沥青路面结构设计论文范文

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篇1

1概述

我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。

由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。

2国内外研究概况

2.1国外国道主干线基层的结构特点

国外国道主干线基层结构有以下特点：

(1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。

(2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。

(3)有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。

经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用的基层和底基层材料。

2.2国外典型结构示例

国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。

表1

土的等级

交通等级

PF1

PF2

PF3

To(750-2000)

7BB+7BB+25GC+25GC

7BB+7BB+25GC+20GC

7BB+7BB+25GC+25GC

T1(300-750)

8BB+25GC+25GC

8BB+25GC+20GC

8BB+20GC+20GC

T2(150-300)

6BB+25GC+22GC

6BB+22GC+20GC

6BB+20GC+18GC

T3(50-150)

6BB+22GC+20GC

6BB+18GC+18GC

6BB+15GC+15GC

注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；

(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于一般的土基；

(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料；

(4)表中数字单位为cm。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2

国家

沥青层厚度(cm)

半刚性材料层厚度(cm)

备注

日本

20～30

水泥碎石，30～20

荷兰

20～26

水泥碎石，40～15

西德

30

贫混凝土，15

另有防冻层

英国

9.5～16.9

贫混凝土，15另

有底基层

瑞典

12.5

水泥粒料

南非

17.5

水泥砂砾，30

西班牙

8

水泥粒料

当前的规定

2.3其它高速公路路面结构

沥青路面典型结构设计表3

道路名称

长度

(km)

路面结构

面层(cm)

基层(cm)

底基层(cm)

广佛路

15.7

4中粒式

5细粒式

25水泥碎石或

31水泥石屑

25-28水泥土

沈大路

375

4中粒式

5细粒式

6沥青碎石

25水泥碎石

京津塘

142.5

5中粒式

6细粒式

12沥青碎石

25水泥碎石

30石灰土

京石

14

4中粒式

8沥青碎石

15二灰碎石

40石灰土

济青路

15-18开级配中粒式

38-40二灰碎石

42石灰土

正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。

表4

标段

结构

层

A1

B4

B5

B7

C1

C4

C5

C2

D1

D6

D7

D9

E1

E5

F1

F6

F7

G1

G2

G4

G5

G6

面层

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

基层

30

LFA

30

LFA

25

LFA

25

LFA

40

LFA

38

LFA

30

LFA

20

LFA

18

LFA

20

LFA

20

LFA

底基层

30

LF

30

LFS

33

LS

33

LFS

18

LF

20

LFS

33

LFS

40

LFS

36

FS

40

LFS

40

LFD

注：AC-沥青面层(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；

LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；

LFS-二灰土，LFD-二灰砂。

国内七·五期间修筑的主要几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主要的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。

3路面结构调查

典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。

根据选择路段的基本情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：

(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；

(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；

(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；

(5)反映了经济和地区水平的差异；

(6)包括了不同地区主要使用的半刚性基层材料。

3.1路段测试内容及测试方法

本次路况测试主要包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.15～0.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。

3.2数据采集方法

(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。

实际工作中常用3σ原则和戈氏准则，3σ原则较近似，戈氏准则较合理。

(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：

97.7%的保证率，α取2.0；95%的保证率，α取1.645。

在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为X=-1645S。

3.3路面使用品质分析

3.3.1平整度

根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。

3.3.2车辙

沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。

3.3.3抗滑能力

沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。

调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的要求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性要求。

3.4路面结构强度分析

调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计要求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。

3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查

沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。

(1)半刚性基层路段弯沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、XⅠ)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度要求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。

(2)路面平整度基本没有改变，并能满足要求。

(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。

(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。

(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(9～14)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20Ⅰ’玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20Ⅰ’)的摩擦系数值还要小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20Ⅰ’加铺层路段摩擦系数大。

(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围是：(16.6～23.65)平均约21.0，其回归关系式为

f上=1.13×f东+16.9。

式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。

(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为70～90m，窄的约为15～25m。裂缝宽度在1～10mm之间。而在''''层的开裂是面层开裂的主要原因。

3.6调查路段综合结论

(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。

(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。

(3)对高速公路路面结构，面层厚度12～16cm，基层底基层厚度50～60cm。

(4)对一级公路路面结构，面层厚度8～12cm，基层底基层总厚度40～55cm1。

(5)对二级公路路面结构，面层厚度6～10cm，基层底基层厚度35～45cm。

4土基等级划分

土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重要的意义。

《柔规》规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测ρd、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。

如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到要求，要求采取某种处治方法进行处治。

第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc＜0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.5～0.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.75～1.00时，相当于中湿状态，Wc＞1.00时，相当于处于干燥状态。

土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态，否则要作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。

综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见

表5

土基强度等级表5

土基强度等级

回弹模量范围(MPa)

承载比范围(CBR)

S1

30～45

4.5～7.0

S2

45～65

7.0～10.0

S3

＞65

＞10.0

5交通量等级的划分

影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。

5.1高等级公路交通量取值范围

高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25000辆/日，标准轴次一般为6000～8000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为15～1806次左右。

5.2划分办法及具体结果

交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。

交通等级划分结果表6

等级

标准

T1

T2

T3

T4

累计标准轴次(次)

第一年日平均当

量轴次(次)

＜500

500～800

800～1200

＞1200

注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，

且以单车道计。

6典型结构图式

6.1典型结构推荐的基本原则

结合结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计成果，半刚性基层沥青路面的承载能力主要依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主要通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主要考虑道路等级(交通量)的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基层厚度改变的基本原则。

(1)沥青面层总厚度控制在6～16cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层(或底基层)厚度不同，不同的交通等级，相同的土基等级改变沥青面层的厚度。

(2)基层(或底基层)厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。

(3)不同的交通等级，主要改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。

(4)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)

(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。

6.2半刚性基层沥青路面典型结构

根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。

重交通道路沥青路面典型结构图表7

交通量

土基强度

等级

T1

T2

T3

T4

S1

8～10AC

20LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

35LFS

12～14AC

20LFGA

37LFS

14～16AC

20LFGA

40LFS

S2

8～10AC

18LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

30LFS

12～14AC

20LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

35LFS

S3

8～10AC

20LFGA

20LFS

10～12AC

18LFGA

30LFS

12～14AC

18LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

32LFS

注：AC——沥青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。

6.3构推荐和验算的几点说明

(1)沥青面层厚度在8～15cm之间，这主要根据调查结果及我国道路建设的现状和水平。

(2)基层和底基层的厚度充分反映了结构的受力特性和结构层的经济合理性要求。

(3)推荐的底基层厚度在三种验算方法计算厚度之间，并反映了当前我国路面结构的现状和水平。

(4)基层采用二灰碎石或水泥稳定粒料。由材料的变形特性的分析(见第8节)可知，水泥稳定粒料干缩、温缩系数均大于二灰碎石，从减少开裂的角度以而言，建议优先选用二灰碎石。

