沥青路面设计中存在的问题与改进方法研究

王永健 张 斌 吴鑫泷

（中国华西工程设计建设有限公司， 四川 成都 610043）

0 前言

近年来，在道路工程设计中，沥青路面应用十分广泛。城市道路和公路作为道路的主要组成部分，不论是在功能使用、交通特点上都存在很大差异，而城市道路自身所具有的功能特点也决定了路面设计的特殊性。如果公路路面的设计环节方案不合理，不仅会影响施工质量与效率，还会造成大量的施工资源损耗，无法控制公路路面的后期维护费用等。因此，本文首先对沥青路面的设计流程进行阐述，其次指出现阶段沥青路面设计中的主要问题，最后提出相应的改进措施，并且对公路沥青路面的设计发展趋势进行展望，对促进我国公路桥梁建设行业的永续发展具有重要意义。

1 沥青路面的设计流程

1.1 收集相关资料

在进行沥青路面设计时，首先要对工程项目相关资料进行收集，具体为施工环境的地质情况、水文情况以及天气湿度等，同时还要对施工中的潜在影响因素进行汇总分析，找出影响沥青路面的主要问题，这样才能在设计环节制定相应的优化措施，为后续施工提供良好的技术支持。此外，在施工过程中也要对设计方案中的数值变化情况进行核对，根据实际情况对沥青路面施工方案作出调整，保证二者之间的契合程度，这样才能体现出数据分析工作的作用与价值，有效延长沥青路面的使用寿命，减少施工中的资源损耗[1]。

1.2 明确路面结构组合模式

其次要根据沥青路面的设计方案，对结构组合模式进行确定，例如在设计分析环节，对工程项目所在区域的地质水文条件进行分析，保证结构设计方案的可行性。同时对沥青路面施工中的应用技术、设备、材料进行分析，如果公路工程规模较大，还要围绕特殊区域制定差异性的结构组合模式，以此来保证沥青路面的设计质量。通常情况下，需要针对公路工程提出多种结构组合方案，而技术人员要结合设计要求，对沥青路面后期使用中的标准轴线、弯沉系数、刚性底基层以及路面厚度等情况分析，必须保证结构组合方式符合上述作业要求，结合基层功能特性与拉应力特点，对路面层的最终结构进行确定[2]。

1.3 对比分析设计方案

在明确沥青路面的结构组合方案后，还要提出施工设计方案，并且对不同方案的优势与劣势进行对比分析，此环节需要结合公路建筑企业自身的技术水平与资源情况，从施工技术难度、成本投入、环境要求等方面，对沥青路面的设计方案进行综合分析，不仅要保证公路工程的施工质量与效率，还要尽量应用环保型材料，降低整体成本投入，这样才能与公路桥梁行业的绿色可持续发展理念相契合。此外，还要对设计方案的潜在影响因素展开分析，配合路面施工规划制定相应的保障措施，科学防治沥青路面施工中的裂缝与病害问题。

2 当前沥青路面设计中存在的主要问题

2.1 弯沉值缺乏准确性

对于现阶段的沥青路面设计工作来说，虽然建筑企业认识到推广沥青混合料的重要性，但是却无法保证设计方案与执行措施的契合程度，多数企业的路面设计方案形同虚设，无法对实际施工提供数据支持。当然，这也与设计环节的资料收集分析存在直接关系，例如弯沉值缺乏准确性，对于不同的公路工程来说，其弯沉值存在明显差异，只有将弯沉值的变化影响延伸至设计方案中，才能为路面施工提供保障。但是，部分公路建筑企业缺乏对弯沉值有效性的保证，并且在弯沉值与路面结构组合融合计算时，也存在较大的分析变量，无法为设计方案提供数值参考[3]。

2.2 材料参数设计方案有待完善

在进行沥青设计方案结构组合分析时，需要保证相关材料参数的准确性，同时在对材料参数进行设定时，不要从以往的设计方案中进行照搬，要围绕设计参数计算出相应的变量数值，根据数值情况对施工技术、设备、材料等提出质量要求。但是，当前根据流程规划提供的数值仅为区间数值，在对材料参数进行计算时，无法提供准确的数值基础，使最终的计算结果存在一定的偏差性，导致公路路面施工环节存在诸多安全质量隐患，无法为公路路面的后续使用效果作出保证[4]。

