论文部分内容阅读
[摘要]：改革开放以来，我国经济快速发展，高速公路建设借机得到迅速发展，因此，高速公路工程质量问题日益受关注。本文从设计角度出发，在指标确认、原料选择、结构设计、防排水等方面提高高速公路沥青路面工程质量，从而延长高速公路使用寿命，给交通带来发展。
[关键词]：高速公路 沥青路面 路面设计 防水措施
前言
高速公路沥青路面设计要求：作为公路的基层路面，其稳定性和耐久性需达到可以直接暴露于自然环境，能承受各类车辆荷载和大气作用。破坏路基路面的因素分很多种，其中水是主要的因素之一。
一、设计指标的基本概念和分类
沥青路面设计的指标有很多种，下面着重介绍路表弯沉指标，沥青疲劳当量温度指标，面层底面拉应力指标，面层剪应力指标。
（一）路表弯沉指标
路表弯沉值与路基/路面的设计强度有直接的关系，计算弯沉值越小，则强度越高。可以了解原有公路的路况，又可以检测以检验路基/路面的施工是否达到设计强度要求。所以我国历版沥青路面设计规范均以路表弯沉作为主要设计指标。
（二）沥青疲劳当量温度指标
我国沥青混合料疲劳性能的试验温度规范为15摄氏度，但考虑到我国地域辽阔，气温差异，同一个标准不可能全适用于各地区。根据路面弹性力学层状理论， 将控制应力与应变力两种疲劳加载模式进行分析，筛选出合适于路面实际疲劳状况的加载模式.对于影响沥青路面疲劳寿命的因素进行归纳和总结，最后根据Miner法则得出沥青路面疲劳当量温度。
（三）面层底面拉应力指标
造成路面破损主要原因就是混合料的拉应力，所以当设计标准为疲劳开裂，要求路面材料的容许拉应力小于沥青层层底弯拉应力，面层底面拉应力指标是控制沥青面层底不产生裂缝的重要指标。为了防止沥青混合料面层和整体性材料基层的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和整体性材料基层（即半刚性基层）底面的容许拉应力σR作为验算指标，此值应不小于路面中相应结构层底面实际可能产生的最大拉应力。Σm即σm≦σR[4]。
（四）面层剪应力指标
面层剪应力指标对路面在反复荷载作用下出现的车辙问题，应控制设计角度。车辙的产生与剪应力作用有关，所以加铺层设计时需考虑剪应力的作用。
二、 路面设计的具体步骤
路面设计是整条公路实施的第一步，路面设计没有具体到位，公路就没法施工。因此路面设计的步骤应该面面俱到，下面就对其进行详细的介绍。
（一）确认设计指标的选择方向
指标要求归结为两个方面：首先，设计指标的选择要具有合理性。为了使路面结构层整体达到一定的强度和稳定性，需根据沥青路面的主要损坏的类型和特征，按照土基的条件、高速公路的使用品质、工程造价、自然因素.建路的材料等进行综合考虑，选择合适的设计指标[1]。其次，设计指标要注重多样化且要相互协调。由于高速沥青路是多层次的层状结构，所以它的损坏类型各式各样，选择的设计指标应该为各类指标并存，且不同的指标都应分别控制一项（或几项）损坏类型，各项指标的标准之间应相互协调，不能冲突。
（二）确定原料的类别，做好充足备料准备
沥青路面的原材料主要有：粗集料、细集料、矿粉、沥青。沥青下面层采用70号A级沥青沥青。中面层、上面层采用70号A级沥青为基质沥青的改性沥青。为有效的控制沥青质量，采用针入度分级体系和性能分级的两套指标。对S14即3～5mm规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放宽到3%。0～3mm细集料应采用轧制好的10mm以上的洁净石灰岩碎石加工生产的机制砂。0～3mm细集料应干净、坚硬、干燥、无风化、无杂质或其他有害物质，并有适当的颗粒级配，采用配备立式冲击破的机制砂专用生产设备加工生产（加工时应加设3mm筛），加工过程中应具有吸尘设备，0.075mm通过率采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨制的矿粉，不应含泥土杂质和团粒，要求干燥、洁净[3]。
