟在初压之后，采用不同型号的碾压机进行碾压，在坡道上碾压时，应关闭振动碾压

4.3终压可采用关闭振动的振动压路机进行碾压。终压应保证路面无痕迹，通常碾压次数不得少于2次。

三、高寒地区沥青路面设计方法

（一）沥青路面结构设计方法

1.设计原则与要求

1）设计原则

a.高寒地区沥青混凝土路面在设计使用年限内应能经受住恶劣环境及车辆荷载的的共同作用，并满足各级公路工程沥青混凝土路面的相应的经久耐用、承载能力、安全舒适的要求。

b.调查掌握高寒地区相关沿线路基特点，查明高寒地区公路工程相关路基、土质干湿类型，保证高寒地区沥青混凝土路基强度及其应处于干燥、中湿状态，对不良地质路段的公路工程沥青混凝土应进行相应的处理，在此基础上进行高寒地区沥青混凝土路基路面综合设计。

c.遵循节约资源、合理选材、因地制宜的原则，在高寒地区沥青混凝土路面施工中选择技术先进、安全可靠、经济合理、施工方便的沥青混凝土路面结构方案。

2）设计要求

高寒地区沥青混凝土路面应满足使用要求，高寒地区沥青混凝土路面结构应具有足够的强度，在所处地区的气候和水文条件下沥青混凝土工程都能够保持耐久、稳定，高寒地区沥青混凝土路面符合安全、舒适、经济、环保的设计原则。

a.沥青表面层

沥青表面层通常称之为抗滑磨耗表层，是设计要求最高的层次，其主要功能是在设计要求的使用年限内提供足够的抗滑性能，兼具有足够的耐久性。适合于用作沥青表面层的沥青混合料是细粒式密级配改性沥青混合料。

b.沥青联结层

高寒地区沥青混凝土路面联结层通常称之为抗车辙层和抗疲劳层，根据公路工程等级和使用要求可做成单层或双层，也是高寒地区沥青混凝土路面设计要求很高的层次，高寒地区沥青混凝土路面联结层应具备抗车辙和抗疲劳性能的要求。

c.底基层

底基层的主要功能是为高寒地区沥青混凝土路面提供一定的强度，为柔性高寒地区沥青混凝土基层提供很好的基础，以减薄高寒地区沥青混凝土路面结构层总厚度，降低对高寒地区沥青混凝土路基承载能力的要求。适用于做底基层的高寒地区沥青混凝土路面材料有无机结合料稳定粒料类材料、级配碎石，并应尽量选用骨架密实型混合料。

结束语

随着我国公路程的快速发展，高寒地区沥青混凝土路面施工应该充分利用我国半刚性基层材料，防止高寒地区沥青混凝土路面的早期破坏、提高高寒地区沥青混凝土路面耐久性、促进我国公路交通健康可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1]陈炯.高寒地区公路沥青混合料配合比优化设计[D].西南交通大学,2007.

[2]刘克非.极端气候下沥青路面破坏机理与修复技术研究[D].中南大学,2012.

[3]高文武.软土地区沥青路面结构设计方法研究[D].重庆交通大学,2012.