2.3 缺乏对原材料质量的严格要求

沥青路面要求具备较好的高温抗车辙性能。同时对使用寿命与抗裂性能也有严格要求，而上述性能都是沥青混合料的性能体现，当沥青路面原材料的质量无法保证，便会影响到路面应用效率。例如透水沥青混凝土路面，是沥青路面的升级模式，不仅对沥青混合料的配比情况有着明确要求，同时对粗骨料的占比情况也存在严格要求。因此，关于原材料的质量信息，需要在路面设计方案中得到明确制定，一方面要从整体层面要求沥青路面的交通运输能力，另一方面要从具体层面入手，对沥青路面的抗滑能力、降噪能力、抗裂能力等提出要求。在公路工程施工完毕后，要及时对各类性能指标进行测试，保证实际结果与预计方案相符合。然而，当前公路建设企业还是采用传统的路面材料管理方式，没能在混合料入厂与保存提出详细的监管方案，从而导致沥青路面的施工环节频频出现问题。

3 强化沥青路面设计质量的改进措施

3.1 科学优化设计控制指标

基于上述问题，公路桥梁建设企业要对沥青路面设计方案进行全面优化，保证设计施工方案的技术含量，进而对公路质量作出保证。首先要优化设计控制指标，具体工作内容如下：（1）对国内外公路建设企业的沥青路面设计模式进行参考学习，根据企业实际技术水平对控制指标数值进行优化，例如在处理车辙问题时，要对路基的重复荷作用进行分析，结合路基垂直应变系数，准确判定水平拉应力小路基与路面的变化情况，将相关范围代入到沥青路面的应力测试中，对混合料的级配方案进行调整，以此来提升沥青路面的应用质量。（2）对公路工程的经济因素、环境因素等进行综合分析，提升控制指标项目质量要求的契合性，使路面设计结果更加合理，这样才能有效推进沥青路面工程的施工进程[5]。

3.2 明确材料参数情况

对于沥青路面设计材料的回弹模量而言，通常情况下要对静态环境下的变化系数进行分析，并且将抗压模量作为参考指标，对路面设计参数进行调整，使沥青路面在不同应力情况下都能够保证应用质量。因此，在对路基与路面的回弹模量进行测算时，要以沥青路面的设计控制指标为基础，将相关数值代入到回弹数量计算模板中，借助动态弯沉系数与测振数值，对材料的参数情况进行判定，并且在沥青混合料的配比设计中，将材料参数代入到设计模板中，这样可以得到沥青路面结构稳定性与应力情况，再次借助动态仪对材料参数进行对比分析，可以保证沥青路面设计方案的真实有效[6]。

3.3 革新沥青路面设计标准

针对沥青路面的设计指标内容进行优化完善，保证路面设计指标体系可以兼容沥青路面结构、材料特性以及结构特性等要求。由于公路桥梁工程涉及范围比较广泛，尤其是公路工程需要在不同环境下进行施工，为应对不同的环境影响因素，还要选择针对性的沥青路面设计方案，而沥青路面的整体设计标准则要包含多种方案设计原则与控制指标。例如根据设计指标对沥青面层的疲劳开裂情况进行分析，计算出破坏水平拉应力的具体数值，或者将路面车辙问题进行相应的控制指标转化，这样可以从数据参数层面，提升沥青路面设计方案的可行性，为混合料的级配方案提供数据支持。

3.4 保证沥青混合料级配方案的可行性

沥青混合料的原材料质量与级配方案都会影响到沥青路面的施工质量，因此要从级配方案的分析工作入手，例如在选择密集配合混合料时，要选择粗型密集沥青混合料，同时还要考虑夏季与冬季的温度差异，提升级配方案的抗温度应力能力以及抗开裂能力。当级配方案的设计孔隙较小时，则要以细型密集沥青混合料为主，强化沥青路面与路基的结构稳定性，加强各路面结构之间的契合程度，尽量保证级配范围为S型，使沥青混合料的级配方案始终处于中等或偏离水平。