(5)从施工最小工序数，公路投资最小的角度，尽可能通过改变底基层厚度

来满足结构强度要求。

7结论

本课题通过对3省9线22段及沪宁高速公路无锡试验段(11000m)的调查、测试、分析和总结，提出高等级公路半刚性基层沥青路面典型图及其它注意事项。

主要结论如下：

(1)详细、全面地分析了国内外高等级公路沥青路面采用半刚性材料作基层或底基层的经验，进一步说明在现阶段半刚性基层沥青路面仍是高等级公路路面的主要结构类型。

(2)调查路段结构及功能状况表明：沥青贯入式结构不宜作为高等级公路沥青路面的某一结构层，但沥青贯入式结构对减少反射裂缝有益；石灰岩不能用作高等级公路沥青路面上面层，否则不能保证抗滑要求；必须采用中粒式沥青混凝土作为沥青路面上面层，且其孔隙率应在3～6%的范围之内；裂缝问题是半刚性基层沥青路面十分重要的问题，它直接影响路面结构强度、使用性能及渗水状况；级配碎石有利于延缓反射裂缝的产生；南方地区，半刚性基层的收缩与温缩而形成的反射裂缝是沥青路面裂缝产生的主要原因。

(3)结合调查结果、室内试验及理论分析提出了土基模量分级及土基模量的三种确定方法，即野外承载板、CBR及现沥青路面设计规范取值放大30%。

(4)室内通过CBR试验及弹性模量试验，提出了CBR与E0的关系，即E0=6.4CBR

篇2

中图分类号：S611

文献标识码：A 文章编号：

一、重载作用对沥青路面的影响

1重载交通参数分析

N =∑c1c2n(P)。其中,P为轴重;N为轴载作用次数;n为系数。通过分析不同路面结构下轴载换算系数与轴载的关系,发现轴载换算系数n主要与轴载有关,利用回归分析,忽略不同路面结构对轴载换算系数所造成的误差,可以得到基于弯沉、弯拉以及车辙等效的轴载换算系数n的取值范围。考虑超载,弯沉等效时n=5.0~5.8,线性分析结果n=5.0,非线性分析结果n=5.5;弯拉等效时,一般半刚性基层路面n≈8.0,考虑超载时n≈9.0;车辙等效时,n=4. 0~4. 5。此结果与国内外其他对轴载换算关系的研究成果基本一致。

由以上分析可知,n的取值远大于规范规定的数值,这就说明在较短的时间内可以达到路面设计的累积标准轴次,所以路面的使用寿命大大减少。超载100%时,高速公路、一级公路的路面结构只能使用1. 40年,二级公路的路面结构只能使用1. 20年,三级公路的路面结构只能使用0. 70年。所以必须采取措施,减少影响,延长重载交通下沥青路面的使用寿命。

2重载对设计指标体系的影响

根据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括面层和基层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时一般不起作用。但路表弯沉指标同时存在明显的缺陷。与其利用它来控制路面破坏，不如采用整体性结构层层底的拉应力和土基顶面容许压应变来控制更为合理。但是，路表弯沉设计准则在我国柔性路面设计中已使用多年，它具有量测方便的优点，在一定程度上也反映了土基顶面压应变。大量的计算分析表明，路表弯沉和土基顶面压应变之间具有良好的相关关系。通过相关关系可以由路表弯沉推算到土基顶面压应变，把土基顶面压应变准则和路表弯沉结合起来，就可以同时利用上基顶面压应变准则较合理和路表弯沉量测方便的优点。因此，建议仍将路表弯沉作为一个设计指标。

3重载对沥青路面结构的影响

重载交通沥青路面结构，轴载增大时，路面结构的力学响应那些发生了变化，在设计中我们将怎么在满足疲劳寿命与设计指标的要求，下面我们先分析当轴载增大，主要对设计指标弯沉与基层底拉应力的影响。

表1轴载对设计指标的影响

图2弯沉与轴重的关系

图3基层底拉应力与轴重的关系

图4沥青层底拉应变与轴重的关系

图5基层顶压应变与轴重的关系

上面的图表我们发现，当轴载为100KN增大到160KN时，路面的弯沉从30增大到45，基层底的弯拉应力从0.11MPa增大到0.17MPa，青层底拉应变增大到90με。，基层顶压应变从130增大到260με，也就是说，在重载作用下，路面结构的整体刚度下降，基层的疲劳寿命降低，路面结构永久变形增大。经过上面的病害调查，重载下路面的车辙严重。

二、重载作用下沥青路面的设计

1设计步骤

根据现行沥青混凝土设计规范，可归纳出重载沥青路面设计步骤为:

(l)交通资料的收集。交通资料包括:初始年日平均交通量和交通组成、轴载谱、超载方式和超载规律、历年交通量及交通组成、方向分配系数、车道分配系数、轴载年平均增长率等，在此基础上判断是否适用于重载路面设计方法。若适用，利用本报告研究结果进行轴载换算及使用年限内累计标准轴次的计算，最后计算设计弯沉。

(2)收集沿线地质、土质及筑路材料状况，并结合原有沥青道路路面的使用及破坏情况，选择适合于重载道路的筑路材料并初拟路面结构。试验测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等设计参数。

(3)根据设计弯沉值计算路面厚度，并进行半刚性基层、底基层容许弯拉应力、极限弯拉应力验算及土基顶面容许压应变验算。若不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，然后重新进行计算。

2材料设计

对于沥青路面的设计使用材料要充分考虑施工混合材料的抗剪强度。沥青路面的混合材料通常是采用马歇尔设计方法，马歇尔设计方法是通过混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是这种设计方法不能够正确的分析出沥青混合料的抗剪强度，所以对重载情况下，沥青路面的实际受力状态无法真实的反映出来。可以将沥青路面的受力情况进行模型试验，通过测量的数据，反映出沥青路面在重载条件下的受力情况。通过三轴试验方法，按抗剪强度进行沥青混合料的配比设计。

