沥青路面合理结构的研究

沥青路面合理结构的研究

题兴海

题兴海（青海省公路科研勘测设计院）

摘要：在我国高等级公路的建设中，沥青混凝土路面已成为主要的路面形式。论文通过对沥青路面的结构进行分类，提出了沥青路面的功能作用和要求。以级配碎石基层施工为例，对沥青路面合理结构进行了探讨。仅供参考。

关键词：沥青路面合理结构级配碎石基层施工

1沥青路面结构的相关概述

1.1沥青路面结构的分类从大的分类来说，公路路面可以按照使用的材料、施工方法、工程造价的多少或使用的品质及承受的交通荷载的方式进行分类。目前常用的做法是按照荷载来分，承受的交通荷载的方式分类可以分为柔性路面和刚性路面，我国还增加了半刚性路面。此种方式还可以认为是根据路面的力学特性进行划分的。在我国的沥青混凝土结构的划分中主要由以下几点：

1.1.1柔性路面。柔性路面是由具有粘性、弹塑性结合料和颗粒矿料组成的路面。其特点是抗弯强度低，主要依靠抗压、抗剪强度来抵抗交通车辆的荷载作用。其破坏取决于荷载作用下的极限垂直变形和水平弯拉应变。柔性路面包括铺筑在非刚性基层上的各种沥青路面、各种粒料路面和土壤路面等。

1.1.2刚性路面。刚性路面的特点是在荷载作用下起板体作用，具有较高的抗弯拉强度和较小的变形，因而它能减轻路基所受的应力。一般来说刚性路面是在弹性状态下工作，基础对板体起支撑作用，因此刚性路面的强度取决于板体的抗弯拉强度和基础的强度。水泥混凝土路面属于刚性路面。

1.1.3半刚性路面。半刚性路面所用的混合料在前期具有柔性路面的性质，随着时间的增长，到后期则逐渐向刚性路面转化，但它的抗弯拉强度仍较刚性路面低。石灰或水泥稳定加固土路面属于此类。

1.2沥青路面的功能作用和要求沥青路面的功能和作用不言而喻是以满足交通车辆安全、舒适通行为目的的，由于公路是暴露在自然环境条件下的土工工程构造物，因此，沥青路面还需满足并适应自然环境条件。

根据路面的功能和作用，对沥青路面结构的基本要求包括以下几个方面：①强度公路路面的强度是指路面结构层对于行车和自然因素等作用的抵抗能力即承载能力。在自然因素作用下，要求路面结构不产生过大的变形和发生过渡的磨损、压碎及疲劳等破坏。②稳定性公路路面的强度经常受到自然气候和水文因素的影响而发生变化，为了保证路面满足交通车辆行驶的需要，要求路面结构在任何气候和水文条件下都必须保持稳定的强度。③平整度路面越平整，交通车辆行驶时的振动、冲击越小，行车的滚动阻力也越小，这样就能保证交通车辆以较高的车速行驶，并使车辆的损坏减少，燃油和轮胎磨耗降低，行车更舒适。④粗糙度路面粗糙度的大小关系到行车安全，因此沥青路面必须满足一定的抗滑要求。因此，路面的要求与其相应的功能是统一的。

2沥青路面合理结构的选择（以级配碎石基层施工为例）

半刚性基层材料的研究和应用逐渐成熟，在以后的近二十年中，我国百分之九十以上的高等级公路沥青路面的基层或底基层一般都采用半刚性材料。几年来，由于半刚性基层开裂导致沥青路面结构反射裂缝问题日益突出，路面早期损坏严重，而我国级配碎石等粒料材料在高等级公路基层中的应用经验几乎没有。对此针对半刚性基层沥青路面结构早期损坏问题，希望通过对级配碎石材料的研究，将级配碎石材料在级配碎石基层施工中进行应用探讨。

2.1级配碎石材料的准备

2.1.1岩质的选择。级配碎石基层石料最好采用石灰岩，是因为石灰岩粗集料具有一定的韧性，细集料具有一定的塑性，这样在级配碎石混合料施工时，其和易性和保水性都比较好，易于碾压成型，不易离析;同时石灰岩粉末类同于石灰粉，与水反应后可以形成一定的强度，有利于路面结构的强度和长期使用的提高。在石灰岩短缺的地区其他岩质的集料也可采用如安山岩、花岗岩。

