沥青路面结构设计要点

黎康

（江西省交通设计研究院有限责任公司，江西南昌 330000）

0 引言

作为道路的关键组成部分，沥青路面不仅需要具备良好的承载能力和稳定性，还要能够抵御各种环境影响和交通荷载带来的损害。因此，科学合理的沥青路面结构设计对确保道路的安全性、舒适性和耐久性运行至关重要。但由于我国的地质条件不同，在沥青路面结构设计上也存在一定的差异性。因此，需要对沥青路面结构设计要点进行分析，从初始阶段做好控制，以提升路面工程质量，避免病害问题。

1 公路沥青路面设计要求

1.1 做好交通流量测算工作

修建沥青道路之前，设计人员需要对施工路段进行实地考察，包括施工地段的地质状况和周边生态环境等。同时，需要对该路段的交通流量进行测算，分析上下班高峰期及一天的车辆行驶情况，根据道路交通流量优化设计方案。此外，需要根据主要通行车辆，合理设计路面结构方案，明确采用何种沥青路面。

1.2 确定沥青路面构造

进行沥青路面设计时，必须对该路段进行地质勘探和气候环境研究，以保证新建沥青路面的密实性、抗滑性、稳定程度和耐磨程度等能够达到使用要求。沥青路面结构类型的选择，需要根据垂直面的双圆水平荷载力理论进行测算；沥青路面结构的厚度值，需要根据沥青路面的承载能力与开裂度进行测算，以及按照抗压性技术参数和交通车流量进行计算。

1.3 设置沥青混凝土配比

沥青混凝土是沥青路面施工的关键材料，其性能很大程度上受环境温度的影响。矿料种类和矿料级配等因素，也会对材料的整体性能产生影响。因此，进行沥青路面结构设计时，需要先准确研究原材料的属性，并对原材料的质量进行严格控制。此外，需要对各种矿料的级配、颗粒大小和筛孔等级进行严格控制，以明确最适合的配比方案。

由于过往车流量和雨水冲刷会对路面产生很大的影响，因此设计沥青路面层时，必须重点关注其抗雨水冲刷性能和混凝土的收缩性，可采用石灰粉、粉煤灰和水泥等半刚性的原材料，以提升路面的抗雨水冲刷性能。此外，在高温环境下，沥青路面容易出现变形，为避免路面变形，可采用OGFC、SMA 等沥青混凝土[1]。

2 沥青路面结构优化设计要点

沥青路面是一种常见的道路路面类型，其在道路交通中具有广泛应用。沥青路面具备多种优点，包括出色的耐久性、舒适性和抗滑性，能够为驾驶者提供良好的行车体验。一般而言，沥青路面由多个层次组成，其中主要包括面层、基层和垫层。面层是直接接触车辆轮胎的层次，承受着车辆荷载和环境因素的影响。它通常由沥青混合料构成，具有较高的柔性和抗剪强度。基层位于面层下方，起到承载和分散荷载的作用，常采用砾石、碎石等材料进行铺设[2]。垫层位于基层与路基之间，主要用于调整路面的平整度和提供排水功能。

在沥青路面设计中，需要重点优化应力吸收层的设计，以防止基层出现反射裂缝。应力吸收层通常位于基层与面层之间，其主要作用是吸收来自车辆荷载的应力，并通过分散和缓冲作用，减少对基层的影响。通过合理设计和选择适当的材料，可以降低应力传递，延缓裂缝的形成，提高沥青路面结构的整体性能和寿命。

在沥青路面设计中，还需要考虑气候环境和交通状况对路面的影响。气候因素如温度变化、日照、降雨等都会对沥青路面产生一定的影响，如温度变化引起的膨胀和收缩等。同时，交通状况也是设计考虑的重要因素，包括交通量、车速、车辆类型等。这些因素会对沥青路面的受力状况和耐久性提出要求，需要在设计中加以合理考虑。

3 沥青路面各面层的特征及功能

3.1 沥青路面上面层

沥青路面的上面层结构具有多种特征及功能，是为道路使用者提供平稳、安全和舒适的行车环境的关键结构。

第一，沥青路面的上面层具有良好的平整度特征。上面层施工技术和材料具有一定的特性，能有效提高路面表面的平整度，避免行车时产生颠簸和震动，进而为驾驶员提供平稳的行车体验[3]。