3结构设计

根据以前的室内疲劳方程和力学设计程序，无论沥青结构层多厚，结构都会必然产生疲劳开裂、车辙。而最新的理论发现当沥青层超过一定厚度时，良好施工的路面结构不会产生源于层底的疲劳开裂和结构性车辙。当标准轴次超过一定次数后，沥青层厚度无须增加。也就是说，沥青层的厚度使层底拉应变小于一定的值以后，沥青路面的下部将可以无限期地使用下去。所以永久性路面的最大特点是确保路面各类损坏控制在路面表面层顶部很薄的范围内，如自上向下温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化都努力限制在磨耗层内，防止出现中面层以下的结构性损坏，表面层的损坏只需通过预防性养护得以补救。 目前我国高速公路的结构设计大部分采用半刚性基层沥青路面结构，这种结构路面对于车辆重载的抗压能力较弱，容易导致路面破损现象出现。为此，本文介绍推荐一种由法国规范规定的全厚式路面结构设计方法，按该方法设计的沥青混凝土路面结构，其厚度相比半刚性基层沥青路面结构略薄，同时能够降低路面因载重疲劳产生开裂现象发生，当需要修复时，只需要更换或加铺一层表面层即可，无需大的结构性重修或重造。这给路面的修复工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面结构设计是按照路面的功能合理的布置路面的层次结构，其特点是具有抗载重、抗疲劳、抗磨损、抗车辙、抗透水等。

4全厚式路面结构设计

重载沥青路面多为全厚式路面结构设计。全厚式沥青混凝土路面结构一般由磨耗层、连接层、基层和底基层组成。磨耗层应具有防渗透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。连接层应具有抗车辙蠕变能力，能够有效的保护基层。基层和底基层为全厚式沥青混凝土路面的主要持力层，应具有良好的抗疲劳性能和很高的承载能力。支撑全厚式沥青路面结构稳定的另一个非常重要的因素是路面承台的稳定和强度。路面承台也即国内统称的路基和垫层。路面承台的变量参数，直接影响路面结构的计算结果，法国人根据地质、水文、路基填料、施工工艺水平，交通量等因素，将路面承台划分为多个等级，列表供查。全厚式沥青混凝土路面出现结构性破坏主要表现在两方面：一是沥青混凝土路面的疲劳裂缝破坏；二是路面承台发生的结构性车辙破坏。为保证全厚式沥青混凝土路面不出现上述破坏，需要对路面结构进行计算并满足两个条件：一是沥青层层底的水平拉应变 εt，ad 应小于允许极限值；二是路面承台表面的竖向压应变 εz，ad 应小于允许极限值。

5厚度设计

国外的沥青路面设计一般以沥青混凝土面层的弯拉应力作为设计控制指标，同时以基层底面拉应力和路标弯沉作为验算指标，如 Shell 设计法、AI 设计法等，这些方法比较符合国外的全厚式结构或粒料基层结构的特点。我国沥青路面设计规范以路面设计弯沉为主要控制指标，对高等级路面的面层和半刚性基层验算其层底拉应力。但根据有关研究，在目前半刚性基层应用十分普遍的情况下，基层的层底拉应力可以比较好反映荷载对结构的疲劳损耗要求，而且在进行高等级的路面结构设计时，往往是路标弯沉值符合要求，而基层底面拉应力验算不能通过，因此基层底面拉应力指标更具有控制意义。根据国内外经验，在重载沥青路面设计中，一般采用增加沥青面层厚度、改变沥青面层强度、增加半刚性基层厚度以及土基增强等方法。

4 结语

随着交通运输业的快速发展，道路交通呈现出交通量大、轴载加大、轮胎压力增加、车速提高等现象，这加剧了路面的疲劳损伤，并带来一系列的早期破坏，严重影响了道路正常的使用寿命。因此，为保证路面的服务水平和长期性能，在道路设计中对交通参数进行合理处理，设计出适宜重载交通的路面结构和材料形式就显得尤为重要。通过对本文的学习研究，可对提高重载交通条件下沥青路面的承载能力、延长路面使用寿命具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]王斌等．重载下沥青路面早期主要病害成因及维护方法[J]．魅力中国．2010（2）

[2]张勇．重载沥青路面结构应力分析与优化方法探讨[J]．北京工业大学．2009

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关键词：沥青路面；水损害；结构设计；施工质量；路面养护

Keywords: asphalt pavement, water damage, structural design, construction quality，pavement maintenance

中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：

一 引言

近年来，沥青混凝土路面因具有强度高、平整性能好、耐久性好等优点，广泛应用于我国各等级公路。但是，沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜，以雨季出现的水损害最为常见。因此，深入了解沥青路面水损害机理，提出相应的水损害防治措施，对于提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命具有重要的意义。

二 沥青路面水损害类型及成因分析

（一） 沥青路面水损害类型

水损害的位置是局部的，多发生在透水较严重且排水又不畅的部位，主要表现为以下几种情况：路面坑洞、局部表面网裂和形变、唧浆、松散剥落、辙槽。

（二）沥青路面水损害成因分析

2.1 水损害的作用机理

水损害的作用机理，主要依据粘附理论。沥青与矿料之间的粘附性取决于两个条件:水和交通荷载。水是产生水损害的先决条件。沥青混合料一旦长时间处于水的包围中，水分很容易浸润到沥青与集料的界面，使集料和沥青间的粘结力变弱甚至失效，最终导致水损害。交通荷载是产生水损害的重要条件。一方面在交通荷载的反复作用下，沥青与矿料的界面上就要发生剪切作用、矿料间也要发生剪切作用，界面一旦造成剪切破坏，水分就很快浸入，使得粘结力丧失而产生水损害。另一方面在交通荷载的作用下，进入路面的水变为动水，动水不但加速水分浸入沥青和矿料界面，而且加速界面间的剪切破坏，使路面出现卿浆、松散、掉粒、坑槽等病害。因此，水损害的产生是在水和荷载的共同作用下，裹覆在集料表面沥青膜的粘聚强度和劲度的损失以及集料和沥青间的粘附作用变弱失效造成的[1-2]。

2.2 产生水损害的外因

沥青路面产生水损害的外因主要是降水量、交通量、交通组成以及行车速度。降水次数多、降水量大、延续时间长，自由水进入沥青面层的机会就多，产生水损害的可能就大。自由水渗透进沥青面层的量也越大，水损害就可能更严重。

车辆高速通过时，轮下的压力会将结构层中的水向下压挤，车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动并促使沥青首先从较大颗粒上剥落，面层向下变形并形成网裂或很快形成坑洞，逐渐使沥青混凝土强度大幅下降直至松散损坏。同时调查发现，雨量大、重载车辆多的路段出现水损害的情况较雨量少、重载车辆少的地区严重。

2.3产生水损害的内因

（1）沥青混合料空隙率过大

据研究，沥青路面的空隙率在8%（相当于设计空隙率4%、压实度96%）以下时，沥青层中的水在荷载的作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损害破坏。排水性混合料的路面空隙率大于15%时，一般都采用改性沥青，且水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害破坏。而当路面实际空隙率在8%-15%的范围内时，水容易进入混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损害破坏。