2.1.2集料的要求。对级配碎石混合料来讲，其强度主要来源于集料颗粒间的嵌挤，所以粗集料的棱角和破碎面至关重要，采用轧制工艺生产级配碎石集料最好。对级配碎石混合料采用的细集料来讲，尽可能采用石灰岩石屑，并严格控制含泥量。

2.1.3堆放要求。级配碎石集料堆放场地必须硬化，保证集料不被污染。料场中各档石料的堆放必须严格分开，不许窜料，否则级配难以控制。对于级配碎石的集料需要搭棚堆放，以保证混合料的含水量不受降雨的影响。

2.2现场施工前的准备工作级配碎石混合料摊铺前，首先恢复中线，进行标高控制和洒水预湿。在摊铺前，应检查下层的施工情况，下层的坡度、高程、横断面应该满足要求。级配碎石层最好采用全铺断面形式进行摊铺，以利路面结构内部排水，但会给边坡防护带来一定难度，主要是裸露的级配碎石层易被雨水冲刷而淘空。国外一般都采用这种方式，但由于我国高速公路或一级公路的路基有时会较高，因此这种方式需要进行调整。研究表明，由于沥青面层损坏或空隙率大而渗入基层内部的水分较集中，且不均匀，15%左右的级配碎石的空隙率很快会使水重新分布，不会形成动水压力，也就是说级配碎石的水分重分布功效要大于其排水功效。

2.3现场摊铺级配碎石的摊铺有推土机摊铺十平地机整平和摊铺机摊铺两种方式，根据青海与四川实体工程修建过程中的经验，高速公路的基层应采用摊铺机摊铺。山西平遥试验段由于较短，采用了推土机摊铺十平地机整平的组合方式基本可行，但根据承载板测定结果看，级配碎石基层的强度不太均匀，仍有离析发生。在使用平地机整平时，需要反复刮料，使粗骨料被刮起，集中在低洼处，形成离析带，刮平的遍数越多，级配碎石混合料的水分蒸发越严重，离析也越严重，针对以上情况在使用平地机摊铺时应注意以下几点：①级配碎石的拌和含水量应稍大，可以高出最佳含水量2%左右。②松铺系数应根据试铺段确定，一般在1.15～1.25之间，摊铺时要给刮平留有余地。③整平后应及时碾压。

2.4级配碎石的碾压

2.4.1碾压方式。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压;在设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压，路面的两侧应多压1～2遍。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。碾压不平之处，移除多余部分，然后碾压整平。施工后的级配碎石层坡度、高程及横断面必须达到设计要求。

2.4.2碾压速度。压路机的碾压速度，头两遍以1.5～1.7km/h为宜，以后用2.0～2.5km/h。碾压是级配碎石施工中非常重要的环节之一。级配碎石结构层的强度主要通过碾压而获得粗颗粒的嵌挤、锁结以及细集料的填充形成的联结强度，因此，提高碾压工作的质量是提高级配碎石结构强度的直接手段。

2.5级配碎石基层的施工管理级配碎石基层的施工质量管理，国内外的规范主要在于材料、压实度控制。其中重点是以下几个指标：碎石混合料的级配，材料质量（材料的塑性指数及砂当量指标），压实度等。成型后的级配碎石层要实行交通限制，对于底基层或级配类的在保湿养生情况下车辆可以行走，车速控制在20km/h，禁止急刹车和急转弯，级配碎石层应及时铺筑沥青层，铺筑前石硝要清扫干净，以利于沥青层与级配碎石层的联结。

3结语

总之，根据目前沥青路面结构设计指标的选择情况以及路面结构设计方法的现状，进一步明确了沥青路面结构各层的功能和作用，通过级配碎石基层施工，提出了优化设计、提高现场施工质量，加强养护工作等措施去预防，将其危害降到最低，从而延长沥青混凝土路面的使用寿命，提高投资效益。

参考文献：

[1]公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002）.北京：人民交通出版社.2002.

[2]公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）.北京：人民交通出版社.2001.

[3]黄卫，钱振东.高等级沥青路面设计理论与方法四].科学出版社.2001.3.

[4]中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)[S].北京:人民交通出版社.2006.