第二，沥青路面的上面层具有良好的抗滑特性。沥青路面表面通常采用粗糙的纹理设计，以增加车辆与路面之间的摩擦力，提供良好的防滑性能。这有助于车辆在湿滑或雨天等恶劣天气条件下保持良好的牵引力和控制性能，可降低交通事故风险。

第三，沥青路面的上面层具有良好的密封性能，能够有效防止水分渗入路面结构内部，防止水分对路基和下层材料的侵蚀和损害。密封的上面层还能阻止空气和与路面下层材料的接触，降低路面下层材料氧化和老化的可能性，进而延长路面的使用寿命。

第四，沥青材料能够有效降低车辆行驶时产生的噪声，同时降低噪声的传播和反射率，因此沥青路面的上面层还具有良好的噪声吸收特性。

3.2 沥青路面中、下面层

沥青路面的中、下面层在整个路面结构中起着重要的支撑和承载作用。它们不仅能够为沥青路面结构提供强度支持，还能够分散交通荷载、保护路基、提高公路的整体稳定性。

中面层是沥青路面结构中的关键组成部分之一，其主要功能是提供一定的强度和承载能力，分散和承担一定的交通荷载，降低路面荷载对下面层的影响。同时，中面层还具备一定的弹性和柔韧性，可以吸收和分散路面的应力，减少应力集中现象，进而避免裂缝产生。

下面层是沥青路面结构中的最底层，位于路基之上。下面层的主要功能是承受和分散交通荷载，并将荷载传向路基，以保证整体结构的均匀性和稳定性，减少路面的变形和沉降情况，确保路面的稳定性和安全性。

中、下面层结构需要根据具体的路面设计要求和使用环境进行合理设计，以确保路面能够承受预期的交通荷载，更大限度地避免路面变形和损坏。

3.3 基层

基层是路面结构中的承重层，其性能对路面的整体承载能力和稳定性起至关重要的作用。

基层位于面层之下，垫层或路基之上，主要功能是承受车辆荷载的竖向压力，并把由面层传递下来的应力扩散到垫层和路基土壤中，能够起到均匀分布荷载的作用，减少路基的集中荷载现象。同时，基层还具备一定的排水功能，可将路面上的积水迅速排除，防止水分侵蚀、损害路基。

4 沥青路面结构层厚度设计要点

沥青路面结构层厚度的确定通常需要综合考虑力学性能、使用性能和经济性等因素。此外，需要考虑施工路段的气候、交通流量以及使用的施工材料等，根据路面设计需求，选择最合适的路面厚度[4]。

4.1 沥青路面主要设计参数

在沥青路面设计过程中，需要综合考虑环境、材料、交通荷载能力等因素，进而优化设计参数。

4.1.1 环境参数模量取值

沥青道路的施工过程受到多种环境因素的影响，其中温度和湿度是最主要的因素之一。其中，温度对沥青道路施工的影响更为显著[5]。在沥青路面结构设计阶段，需要充分考虑当地的气候状况，并采取相应的措施应对温度变化对路面性能的影响。由于高温会导致沥青材料软化、流动性提高，影响施工的稳定性和均匀性；低温则会使沥青材料变脆，降低其可塑性和抗裂性能。因此，在设计沥青路面结构时，需要根据当地的温度特点进行温度变形和弹性模量测量。可通过测量路面的弯沉来反算路面弹性模量。弯沉测量可以借助相关设备及传感器进行，其间记录路面在不同温度下的变形情况，再利用经验公式反算出相应温度下的路面弹性模量，进而获得路面在实际温度条件下的力学特性参数，为设计和施工提供依据。

4.1.2 沥青混凝土弹性模量取值

在沥青路面结构设计中，准确确定沥青混凝土的弹性模量取值非常重要，因为它直接影响路面的承载能力、变形性能及使用寿命。为了确保设计参数的准确性和合理性，需要通过试验室试验和现场测量来获得沥青混凝土的模量取值。