（2） 沥青混凝土的不均匀性大

由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面的原因，在面层表面随机分布着数量不一的薄弱点位。在降雨过程中，行车的压入和吸出作用使得薄弱点附近沥青混凝土产生沥青剥落，继而变得松散，并形成圆形积水坑洞而致破坏。

（3）沥青混凝土面层的裂缝

由于沥青混凝土的温缩系数与半刚性基层材料不同，在冬季大风降温过程中，沥青混凝土面层就会产生低温裂缝。降雨过程中，雨水会自由流入并充满裂缝直到面层底面并滞留在基层顶面，同时向缝的两侧扩散，在行车荷载的反复作用下，使得裂缝两侧碎裂损坏。

三 沥青路面水损害防治措施

虽然水损害根本原因是水的作用，但是在损坏过程中涉及到了路面设计、施工、养护等多个方面的作用，因此解决沥青路面的水损害问题，必须各方协调分工、共同协作。

（一）防治水损害沥青路面结构设计

1.1 防水路面结构设计

（1） 沥青面层设计

表面层在满足基本性能要求的基础上应突出空隙率小、抗渗水性能好、水稳定性好、低温抗开裂能力较高的特点，中面层重点要体现出良好的抗渗性和抗剪强度，底面层在保证基本性能要求的同时，重点要体现良好的抗弯拉强度和抗渗性能,故面层结构宜选择悬浮密实型的AC或Superpave沥青混合料。

（2） 防水基层设计

半刚性基层具有较高的抗压强度、回弹模量及一定的抗弯拉强度等优良的力学性能、较好的板体性及整体性得到了广泛的应用。但同时半刚性基层作为一种散粒体材料，很容易在温度变化及水分散失时产生很大的收缩变形，进而会形成基层的收缩裂缝并进而反射到面层，易造成水损害。因此，为避免或减少半刚性基层的不利因素，以防水为主要目的的路面结构设计主要考虑模量较低、弯拉性能以及收缩性能较好的沥青稳定碎石（ATB）。

采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性：沥青稳定碎石基层沥青路面，由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更加协调；设计优良的沥青稳定碎石基层混合料能保证一定的空隙率，使水分顺畅地通过基层排出，不会滞留在路面结构中造成路面的水损害；沥青混合料对于水分的变化不敏感，受水和冰冻影响较小，不存在因为干缩裂缝而导致面层出现反射裂缝；沥青稳定碎石基层可以同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少。

（二）防治沥青路面水损害材料设计

1.1 面层混合料设计

从水稳定性的角度出发，选择SiO2含量低、碱值高的集料，可与沥青有较好的粘附性，对防水起到很好的效果。

沥青中的沥青酸和酸酐等极性较大的成分，对于沥青的表面活性具有非常大的影响，沥青的酸性越大，则沥青与集料的粘附性越强，沥青混合料的水稳定性也越好。在普通沥青不能满足粘附性要求时，有必要选择使用改性沥青。

1.2沥青稳定碎石基层混合料设计

沥青稳定碎石排水层混合料结构上属于骨架空隙结构，由矿料骨架和沥青砂浆构成的一种多相分散体系，力学强度主要是矿料之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青砂浆与矿料之间的粘结力。这种结构对粗集料的强度要求比较高，而且要求有棱角，接近立方体，细长扁平粒料很少，必须具有完全的破碎面。这样粗集料间可形成良好的嵌挤作用，达到了足够的嵌挤力与内摩阻力，使得矿料骨架具有高度的稳定性以及抵抗外力的能力。对行车造成的水损害有很好的防范作用。

1.3抗水损害路面合理结构

通过对结构层及各层材料的充分研究与试验路现实论证，得出防水损害路面合理结构：面层采用Superpave沥青混合料防水结构层，此种材料能够有效的阻止水分进入路面结构，很好的保护了结构内部不受水分的损害；基层结构采用沥青稳定碎石基层混合料排水结构，能够将进入结构内部的水分顺利排出，防止水分的长期浸泡造成路面损坏。通过铺筑试验路对比验证，此类结构可有效降低沥青路面早期水损害。

（三）防治沥青路面水损害施工措施

1.1 提高沥青路面压实度与平整度

沥青混合料温度过低是路面压实度不足以及出现路面内部存水的主要原因。避免雨天、夜间以及低温施工，现场不得出现摊铺机等运料车的现象，也不得出现多辆运料车现场长时间等待，以保证摊铺及碾压温度。采用轮胎压路机，以增加路面的密实性。

1.2 防止沥青路面混合料离析

在沥青混合料正式拌和时，应严格控制混合料的矿料级配，使其在规定的级配范围内，并接近标准配合比。混合料运输过程中，不论气温高低均应用棉被覆盖，防止混合料表面温度降低、结壳，造成温度离析。

（四）防治沥青路面水损害养护措施

雨季要巡视排水设施的状况，及时清理堵塞的边沟和排水设施。对已经发生的路基沉降、开裂、坑槽立即采取补救措施；对路面排水不畅的应迅速疏导。

路面的损坏往往是由点到面，由局部到较大面积，因此采取预防性养护手段，可以将路面的损坏控制在早期和初期。采用热拌沥青混合料或者冷补材料及时补坑。对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水[3-4]。

四 结论

在分析沥青混凝土路面水损害的类型及成因的基础上，通过试验路验证，提出防止沥青混凝土路面水损害的防治措施：采用合理的路面结构及适宜的材料，严把施工质量关和加强道路竣工后的养护工作。只要做到以上几个环节，既能防止沥青路面早期水损害的出现，延长道路使用寿命，又可带来较大的经济和社会效益。

五 参考文献

［1］钟建新,罗志刚.沥青路面水损害的影响因素和发展过程[J]. 北方交通,2009(1):4～7.

［2］石晓莉.浅析沥青路面水损害及防治[J].青海交通科技,2008(5):16～17.

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中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：

Abstract: the asphalt pavement structure service life is China's lack of asphalt pavement use in operation of the existence of the common phenomenon, the existing the asphalt pavement structure design system can't effectively reflect actual traffic load pavement structure mechanics behavior is under the important reasons. At present our country of the asphalt pavement design method, the vehicle load as static load equivalent or similar to the static load, pavement structure is for elastic system structure. Along with the development of the highway construction, highway transportation ChongZaiHua realize high speed. The running speed of the vehicle, the higher the vehicle vibration, the road vehicle vibration impact load is bigger. Carry weight, the greater the pavement bear loads is high, especially in summer high temperature condition, the asphalt pavement show serious sticky elastic. Pavement design still use static load model has not reflect the actual stress condition, can not explain the dynamic load pavement structure to produce a variety of phenomena. So, for the heavy vehicles under the action of the asphalt pavement under dynamic loading and road surface structure to produce a variety of dynamic response, has some of the realistic significance. This paper put forward the only in the asphalt pavement structure design to a bit of advice for your reference.

