浅议公路沥青路面的设计方法

蒋智慧

无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072

1 公路沥青路面工程概况

本文在研究公路沥青路面的设计方法期间，以广东省内的某条高速公路为例，对其开展的沥青路面设计工作涉及的相关内容进行了研究，以此总结沥青路面设计方法与经验，为后续其它公路工程的设计建设工作提供多方面的指导。该条公路位于中山市，总长度约为25km，道路中间涉及的涵洞道数共计为90道，而桥梁数量约为4座，总建设工期为3年；其中需要在中山市区内施工建设的路段长度与路基宽度参数分别为8km、35m；路面使用的铺筑材料为沥青混凝土，设计路面使用时间为15年。

2 公路沥青路面设计方法研究

2.1 路面结构组合设计的原则

设计该条公路的沥青路面时，首先，遵循稳定性良好原则，即设计出的路面在实际使用期间，水稳定性指标符合公路路面使用标准，能够抵御外界自然因素对于路面所致的不良影响，避免发生失稳情况[1]。其次，遵循不同结构层特性原则，由于路面施工期间面层、基层、底基层、垫层具有不同的特点，直接进行结构层施工会影响路面最终的建设质量，所以要结合相关结构层特性完成设计，确保各个结构层可以有机整合在一起，具备良好的结构层稳定、紧密、耐久等效果。最后，满足车辆作用于路面荷载力的原则，即设计出的路面厚度、应用的路面材料能够有效抵御车辆荷载力的作用，路面受到应力的不良影响较小，具有理想的抗变形能力，作用力经过不同结构层的层层分力，能够有效减少，确保路面各层强度达标[2]。

2.2 结构层设计要点

2.2.1 面层

公路工程使用沥青混凝土材料开展面层施工时，依据工程长度与分段施工情况，主要分为城区段、桥面段、桥头搭板段、公路段4种路面结构型式，基于不同型式特点，应用的沥青材料规格略有差异。其中在第一种路面结构型式中，使用的材料为SBS改性沥青、碎石、粗型密级配沥青混凝土（AC-25C）等，上述混合料铺筑于路面厚度为60cm；第二种桥面段型式中应用的沥青混凝土材料分别为细粒式（AC-13C）、中粒式（AC-20C），作业面厚度为10cm；第三种路面型式采用AC-25C/AC-13C型的沥青混凝土材料；最后为公路段，处于这部分路段的路面进行面层铺筑作业期间，需要分别使用碎石、沥青混凝土（型号同第三种路面应用材料的型号）进行作业，60cm为标准的铺筑厚度。综合本次公路沥青路面作业工程的面层设计情况，表明设计人员不可直接对全部路段进行同一种材料、统一铺筑厚度的路面设计，要求基于公路具体的施工位置、使用功能以及相应施工区域的地质地貌与水文条件等信息，得出内容全面且针对性较强的路面施工设计方案，以此在提升各个结构层施工质量的基础上增强公路路面整体稳定度，确保路面有着符合公路路面使用要求的力学性能[3]。

2.2.2 基层、底基层

公路路面结构中主要用于承载车辆荷载力的部分为基层，待基层受力之后再将垂直力朝着路基、垫层处传递，以此进行分力。基层主要由下部底基层、上部基层构成，所以需要基层整体有着非常好的抗冻性、强度、抗变形等能力；设计基层时使用的材料尽量就地取材，确保填筑的物料能够良好的固结在一起，上下部能够共同发挥出承载荷载力的作用，且基层结构的稳定性满足施工要求；对于基层结构两个组成部分进行铺筑厚度、压实度等参数的设计时，需要参考国家颁布的《公路路面基层施工技术规范》中的相关内容得出精准的数据，以便基层施工质量良好[4]。