试验室试验是确定沥青混凝土弹性模量的常用方法之一。通过采集现场施工所使用的沥青混凝土样本，在试验室中进行压实试验和动态弹性模量试验，可以获得不同沥青混凝土配合比和沥青含量下的弹性模量数值。这些试验结果能够为设计提供可靠的弹性模量取值参考，以确保沥青路面在实际使用条件下具备足够的承载能力和稳定性。

现场测量也是确定沥青混凝土弹性模量的重要手段之一。在现场使用合适的设备进行静载试验或动态回弹试验，可以直接获取沥青混凝土的弹性模量值。这种测量方法考虑了路面实际的工况和环境条件，能够提供更准确的弹性模量数据，从而为设计提供更可靠的依据。

进行沥青混凝土弹性模量取值时，还需要考虑其他因素的影响，如温度、湿度、交通荷载等。这些因素均会对沥青混凝土的性能产生影响，因此在设计中需要进行相应的修正和调整。同时，为了提高弹性模量取值的准确性，还可以采用统计方法，通过大量的实测数据进行分析和处理，以确定最适合设计条件的模量数值。

4.2 确定施工路段设计等级目标

在沥青路面结构设计中，确定施工路段设计等级目标是非常重要的环节。需要根据路段的交通量、设计车速、车辆类型和预期使用寿命等因素，确立适当的设计等级目标，以满足路段的使用功能和要求。

第一，根据路段的交通量和设计速度，需要确定设计等级目标。高交通量和高设计速度的路段通常需要更高的设计等级目标，以保证路面在承载力和耐久性方面符合使用需要。较低交通量和设计速度的路段，可采用较低的设计等级目标，以提供经济有效的解决方案。

第二，考虑车辆类型和预期使用寿命。不同类型的车辆会给路面带来不同的荷载和应力。重型车辆（如卡车和公交车）通常会给路面施加更大的荷载，因此设计等级目标需要相应增加，以满足路面的承载力要求。此外，预期使用寿命也需要考虑在内，长期使用和高频率交通的路段需要更高的设计等级目标，以保证路面的使用耐久性。

第三，环境因素也需要纳入考虑范围。路段所处位置的地理和气候条件也会对路面结构产生影响，如高温、寒冷、潮湿、多雨的气候条件，可能会增加路面的破坏风险，因此在确定设计等级目标时需要考虑适当的防水、防冻和耐久性要求。

4.3 沥青路面构造厚度确定

沥青路面构造层的厚度确定，应参考《高速沥青路面试验路方案》。

第一，需要考虑设计交通量和设计速度。高交通量和高设计速度的路段通常需要更厚的沥青路面来承受车辆荷载和动态荷载的压力。因此，设计时应根据交通量和速度的设计要求，确定适当的路面厚度，以确保路面能够承受预期的交通荷载。

第二，需要考虑地理和气候条件。地理和气候条件对沥青路面的耐久性有重要影响。例如，高温、多雨、寒冷地区的路面可能会面临更严峻的热胀冷缩、水损害和冻胀等问题。在这些情况下，需要适当增加沥青路面的厚度，以提高其抗破坏能力和耐久性。

第三，需要考虑材料特性和路面结构。沥青路面的材料特性和路面结构对其厚度选择也有一定的影响。不同类型的沥青混凝土材料和路面结构层次会影响路面的承载能力和变形性能。因此，应根据所选用的材料和路面结构的具体情况，结合设计要求，确定适当的路面厚度。

第四，需要考虑经济可行性。除了要满足设计要求，还要满足经济可行性要求。过度增加沥青路面的厚度会增加施工成本和材料消耗，而过薄的路面可能无法满足设计、寿命要求。因此，需要在经济性和可行性之间进行平衡，选择合理的沥青路面厚度，以保证经济性和可行性，并满足设计要求。

5 结语

总之，沥青路面结构设计是保障道路安全的重要环节。文章对沥青路面结构设计内容进行了分析，提出了路面结构设计相关要点，综合考虑各项因素、采用科学合理的设计方法，可以实现沥青路面的高质量、高性能和长寿命，为公路使用者提供平稳、舒适和安全的行车环境。因此，在沥青路面结构设计环节，设计人员应严格遵守规范要求，持续创新，进而不断提高设计水平，为沥青路面工程的开展提供保障。