Keywords: typical semi-rigid asphalt road surface load dynamic response analysis and application

常用沥青路面设计方法介绍

路面的结构由路基、垫层、基层和面层组成。面层是道路工程中直接承受荷载和环境作用的部分。对其要求是耐久、平整和光滑。路面设计的主要任务就是确保其寿命期间不发生不可接受的损坏。常用的沥青路面设计方法分为两类：经验设计法和力学-经验设计法【1】,。经验设计法有代表性的有CBR设计法。力学-经验设计法代表性的有Shell设计法和AI设计法。

现行的Shell设计方法把路面当做一种多层弹性体，设计中考虑两项主要设计指标：面层底部容许弯拉应变εr和路基顶面的容许竖向压应变εz。εr=CN-0.25

式中C为沥青层模量有关的系数，保证率为95%，C=0.018；保证率为85%时C=0.021。

设计中还考虑两项次要指标水泥稳定类材料底面的弯拉应变δr2和路表面的永久变形Δh。δr2=δrl（1-0.075lgN）

δr2----容许拉应力，δrl-----材料的极限弯拉强度。

Δh=khk=CmZ0

式中Δh---车辙深度；h---沥青层厚度Smix―沥青混合料的劲度；Cm动态因子；Z0构造因子。

AI设计法也把沥青路面结构视为弹性层状体系，设计中采用沥青层底面的水平拉应变εt控制沥青面层的疲劳裂缝，采用路基顶部竖向压应变εC控制沥青路面的永久变形。路面寿命与εt和εC的关系为：

Nf=a(1/εt)b

Nd=c(1/εC)d

式中 Nf---路面开裂时的荷载作用次数；

Nd---路面永久变形的荷载作用次数；

a、b、c、d---相关系数，由疲劳试验得到。

我国的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中，以弹性层状连续体系理论为基础，路面结构层厚度设计时，以满足结构整体刚度和沥青面层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求，分别采用轮隙中心处路表弯沉和面层及基层层底拉应力作为控制指标，采用双圆均布垂直荷载模式和BZZ-100标准荷载计算路面结构层的厚度。

总体来讲，国内外沥青路面设计规范均采用力学---经验设计方法，理论基础均为弹性层状体系理论。采用的荷载模式均为静态荷载，对动荷载的影响提出给予经验的修正系数。设计模型中采用的材料性能参数有的是静模量，有的是动模量，但只考虑环境因素对模量的影响，没有考虑荷载因素对模量的影响。AI设计方法，考虑了沥青混合料的黏弹性特性，但也只是在实践基础上提出相应的模量修正公式。

二、路面动力响应的主要评价指标介绍

1.面层底部弯拉应变εx：面层底部弯拉应变是基于力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价疲劳寿命的常用指标，而应力是一个间接参数，无法直接测量获取，只能通过埋设传感器，通过检测得到的应变值乘以弹性模量而得到应力。

2.基层顶部竖向压应变εz：这个指标为力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价车辙的指标。

3．路标弯沉Wz：该指标是我国沥青路面设计验收时的主要指标，用来评价路面结构的整体刚度。

4.面层底部纵向剪切应变：面层底部纵向剪切应变主要是破坏面层和基层的连接。面层失去基层的水平约束成为滑动状态，不但增加面层底部的弯拉应变，减小疲劳寿命，沥青路面在受到纵向剪切应变作用而产生壅包、裂纹等多种疲劳破坏现象。

5．面层底部横向剪切应变：该应变破坏面层和基层的连接，当面层失去其水平约束后，易形成横向的车辙。

6．面层内部最大纵向剪切应变:在该剪切应变作用下，沥青路面产生纵向的流动变形，可以用于评价沥青混凝土纵向流动变形的引起的各种破坏。

7.面层内部最大横向剪切应变:该指标用来评价沥青混凝土发生横向流动变形引起的各种破坏，尤其是用来评价车辙。

三、典型半刚性基层沥青路面动力响应研究

半刚性基层沥青路面是在半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的结构。基层一般采用水泥稳定或石灰稳定材料，弹性模量较大，水泥砂砾和二灰砂砾的抗压模量一般在1100-1500Mpa。每个省根据当地的实际交通状况和实践经验，面层厚度有所差异，总体来讲，高速公路半刚性基层沥青路面结构沥青面层厚度较薄，一般在15-20cm左右。

目前苏北较为广泛采用典型的半刚性基层沥青路面结构，取沥青面层厚度12cm；基层采用水泥稳定碎石，厚度为36cm；底基层采用石灰稳定土，厚度为40cm。

广泛半刚性基层路面结构及材料相应的参数 表1-1

其中的“V ”随着沥青混合料类型变化而变化。“/”表示不考虑该项内容。

表中主要参数为剪切模量，黏度、泊松比和密度。经大量的研究证明，沥青混凝土的剪切模量和黏度受加载频率和温度影响是很大的。

车辆荷载是通过轮胎传递给沥青路面的，轮胎的接地形状和接地压力分布是非常复杂的。轮胎的接地形状介于矩形和椭圆之间，但是对于公路常见的载货汽车的轮胎在载荷量较大时的接地状态更接近于矩形。轮胎的接地压力等于胎压【2】。如图所示，采用公路交通运输中重型车辆常用轮胎10.00R20-16PR，单个轮胎的接地宽度B为210mm,两个轮胎的总接地宽度为540mm,该值从野外实测得到，试验研究表明，改变轴重和胎压时，轮胎接地宽度B几乎不变，将路面所受荷载等于胎压，可以通过公示计算得到

轮胎接地长度Lx：

式中：W---轴重，Kg；

g---重力加速度，g=9.8；

P---胎压，Pa。

Lx

C

B

A

Ly

注：图中A点位于两个轮胎间隙中心位置；B点位于轮胎中部,C点位于轮胎外侧监测点。

四、标准轴重下沥青路面动力响应分析

标准轴重取目前高速公路常见1+1型和1+2型载货车辆（单后桥取轴重100KN，双联轴轴重取180KN，胎压取0.7Mpa，车辆速度取60Km/h），各个动力响应参数的时间历程，见下图表：

