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浅析沥青路面设计要点

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摘要:在对沥青路面设计方法中存在的问题进行分析的基础上,阐述了沥青路面设计流程,包括搜集整理资料、完成路面结构组合设计、对不同设计方案进行分析比较与选择、确定合理的设计方案,并对路面结构设计和结构层层间结合设计进行重点考虑,从而确保沥青路面设计的整体质量。

关键词:沥青路面;设计方案;结构

1沥青路面设计存在的问题

沥青路面设计存在的问题包括:相关设计指标对沥青路面使用过程中可能存在的病害无法进行有效控制,对可能引起路面病害的相关机理没有进行充分的分析与了解,特别是车辆超载等方面的因素对沥青路面的损坏没有及时把控,造成沥青路面无法达到预期的使用年限。很多类似的路面病害是受不同因素影响造成的,如果在设计中仅仅发现了半刚性沥青路面在强度、整体性能、经济性等方面的优势,没有考虑到与沥青路面结构间的连接比较薄弱、潮湿环境中无法及时对表面水进行排除等缺陷,都可能引起设计上的缺陷。如果仅仅依据力学参数来控制路面,会存在一定的盲目性。半刚性基层路面在我国公路中占据的比重很大,相关的沥青路面结构设计也更多地倾向于发挥半刚性基层的优点,并没有充分考虑到其可能存在的缺陷。

2沥青路面设计流程

2.1搜集整理资料

一般情况下,设计工作开始之前需要对包含地质条件、气温、湿度、水文等在内的项目所在地实际环境因素、项目范围内存在的相关建筑情况、项目的交通量、设计年限、交通组成情况等方面开展调查,搜集整理相关资料,提升设计的科学合理性。

2.2完成路面结构组合设计

在路面结构组合设计过程中,要在充分考虑公路工程实际需求以及项目所处地区的气候环境、地质水文条件的基础上来确定路面适合的基本结构类型,选择需要应用的材料;要对带有地域特性的筑路材料有充分的了解,在设计中明确材料的特性,并标注相关的数据参数,在现有条件基础上设计出不同的组合方案,结合实际施工条件选择最适用的设计方案。根据测算得到公路使用过程中可能需要承受的累计标准轴载、弯沉情况以及半刚性底基层所承受的拉应力,核算出路面厚度。结合路面厚度计算结果来计算基层上面层、沥青碎石上基层所产生的最大剪应力,根据计算结果以及拉应力的大小与特点,结合基层的实际功能特性,确定最终的面层结构类型。

2.3不同设计方案选择

选择设计方案时,除了需要考虑设计方面的因素,还需要综合考虑技术以及经济层面的因素,结合沥青路面设计及养护经验,对不同方案建成后需要投入的养护费用进行估算,同时预估每个方案的全部费用成本,选择综合成本低的方案。另外,选择方案还需要考虑沥青路面施工过程中建设方对工程提出的具体要求,综合各个方面的因素,选择最优设计方案。

3沥青路面结构组合设计

3.1面层结构设计

3.1.1面层目前公路施工时选用的沥青面层施工技术一般包括稀浆封层、沥青混合料冷拌、沥青混合料热拌、沥青贯入式四种。其中沥青混合料热拌更多应用在二、三级公路路面以及柔性基层与调平层等。

3.1.2基层与底基层在确定基层与底基层具体厚度时需要综合考虑公路的实际交通量大小、施工中使用材料的力学性能以及应力扩散效果,压实机械是否能够开展有效作业等各方面的因素。一般而言,为了更好地开展后续的施工管理与质量控制,不同的结构层施工时选用的材料都不能差别太大。

3.1.3垫层粗砂、矿渣、煤渣、砂砾等粒料通常用来作为垫层材料,如果使用粗粒土,还会借助水泥、石灰粉、煤炭以及石灰煤渣等材料来进行稳定,垫层一般会保持与路基同样的宽度,厚度应超过15cm。对于地下水较浅的路基,施工过程中应该做好相应的排水措施,同时避免垫层材料对地下水等产生污染。

3.2结构层层间结合设计

半刚性基层沥青路面容易出现反射裂缝或者收缩裂缝,需要在设计过程中选择密实型骨架时,把控好施工材料中细料、结合料以及水分含量,如果条件允许,尽可能增加沥青面层的厚度,同时,还可以在半刚性基层上增加应力吸收层,应力吸收层一般可以通过铺设改性沥青吸收膜或者能够承受高温的合成材料来实现。通过提升路面不同结构层之间的紧密度来强化路面的整体结构性能,有效规避层间可能出现的滑移问题,在具体设计过程中可以采用在不同的层面之间添加黏层沥青,一般情况可以洒布0.3~0.6.kg/m2的改性沥青或者乳化沥青,还可以将稀释沥青、乳化沥青、液体沥青等在基层上进行洒布以形成透层沥青,洒布数量应该根据现场的实际情况确定,充分发挥透层沥青的渗透性能,渗入系数保持在3~6mm。下封层设置在半刚性基层上方,封层的厚度通常大于6mm,采用沥青单层表面处理或者用改性沥青稀浆。在新旧沥青层以及沥青层与水泥混凝土板之间都需要洒布黏层沥青。如果设计中出现双层的半刚性基层,则还需要采用碾压、连续摊铺等施工工艺。

4结语

沥青路面结构设计直接关系到整个公路工程建设的质量,无论是对前期的施工指导,还是运营中各种病害的预防与控制,都起着非常重要的作用。因此,在沥青路面设计过程中要全面把控各种设计因素,积极主动借鉴国内外先进的沥青路面设计理论与实践成果,与实际情况相结合,确保设计的科学性、合理性与适用性。

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作者:曹博仁 单位:河北建太工程设计有限公司

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