材料负责人应对自采料场的生产能力进行有效评估，并按照约定工期，并考虑天气、设备检修和用电等因素，计算最终的产量，是否满足现场需要。
（三）落实高速公路沥青路面配合比设计
提高其含石量，以增大内摩擦角，提高抵抗变形的能力，同时，由于集料级配良好，沥青混合料将获得更大的密度。在设计配合比时应充分考虑影响油石比的因素，当然过量的沥青对于路面也是有害的，沥青的最佳用量应满足经过高温季节行车碾压后路面剩余空隙率的要求。
（四）选择沥青路面面层设计
综合考虑满足耐久性、抗车辙性、抗裂、抗水损害、抗滑性能等多方面的要求，在施工方法和机械、工程造价等实际条件下进行选择；采用双层或三层式结构，至少有一层为 I 型密级配沥青混合料；多雨潮湿的地区宜应用抗滑表层混合料；集料最大粒径应从上至下逐渐增大，中粒式和细粒式沥青混合料用于上层，粗粒式只能用于中下层；上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的 1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的 2/3。
三、防水措施的实施
公路损坏的因素很多，不过水是对公路损坏的主要因素之一。水对沥青公路的破坏现象含四种 ，分别是水破坏、积水、脱皮和泛油。水破坏即雨水慢渗透到路基深层，又或者使路的边缘受到损坏，长期下去就会使路面塌陷，并伴随着轻微的坑洞、坑槽。积水能造成路面不平，出现凹槽。其根本原因是油渗入路面，使沥青混合物松散，被车辆的来回的碾压与雨水的冲刷而形成的。 綜上所述。水是破坏公路的罪魁祸首，可见对于高速公路，防水措施是重中之重。
（一）完善路基排水设施
建立一套完整的排水网络，先部分利用原路基地面排水设施，对原有的排水设施采取修复和增设；其次可以在边沟底部增设渗沟，加深部分边沟，降低地下水位，排除地下水，让路基处于干燥或中湿状态；将盖板的矩形边沟大规模建设，绝对禁止在摊铺基层过程中出现明显的离析现象，尤其是在主车道位置上。
（二）改善路面排水系统
基层的抗冲刷能力小，路面结构内部排水不畅，导致原水泥混凝土路面大量唧泥、龟裂、破碎和坑洞。路面结构的排水系统需路表排水及路面结构内部排水系统等方面综合考虑。路表排水采用漫流方式，在硬路肩的结构设计中，应考虑将沿基层表面排泄的水迅速向路基外排泄，为此可以采用设置碎（砾）石垫层或盲沟等措施提升其抗冲刷能力，完善截水沟和填方坡脚排水沟的设置。在原路面凹形竖曲线底部、原路面破坏较严重处、路面唧泥严重路段、桥背处增设横向渗沟，将原路面结构层纵向来水汇集后排出路基。
（三）对中央分隔带用水泥混凝土封面处理
在中央分隔带用现浇水泥混凝土封面，将花坛安放上面，再在花坛内种植灌木，于是地表水就无法渗入基层和路基，解决了普通的绿化带变成积水带的问题。尤其对于超高路段，方便提高雨水排出路外的速度，大幅度减少了路面积水[2]。
四、总结
目前我国高速公路建设已进入了一个快速发展的时期，其中沥青路面占绝大部分比例，完善沥青路面设计，合理选择高速公路沥青路面指标，遵守合理的设计要求，选择正确的设计方法必定能使我国高速公路沥青路面技术得到长足的发展，同时沥青路面的防水措施应贯穿整个设计阶段和施工过程，为保证道路的质量和使用寿命，必须引起足够重视。
参考文献：
[1] 毛景滨.试论高速公路沥青路面设计的技术措施[J].中国科技纵横.2010，（11）：354-358.