图1-1面层底部横向弯拉应变图1-2 面层底部纵向弯拉应变

A、B、C分别对应三个测点位置的动力响应。

图1-3 土基竖向顶部压应变图1-4 路表弯沉

图1-5 面层底部纵向剪切应变 图1-6 面层底部横向剪切应变

图1-1~图1-4为移动单后桥轴重100KN荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、横向弯弯拉应变、土基顶部竖向压应变、路表弯沉、面层底部纵向剪切应变、面层底部横向剪切应变等动力响应参数随时间的变化。

图2-1 面层底部纵向弯拉应变 图2-2 土基顶部竖向压应变

图2-3 路表弯沉 图2-4面层底部纵向剪切应变

图2-1~图2-4为移动双联轴荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、土基顶部竖向压应变、面层底部纵向剪切应变、路表弯沉等动力响应参数随时间的变化。

综合分析图1-2~图2-4可知：

（1）不管单后桥还是双联轴荷载，在移动车辆荷载下，面层底部纵向弯拉应变呈现应变交变状态。常温状态，双联轴车辆荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变呈现明显干涉现象。双联轴前轴离去时，面层底部纵向弯拉应变呈现压应变状态，该应变还未复原至初始状态，后车轴已经到达，面层底部始终呈现压应变状态。，应变量继续增大，产生干涉现象。

(2)土基顶部竖向压应变始终呈现压应变状态，前轴产生的弯沉稍大于后轴作用下的最大弯沉。

(3)移动车辆荷载下，面层底部纵向剪切应变呈现复杂的应变状态。车轮达到观测点前，该位置表现为负方向的剪应变，即剪应变方向与车轮行驶方向相反；而车轮离开观测点后，该位置表现为正方向的剪应变，即应变方向与车轮行驶方向一致。双联轴作用下面层底部纵向弯拉剪切应变呈现明显的干涉现象。

五、车辆轴重对半刚性基层沥青面层路面动力响应的影响研究

传统典型半刚性基层沥青路面车辆轴重变化面层底部弯拉应变表表1-2

表中数据反映出传统半刚性基层沥青路面结构A和改进型半刚性沥青路面结构B，随着轴重的增加，纵向弯拉应变中的拉应变反而减小，说明面层底部纵向弯拉应变不能反映轴重对其动力响应的影响。因此，纵向弯拉应变作为评价这两种沥青路面结构的动力响应参数是不合理的【2】。沥青路面结构A为广泛半刚性基层沥青路面结构，沥青路面结构B为现行苏北地区广泛采用的双层水泥稳定碎石18cm/层基层+12cmAC类沥青混凝土面层结构。

六、移动车辆荷载作用下沥青路面动力响应参数结果与沥青路面疲劳寿命研究的应用

我国沥青路面设计规范，用面层层底拉应力进行验算，进而控制面层的疲劳破坏。传统沥青路面面层疲劳方程公式如下式计算：

Nf=k1（）k2

规范认为，Nf=1时的拉应力（一次荷载作用造成的破坏力）为极限抗拉强度。将极限抗拉强度ft引入疲劳方程式,推演出反映混合料疲劳特性的抗拉强度结构系数ks:

,ks=fNf0.22

式中：

f―由试验确定的参数。

同济大学用积累的数据归纳得到的结构行为方程反映沥青路面疲劳问题，其结果如表1-3所示。

沥青路面现场疲劳方程（半刚性基层）表1-3

注：Nf为累计当量轴次，t为面层底部的初始拉应变。

华南理工大学张肖宁教授主持完成交通部西部交通科技项目“沥青路面设计指标和参数研究”分课题“沥青面层疲劳开裂预估模型研究”，通过对华南理工大学、美国UC-Berkeley和美国SHRP研究项目进行的共计618组疲劳试验数据处理，并综合考虑室内疲劳寿命预估模型的实用性及国际通用模型形式一致性，最终确定了以初始弯拉劲度模量和应变水平为自变量的疲劳寿命模型，通过研究沥青混合料的动态抗压模量与动态弯拉劲度模量之间的关系，推荐给出疲劳寿命预估模型：

式中：Nf―-疲劳破坏时的荷载作用次数；

--施加的拉应变；

E―-混合料的单轴动态压缩模量。

沥青路面疲劳寿命预估模型模拟公式，其中涉及的主要参数指标为施加的拉应变、沥青混合料的单轴动态压缩模量E。其中拉应变可以用埋设应变片的试验检测方法获取，但是沥青路面的现场荷载分布是极其复杂的，包括现场的环境温度、和路面的应力应变状态在室内模拟疲劳试验中难以完整表达，实际路面承受荷载的作用时间和间歇时间都是随机变化值，并非室内试验所施加的常应力变化。路面不断变化的温度和疲劳试验的等温条件也不同，从而使材料的性质也发生变化。因此在一些经验设计的基础上还需要根据室内试验获取的模型的基础上预测实际路面的疲劳性能，需要进行现场的修正。张肖宁教授根据ALF试验仪进行加速加载实验基础上，对3种不同厚度沥青路面疲劳寿命处理，提出现场修正系数:

C=

在此公式的基础上将疲劳寿命的计算公式简化为下式：

Nf=4.655×1019（）3.747（）1.278

式中：C1―轮迹横向分布系数；

C2-现场修正系数；

C3-车道系数；

E-沥青混合料动态压缩模量，MPa。

在公式中将标准荷载下面层底部拉应变的数据以实验室内的模拟实验数据，同时考虑了现场的车道系数和轮迹横向分布系数、现场修正系数。笔者认为运用该公式用于目前沥青路面的疲劳寿命预估，该评估方法更可靠，与沥青路面使用现状更加吻合。当然目前国内的一些大型的试验室在采用更加精细的试验仪器所获得沥青路面现场荷载分布和应力响应变化数据更加的详细和充分，所获得疲劳寿命预算模型也更加的符合现场实际情况。

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中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：

引言：

国外对透水性沥青混合料己研究多年，我国对此研究尚处于起步阶段，虽然近年来对此已有许多相关的论文，但除个别工程外，我国目前尚未正式使用透水性沥青混合料，主要就是因为透水性沥青混合料的材料选择、级配及施工工艺尚无完整的规范或指标。但从我国公路发展现状和透水性沥青混合料的材料特点及气候、环境等方面考虑，在我国开展透水性沥青混合料的研究己迫在眉睫。

1.排水沥青路面的定义

排水沥青( drainage asphalt )路面，又称透水沥青( porous asphalt )路面，针对表面层来说又称多孔隙沥青磨耗层( PAWC, porous asphalt wearing course )，开级配磨耗层( OGFC，open-graded friction course )等，指压实后空隙率在20%左右，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架－空隙结构的开级配沥青混合料。