本文研究的公路工程，设计沥青路面基层时针对上部基层主要使用本地可以直接获取的粉煤灰、水泥等材料，经过材料配比处理，用于基层施工的混合料能够对低温环境下的基层冻胀情况进行控制，降低了基层裂缝问题发生风险，基层稳定性显著提高；而对于下部的底基层则需要使用水泥、天然砂砾、达到连续级配标准的碎石等材料进行施工设计，按照这些材料修筑的底基层强度较好。以面层宽度为准，要求上部基层两侧宽度值高于面层，高出的宽度控制为25cm，参照基层宽度则要求底基层两侧宽度高于基层，超出的宽度值为15cm；常规情况下，施工地区每年有着较长时间的强降雨天气，需要在底基层处直接进行较强透水性能材料的铺设，以便在降雨时可以在车辆驶过面层、基层时，依托透水粒料能够将路面结构中含有的水全部排出[5]。

2.2.3 垫层

垫层一般处于土层、底基层两者的交界处，该结构层设计时需要使用整体性、松散型两类材料，其中，整体性材料所形成的垫层，主要发挥材料稳定性作用，材料包括炉渣石灰土；松散型则具有极佳的透水性能，借助于形成的垫层可以保持结构层的水稳定状态，主要包括片石、砂石等材料[6]。本文研究的该条中山市的公路工程，符合高速公路垫层建设标准，要求设计的垫层结构层宽度要与路基宽度保持一致，以此增强结构层的排水性能。

2.3 材料配比设计

由于公路沥青路面建设时使用的材料较多，不同材料进行选取与制备时需要进行科学合理的设计，以便施工单位进行沥青路面施工时参考。首先，沥青材料。上下面层分别要使用不同标准的沥青，以此提升沥青路面作业质量，其中，上面层应用SBS改性沥青，而下面层则要采用A级路面沥青，相应沥青的针入度表示为AH-70；其次，碎石材料。用于面层作业的碎石材料，需要有着良好的清洁效果，内里未见任何杂质，含水量较低，未见风化，使用期间具备理想的耐磨性、强度；使用的石料则需要其质地优良，具备极佳的抗冲击能力，硬度相对较高；如果为公路上的车行道路面，尽量选取本地出产的玄武岩进行铺筑方案的优化设计；再次，粗细集料。设计期间需要参考《技术规范》中的内容确定相应集料的最佳粒径、砂石含泥量，从而确定用于本次沥青路面施工所用的材料规格与使用数量。最后，填料方面。设计时对于矿粉的选用，要求选用的矿粉来自于憎水性材料，而且矿粉极为干燥，不可出现受潮情况；后续使用拌和设备处理路面铺筑材料时，可以将设备工作时出现的粉尘作为矿粉来使用；矿粉在路面结构设计中的使用量参考填料总量进行控制，一般情况下不可超过填料量的1/4，并且混合有矿粉的填料塑性指数需要进行控制，常规情况下控制在4%以下[7]。

除了上述材料要进行路面施工应用的设计，还需对混合料进行规范化的设计，即施工单位工作人员依据4个路面结构型式使用沥青混凝土混合料的相关要求，配制出需要的混合料；同时配置期间需要在靠近施工地区的位置设计一处物料拌和点，以便配置的物料可以在较短的时间内尽快送至作业现场，混合料的价值能够在相应作业地区有效发挥出来。

3 结语

现阶段施工建设完工的公路工程，在实际应用期间有着较多路面质量问题，使得交通安全事故频繁发生，不仅给人们的身心造成了严重损伤，而且会影响公路的正常运营，使得公路工程的社会与经济效益严重下降，所以施工单位在开展公路沥青路面施工过程中，需要基于路面设计原则，从路面结构的各个部分进行方案的细节设计，以便依据较高可行性路面施工方案进行的公路工程路面工程施工有着理想的施工质量，常见的路面病害发生风险得到有效控制，路面使用寿命得以延长，人们可以安全、高效的使用公路路面开展各方面的活动，还可以减轻路面养护工作量。