[2] 廖成君.高速公路沥青路面的设计[J].城市建设理论研究.2012（24）：50-65.
[关键词]：高速公路 沥青路面 路面设计 防水措施
前言
高速公路沥青路面设计要求：作为公路的基层路面，其稳定性和耐久性需达到可以直接暴露于自然环境，能承受各类车辆荷载和大气作用。破坏路基路面的因素分很多种，其中水是主要的因素之一。
一、设计指标的基本概念和分类
沥青路面设计的指标有很多种，下面着重介绍路表弯沉指标，沥青疲劳当量温度指标，面层底面拉应力指标，面层剪应力指标。
（一）路表弯沉指标
路表弯沉值与路基/路面的设计强度有直接的关系，计算弯沉值越小，则强度越高。可以了解原有公路的路况，又可以检测以检验路基/路面的施工是否达到设计强度要求。所以我国历版沥青路面设计规范均以路表弯沉作为主要设计指标。
（二）沥青疲劳当量温度指标
我国沥青混合料疲劳性能的试验温度规范为15摄氏度，但考虑到我国地域辽阔，气温差异，同一个标准不可能全适用于各地区。根据路面弹性力学层状理论， 将控制应力与应变力两种疲劳加载模式进行分析，筛选出合适于路面实际疲劳状况的加载模式.对于影响沥青路面疲劳寿命的因素进行归纳和总结，最后根据Miner法则得出沥青路面疲劳当量温度。
（三）面层底面拉应力指标
造成路面破损主要原因就是混合料的拉应力，所以当设计标准为疲劳开裂，要求路面材料的容许拉应力小于沥青层层底弯拉应力，面层底面拉应力指标是控制沥青面层底不产生裂缝的重要指标。为了防止沥青混合料面层和整体性材料基层的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和整体性材料基层（即半刚性基层）底面的容许拉应力σR作为验算指标，此值应不小于路面中相应结构层底面实际可能产生的最大拉应力。Σm即σm≦σR[4]。
（四）面层剪应力指标
面层剪应力指标对路面在反复荷载作用下出现的车辙问题，应控制设计角度。车辙的产生与剪应力作用有关，所以加铺层设计时需考虑剪应力的作用。
二、 路面设计的具体步骤
路面设计是整条公路实施的第一步，路面设计没有具体到位，公路就没法施工。因此路面设计的步骤应该面面俱到，下面就对其进行详细的介绍。
（一）确认设计指标的选择方向
指标要求归结为两个方面：首先，设计指标的选择要具有合理性。为了使路面结构层整体达到一定的强度和稳定性，需根据沥青路面的主要损坏的类型和特征，按照土基的条件、高速公路的使用品质、工程造价、自然因素.建路的材料等进行综合考虑，选择合适的设计指标[1]。其次，设计指标要注重多样化且要相互协调。由于高速沥青路是多层次的层状结构，所以它的损坏类型各式各样，选择的设计指标应该为各类指标并存，且不同的指标都应分别控制一项（或几项）损坏类型，各项指标的标准之间应相互协调，不能冲突。
（二）确定原料的类别，做好充足备料准备
沥青路面的原材料主要有：粗集料、细集料、矿粉、沥青。沥青下面层采用70号A级沥青沥青。中面层、上面层采用70号A级沥青为基质沥青的改性沥青。为有效的控制沥青质量，采用针入度分级体系和性能分级的两套指标。对S14即3～5mm规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放宽到3%。0～3mm细集料应采用轧制好的10mm以上的洁净石灰岩碎石加工生产的机制砂。0～3mm细集料应干净、坚硬、干燥、无风化、无杂质或其他有害物质，并有适当的颗粒级配，采用配备立式冲击破的机制砂专用生产设备加工生产（加工时应加设3mm筛），加工过程中应具有吸尘设备，0.075mm通过率采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨制的矿粉，不应含泥土杂质和团粒，要求干燥、洁净[3]。