3.5 严格要求施工材料质量

最后要从沥青路面的施工原材料入手，一方面要对沥青混合料的应用质量提出明确要求，根据不同路面施工方案，提出不同的级配方案。另一方面则要对公路工程施工中的所有材料质量提出严格要求，具体内容如下（1）在高速公路中选用改性沥青，或者根据情况选择透水沥青混凝土路面，这两种沥青材料比传统沥青材料具有更好的应用效果，尤其是透水沥青混凝土里面，可以快速排除公路积水，避免对路面与路基造成的腐蚀与压力负荷。（2）沥青路面施工材料应从入厂检验和储存管理两方面着手，在入厂检验环节，根据材料的性能、强度、尺寸等要求，对材料进行全方位的检验，如发现质量问题，应及时报告，对不合格材料应予以更换。在材料的储存管理阶段，应保证库房的整体环境，根据材料的性质定期进行检查，并在施工材料投入生产之前进行最终确认。（3）从后期养护工作入手，对路面的渗漏性能和降噪性能提出要求，冬季施工时，由于表层孔隙堵塞，会降低路面的防滑能力，因此在设计方案中要规定沥青路面的管养环境。

4 沥青路面设计工作的发展趋势

4.1 以提升沥青混合料的结构稳定性为目标

今后在进行沥青路面的设计工作时，还要结合沥青混合料的发展趋势，要充分分析公路工程的综合质量需求，才能使路面设计方案更具可行性，进而为交通运输事业提供稳固动力。具体要从混合料的结合稳定性、抗噪能力、防滑性能以及结构排水能力等入手，实践结果表明，沥青混合料的厚度与车辙深度存在直接联系，当沥青路面比较薄时，车辆行驶时造成的车辙印会较浅，因此从力学角度来说，可以对沥青混合料中的碎石含量进行调整，适当加入粗骨料，增加沥青路面的结构孔隙吗，以此来缓冲车辆对沥青路面造成的冲击剪力，最大限度的提升沥青路面的使用寿命。

4.2 以提升沥青混合料的结构排水能力为目标

与此同时，还要从混合料的排水性能与抗滑能力方面出发，一方面要根据公路工程区域的降水情况，对沥青混合料的排水能力进行调整，通过对结构设计方案与级配方案进行优化，有效控制沥青路面的渗水率，尤其是在气温较高或湿度较大的环境中，沥青路面的表层容易产生脱落现象，其主要原因为沥青表面出现泛油情况，因此要根据对沥青路面设计方案制定相应的养护措施，以此来提升路面的排水性能。此外在防滑性能设计方面，要从沥青路面的抗滑系数和构造深度两个方面进行分析，两项指标在不同条件下，路面的抗滑性能也存在一定的差异。例如应用SMA和SAC新型沥青混凝土，由于此类混凝土材料的构造深度大，且密实度好，可以有效防止雨水渗入沥青路面结构，进而提高路面抗滑能力。

5 结论

综上所述，在社会经济建设战略的推动下，道桥建筑行业已成为国家综合经济体系的重要组成部分，科学提升公路桥梁的应用质量，不仅有利于国家基础设施工程的推进，还可以提升人们工作与生活的便捷程度。因此，公路桥梁建设企业在开展公路工程中，要合理应用沥青路面的优势，从多方面入手加强沥青路面的设计质量，以此来促进设计方案的合理性与科学性，本文首先对沥青路面的设计流程进行阐述，其次指出现阶段沥青路面设计中的主要问题，最后提出相应的改进措施，具体为科学优化设计控制指标，明确材料参数情况，革新沥青路面设计标准，保证设计方案可行性，严格要求施工材料质量等。并且对公路沥青路面的设计发展趋势进行展望，这样才能持续提升路面交通运输性能，加强公路桥梁企业的综合技术水平。