2.排水沥青路面的特性

透水性沥青混凝土具有传统沥青铺面所没有的优点

1）透水性沥青可以防湿滑：

透水性沥青因可迅速排泄雨水并预防湿滑，故其可确保行车安全。可有效降低湿路面之喷溅及路面反光之晕眩。

2）透水性沥青可降低噪音：

由于轮胎及车首间之气体被下压至表面孔隙，故滚动阻力及噪音皆有效降低，同时节省耗油量及轮胎的磨损。雨天时，透水性沥青道路表面干爽，能提供比传统湿滑路面较高且均匀之路面磨擦力，高速行驶时亦然，因而雨天行车无路面打滑之虞。

3）透水性沥青可延长使年限：

有稳定而坚固的沥青铺面，其极佳之之沥青黏着力，可提供高抗张及抗压强度，此可降低路面变形的风险。

4）透水性沥青容易铺筑：

拌合温度与传统之非透水性沥青混凝土之拌合温度一样，约在150~170℃；至于另一款所谓的HABD透水沥青，其拌合温度为110℃，因粒料极易硬化之故，使铺筑十分困难，容易产生不均匀之铺面。透水沥青反之，用人工铺筑极为容易，而且路面均匀而平滑。

5）透水性沥青可降低成本：

透水性沥青较传统非透水沥青混凝土更坚实。于相同厚度的条件下，传统非透水性沥青每平方公尺需要80公斤的沥青混凝土，而透水性沥青每平方公尺则须要65~70公斤即可。

3. 排水沥青路面国内外应用概况

排水性沥青混合料起源于欧洲，1960年德国首次使用此种路面。80年代在法国、英国、意大利等国家得以较大面积推广。欧洲通常使用的厚度为40～50mm，主要是为了减少噪音，减轻雨天的溅水，提高抗滑能力。在美国，该种面层称为OGFC，它本来是60年代几个洲用作混合料封层发展起来的，后来又吸收了欧洲的经验，大部分用作薄层表面层以获得良好抗滑性能，铺筑厚度在13～19mm。 日本从80年代后期开始这方面的试验研究。虽然起步较晚，但发展较快，目前已形成较为完善的排水性沥青混合料设计方法，应该说，日本是研究和应用排水沥青路面最成功的国家之一。

我国对这类路面的研究起自20世纪90年代初期。国内部分高校和研究所先后在收集国外资料的基础上做了一些尝试性工作，工程应用很少，我国上海、河北、黑龙江、广东等地修了一些小规模的试验路，但由于使用普通沥青，性能很差未获得成功。

由于我国尚没有对排水沥青路面设计、施工和质量评价建立规范和标准，加之排水沥青路面的诸多问题在国际上也尚处于认识发展阶段，这使得这种在国外被称作具有“顶级路面性能”的新型路面结构在国内迟迟不能推广。 2001年～2004年，交通部公路科学研究院与东南大学等单位合作完成了交通部西部项目《山区公路沥青面层排水技术研究》课题。该课题初步解决了我国应用排水沥青路面的主要技术问题，包括材料性能与设计、结构设计、施工技术、路面安全特性等，在重庆渝邻高速修筑了长3km的实体工程，试验了不同空隙率、不同改性沥青的多种排水性沥青路面。该课题成果经交通部科教司鉴定，总体上达到国际先进水平，为排水沥青路面在我国的应用奠定了基础。 2005~2006年，交通部公路科学研究所承担了江苏省交通科学研究计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》。根据本项目研究成果，在盐通高速成功地铺筑了16.8km的排水性沥青路面，这条试验路也是目前我国南方高温多雨地区第一条大规模的排水性沥青路面实体工程，取得了丰富的研究成果。2008年，江苏省又在宁杭高速公路二期修筑了全长20.9km的排水沥青路面，目前使用效果良好。 近年来，我国高速公路建设发展迅速，里程逐年增长，路网日趋完善。如何提高路面的使用品质，如何向社会提供更安全、更舒适、更快捷的公路交通，已成为我国交通部门追求的新目标。可以预测，排水沥青路面将适应这一趋势，在我国得到更广泛的应用。

4.工程应用中的相关注意事项

我国尚没有对排水沥青路面设计、施工和质量评价建立规范和标准，故我们需在工程应用中摸索前进。由于其独特性，排水沥青路面在工程应用中除了符合现有相关规范，还应注意以下几点：

1）混合料技术要求

有别于其他沥青混合料，排水性沥青混合料压实成形后空隙率在20%左右，±20℃沥青混合料的飞散损失率应不大于10%，渗水系数应不小于900mL/15s。

2）排水性沥青路面结构设计

排水性沥青路面由排水面层、基层、垫层等多层结构组成。排水面层厚度一般宜为40～50mm，空隙率在20%左右。

排水性沥青路面结构形式

3）排水性沥青路面排水设计

为充分发挥排水功能，不透水层表面应确保横坡和平整度，应设置通道等能迅速将水排出的设施。

边沟排水处理示意图

5.结束语

不管从国际路面使用趋势，还是国内实际情况出发，沥青排水路面的推广及应用已经迫在眉睫。当沥青排水路面技术在国内成熟推广应用，路面的使用品质将极大的提高，公路交通也将变得更安全、舒适、快捷。

篇6

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0.引言

重庆内环快速路1995年动工，2002年交付使用。分别由兰海高速公路南环至北环段，包茂高速公路南环至童家院子段，沪渝高速公路北环至东环段组成，全长78.44千米，立交匝道全长45.10千米，路基宽31.5米，双向六车道，全封闭全立交，设计时速80公里/小时。

2010年1月1日，随着重庆绕城高速公路建成通车,原属于高速公路封闭运营性质内环高速公路整体调整为城市快速道路，实行开放式通行，定名为“内环快速路”。目前，内环快速路已成为重庆主城区重要的城市主干道，而城市核心区的转型和重庆快速发展的城市交通又赋予了内环快速路新的诉求，由此承担着重大的交通压力。

1.重庆内环快速路沥青路面损坏的主要因素

内环快速路沥青路面病害的产生，除自身存在的技术因素外，主要还存在以下主要因素。

1.1 交通流量因素

近年来，重庆作为国家重要的现代制造业基地和西南地区综合交通枢纽，城乡综合实力和可持续发展能力日趋增强。内环快速路作为重要的城市基础设施，一直是截流、疏导过境交通的主干道，担负着主城区现状中长距离、跨行政区、跨组团出行和货运的重任。按照重庆市城乡总体规划的设想，重庆将实施“交通引导城市发展”及“交通促进区域协调发展”的城市发展理念和策略，快速路周边区域已融入城市。然而，受城市空间结构和地形特点约束，重庆主城区道路网仍存在系统不完善、级配不合理，流量分配不均衡等问题，促使快速路利用率极高。据交通管理部门的不完全统计，内环快速路通行量已由接管时的约16.1万pcu/d，聚增到现在的约48.8万pcu/d，远远超出设计流量水平。