材料负责人应对自采料场的生产能力进行有效评估，并按照约定工期，并考虑天气、设备检修和用电等因素，计算最终的产量，是否满足现场需要。
（三）落实高速公路沥青路面配合比设计
提高其含石量，以增大内摩擦角，提高抵抗变形的能力，同时，由于集料级配良好，沥青混合料将获得更大的密度。在设计配合比时应充分考虑影响油石比的因素，当然过量的沥青对于路面也是有害的，沥青的最佳用量应满足经过高温季节行车碾压后路面剩余空隙率的要求。
（四）选择沥青路面面层设计
综合考虑满足耐久性、抗车辙性、抗裂、抗水损害、抗滑性能等多方面的要求，在施工方法和机械、工程造价等实际条件下进行选择；采用双层或三层式结构，至少有一层为 I 型密级配沥青混合料；多雨潮湿的地区宜应用抗滑表层混合料；集料最大粒径应从上至下逐渐增大，中粒式和细粒式沥青混合料用于上层，粗粒式只能用于中下层；上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的 1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的 2/3。
三、防水措施的实施
公路损坏的因素很多，不过水是对公路损坏的主要因素之一。水对沥青公路的破坏现象含四种 ，分别是水破坏、积水、脱皮和泛油。水破坏即雨水慢渗透到路基深层，又或者使路的边缘受到损坏，长期下去就会使路面塌陷，并伴随着轻微的坑洞、坑槽。积水能造成路面不平，出现凹槽。其根本原因是油渗入路面，使沥青混合物松散，被车辆的来回的碾压与雨水的冲刷而形成的。 綜上所述。水是破坏公路的罪魁祸首，可见对于高速公路，防水措施是重中之重。
（一）完善路基排水设施
建立一套完整的排水网络，先部分利用原路基地面排水设施，对原有的排水设施采取修复和增设；其次可以在边沟底部增设渗沟，加深部分边沟，降低地下水位，排除地下水，让路基处于干燥或中湿状态；将盖板的矩形边沟大规模建设，绝对禁止在摊铺基层过程中出现明显的离析现象，尤其是在主车道位置上。
（二）改善路面排水系统
基层的抗冲刷能力小，路面结构内部排水不畅，导致原水泥混凝土路面大量唧泥、龟裂、破碎和坑洞。路面结构的排水系统需路表排水及路面结构内部排水系统等方面综合考虑。路表排水采用漫流方式，在硬路肩的结构设计中，应考虑将沿基层表面排泄的水迅速向路基外排泄，为此可以采用设置碎（砾）石垫层或盲沟等措施提升其抗冲刷能力，完善截水沟和填方坡脚排水沟的设置。在原路面凹形竖曲线底部、原路面破坏较严重处、路面唧泥严重路段、桥背处增设横向渗沟，将原路面结构层纵向来水汇集后排出路基。
（三）对中央分隔带用水泥混凝土封面处理
在中央分隔带用现浇水泥混凝土封面，将花坛安放上面，再在花坛内种植灌木，于是地表水就无法渗入基层和路基，解决了普通的绿化带变成积水带的问题。尤其对于超高路段，方便提高雨水排出路外的速度，大幅度减少了路面积水[2]。
四、总结
目前我国高速公路建设已进入了一个快速发展的时期，其中沥青路面占绝大部分比例，完善沥青路面设计，合理选择高速公路沥青路面指标，遵守合理的设计要求，选择正确的设计方法必定能使我国高速公路沥青路面技术得到长足的发展，同时沥青路面的防水措施应贯穿整个设计阶段和施工过程，为保证道路的质量和使用寿命，必须引起足够重视。
参考文献：
[1] 毛景滨.试论高速公路沥青路面设计的技术措施[J].中国科技纵横.2010，（11）：354-358.
[2] 廖成君.高速公路沥青路面的设计[J].城市建设理论研究.2012（24）：50-65.