基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计新思想

李 娟

（天津城建设计院有限公司武侯区分公司 610000）

我国交通行业快速发展的同时，且现代公路主要是以沥青路面为主。当前很多国家对公路使用寿命的规定都比较短，因此在规定的使用年限之后需要全面进行路面改造工作，同时也需要投入大量的人力与物力，甚至也会严重影响交通环境[1]。由此可见，当前人们应深入分析沥青路面的使用周期问题。

1 路面结构层寿命设计问题分析

我国公路沥青路面设计主要是以各个结构层的寿命设计理念为基础。由于在较长的路段内汽车荷载与环境等方面的影响较大，因此也就很难保证各个结构层达到预期的使用寿命。实际的情况是当前我国高速公路路面使用情况能全面实现设计目标，但前期建设量较大，在近段时间内我国每年要进行沥青路面、基层的大修与改造的路段大约有10000km[2]。这不仅造成了巨大的道路建设养护资金的浪费，同时也造成了交通拥堵以及额外的交通绕行的问题。

设计沥青路面的目的是保证设计的沥青路面在一定的年限内不发生结构性的破坏。但是就目前我国沥青路面来分析，通常都是没有达到预期的设计寿命，使用10 年左右就会出现不同层次的结构破坏问题，因此就需要加铺或者是进行铣刨罩面。

根据我国沥青路面设计的规范来看，在设计沥青路面时要遵循相关的寿命原则来确定出各个结构层的使用年限，忽略了路面的维修养护措施对结构功能与使用功能的恢复，同时也没有考虑到维修与养护方法成本差异问题。事实上，也不太可能实现等寿命设计理念设定的路面各个结构层同时达到使用寿命的假设。当前我国大部分高速公路的使用寿命都大于15 年，虽然说在使用期间也经过不同程度的翻修，但是大部分路段的基层也不需要翻修，且具有良好的使用状况。虽然在设计的过程中为了能保证面层与基层的使用寿命尽可能相同，但是根据统计已建的高速公路使用情况来分析，基本上都是路面面层受到损坏，没有发现基层损坏的情况，因此也就存在不同部位表现出使用寿命不同的情况。当前实行的等寿命设计理念设定的沥青路面各结构层使用末期，很难实现同时损坏与统一进行翻修的目标，因此这一理念不科学也不经济。这也就表明等寿命原则理念指导设计沥青路面也存在较多无法解决的问题[2]。

2 结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计新思想

现代公路比较常用的路面就是沥青，在设计沥青路面时要保证在设计的寿命年限中不受到结构型的破坏，避免影响交通。但是深入分析公路的使用情况来看，通常都是8～10 年后沥青也会遭到结构型的破坏，因此还要强化对沥青路面设计与施工的认识。

2.1 对沥青路面生命周期的重新认识

以高速公路沥青路面为例子，在设计沥青路面时，无论是在设计哪个层面都应以使用寿命大于15 年为基准，而其他等级的公路设计情况为：四级公路设计寿命为6 年、三级公路设计寿命为8 年、二级公路设计寿命为12 年、一级、高速公路设计寿命为15 年[3]。若路面的使用年限大于15 年，那么无论是哪一个结构层都已经或者是即将受到结构破坏。虽然很多高速公路在使用年限中都需要不同程度的翻修，但是我国大部分的高速公路使用年限都已经达到标准。就沥青面层的破坏情况来分析，主要是因为基本的结构面或者是车辙开裂导致。通过以上分析可知，公路的使用年限与设计年限的限制并未受到局限，也很少发现在设计年限内发生路面结构层破坏的情况。

除此之外，考虑到我国高速公路上行驶的车辆载重较大，且近年来汽车数量不断增多，造成国省道干线以及高速公路运行过程的压力也逐渐增加。为此，在开发我国省道干线公路以及高速公路后，由于超过了预期的交通量，受到车辆增加以及车辆载重的双重影响下使得设计交通量峰值提前，因此也会导致公路在运行8～10 年内因为交通量较大最终引发各种问题。结合这些我们也能发现当前为我国沥青路面设计与施工质量较好。

2.2 设计耐久性沥青路面疲劳寿命的新理念

当前我国在设计高速公路路面结构疲劳寿命时主要是有两种设计思路。一个是等寿命设计思路。其指的是按照统一的设计标准，来设计沥青公路的各个结构层。在预期的设计中，若某一个部分的结构部件受损，那么其他部分的结构部件也可以接近使用寿命末期或者是也已经达到使用寿命末期。这一设计思路主要是为了保证整体结构在同一阶段报废，实现统一重建或者是翻修[4]。另一个是变寿命设计思路。其主要是根据各结构层的重要性、修复与重新建造的成本、修复与重建的便利性将其设计成不同的使用寿命。通常来说，其要遵循以下几个方面的原则。一方面，考虑到重建以及修复外部结构部件的难度较高，且设计中使用的寿命也高，因此外部结构部件的修复与重建难度低，因此整体的设计使是很重要的结构部件就可以适当降低要求。当前我国主要是以等寿命设计思路为主，但是在应用该思路时也极易出现忽略日常维修以及高速公路沥青路面结构与功能的情况。因此，我们要以沥青路面层状结构的特点为基础，选择变寿命的设计思路。

2.3 路基寿命设计

通常情况下，在设计高速公路时对路基设计寿命的要求应以永久性的路基设计方向为基础。在实际的情况中，除非路基受到自然灾害的损毁，否则就不会全面翻修。全面返修路基需要耗费大量的时间，同时也耗费大量的人力与物力，这对我国公路运输状况来说无疑是一种的较大负担。与此同时，也不会出现因为高速公路达到了预期的使用寿命之后就废弃这一段公路的情况。但是高速公路在运行的过程中也极易受到外界因素的影响，因此也就无法避免出现路基变形的问题。为此，在设计路基的寿命时首先要预测路基的变形，保证路基容许的变形与设计的基层寿命是统一的[5]。如此也能保证在翻修公路基层的同时修复路基的变形情况。这就要求相关设计人员在设计的过程中要高度重视路基的使用寿命，保证沥青路面与其他部分工作的统一。可见，高速公路整体结构中十分关键的基础就是路基设计，因此要结合公路的实际情况科学设计。

3 结束语

综上所述，要想设计出结构层寿命递增的耐久性沥青路面，相关工作人员在实际的工作中要针对不同的结构层，应选取不同的寿命设计方式，且结合当地的地质环境选择科学的寿命设计方式，只有这样才能设计出符合新时代发展需要的沥青路面。