1.2 超载超限因素

因物流需要，迄今为止内环快速路未实施货运车辆的限行，每天约有3.0万辆次各种超限超载货运车辆上路行驶，使之成为快速路交通事故第一杀手。这些车辆超限通行，不断冲击和渠化路面，严重破坏了道路及附属设施，引发沥青路面各结构层永久变形，形成线性凹槽、车辙、松散、拥包、裂缝、坑凼和伸缩缝破损等病害，缩短道路使用寿命。

1.3 交通事故因素

内环快速路不均衡通分布特点和开放式运营，各种交通事故频发，仅2011年就发生各类交通事故4056起，这些交通事故不仅造成人民群众的人身财产严重损失，也对内环快速路道路设施安全带来极大威胁。交通事故带来的路面冲击痕迹，尤其是各种油污流入路面渗入沥青，使沥青混合料强度逐渐丧失松散变形，叠加荷载作用极易诱发结构层不均匀沉降，逐渐形成坑凼、裂缝等多种病害。

1.4 水损害因素

重庆是典型的夏长酷热，秋凉阴雨气候。加之道路排水系统不完善，雨水、道路冲洗和绿化用水，都会经路面缝隙或破损处渗入，直接威胁基础结构层的稳定性，使沥青面层集料之间黏结变异软化直至破坏脱落，加之车辆荷载的反复作用，导致沥青路面整体强度和承载能力下降，出现病害。

1.5 设计因素

设计是工程建设的灵魂，是工程质量的龙头。重庆内环快速路建设之初，国家对于高速公路沥青路面设计标准和技术规范尚不健全存在瑕疵。竣工资料显示，内环快速路设计时，采用的是高速公路水泥砼结构设计规范，缺乏对运营多年后加铺沥青面层的前瞻性，而加铺沥青柔性面层与刚性水泥砼基层结合的不充分，也是目前造成快速路沥青路面破坏的重要原因。

2.内环快速路沥青路面破损的修补方法

针对内环快速路沥青路面病害，我们的养护工作，追求的不是暂时性平坦，而是长久性使用寿命和安全质量。应对出现病害体质路面，仅靠传统铣刨重铺的施工工艺，往往存在治标不治本的现象，无法从根本上解决各种病害。

在进行内环快速路沥青路面各种病害整治前，我们对路面沥青各项指标进行了详细分析，并根据路面结构类型、设计使用年限、气温等实际情况，采取了相应的修复措施。

2.1 裂缝

内环快速路沥青路面的温缩型裂缝和疲劳型裂缝往往伴随路面纵向裂缝和反射型裂缝、沉陷等病害。沥青粘弹性混合材料对温度变化较敏感，如果道路基层密实度不均匀，各结构层连接不牢固，路面不均匀沉陷，或面层分幅摊铺时，基层施工与面层接泊未妥善处理等，在荷载严重超标或极端气候条件下，沥青应力松驰赶不上温度应力增长，面层温度收缩和基层反射劲度急剧增大，超过混合料极限强度或极限拉伸应变就会引发各种类型裂缝。

在实际工作中，机械化热再生材料对功能性病害热补，专业灌缝机预防性封堵灌缝等较为先进的养护手段，能有效防止病害的发展。(1)对于轻微且无变形的裂缝，多采用灌缝机直接填实沥青填充料，用压力式方法进行处理和封层。(2)对于较大面积基层收缩引起的反射裂缝以及面层的温度收缩性裂缝，采用清除尘土后，用灌缝机热沥青或乳化沥青填缝，贯穿切割、开槽、凿打、出渣、高压除尘、冲洗、除潮、加热等工序。其中加热能使灌缝材料与路面形成热接触效应，增加路面与材料之间的粘接性，最后用灌缝机使用专用路面橡胶沥青灌缝胶，对开好的裂缝进行压力注射式填料浇灌，降温后开放交通。（3）对于因沥青材料性能缺失、路面结构设计瑕疵、施工质量欠佳、年久失修等原因出现的大范围裂缝区，如果各结构基础层强度没有超出技术规范限定值，采用机械化热再生材料技术进行加热、耙松、恢复沥青性能，喷洒乳化沥青，添加少量新料压实的方法取代铣刨、破碎等传统方式进行修补。

值得注意的是，在应用就地热再生材料进行大面积道路病害整治时，对于中央分隔带的绿化，施工前应对其进行洒水，并采取覆盖隔热材料等方式进行保护。

2.2 车辙

车辙是内环快速路最常见，也是较难彻底治理的沥青路面病害，车辙对车辆行驶舒适度和安全性均有较大影响。鉴于内环快速路特殊的交通模式，传统的铣刨摊铺工艺往往需要封道施工，造成交通堵塞，故对于小范围初期车辙病害，多采用早发现、早预防、早治理的方式进行机械化热再生材料处理。施工前，根据路面结构，针对问题层面细集料偏多，含有一定水泥砂浆成分的特点，对其进行先期治理，施工时除了再生混合料性能须满足《公路沥青路面施工技术规范》要求外，还适当提高面层级配，降低粗集料与细集料的比例，形成嵌挤式和密实型级配，并适当控制沥青用量，提高沥青混合料稳定性，满足路面实际使用需求，提升抗车辙能力，有效延缓车辙复发，延长养护周期。

对于较为严重的横向、纵向、水稳层不稳定等大范围车辙病害，仍采用封闭交通，半幅施工和传统的铣刨摊铺工艺进行治理，根据病害区域大小和形成的原因，对面层进行铣刨、清除，对病害基层进行处治，按与道路原结构相同的沥青混合料铺就，最后摊铺新型沥青面层。

2.3 沉陷

内环快速路沥青路面出现的道路沉陷，表现范围区域较少，对通行舒适度有一定的影响。针对一般沉陷，多采用在沉陷处粗略凿面，喷洒或涂刷粘层沥青，沥青混合料将沉陷部分填补，施与小型压路机压实平整。如果遇见因土基或基层结构遭到破坏，而引起的一定范畴路面沉陷，按照原有道路结构形式进行处理。对于因地质因素导致的一定范围的路面沉降，采取挖除沥青面层，在沉陷部分加铺基层，重新作压实处理，摊铺面层的方式进行处理。

2.4 松散

快速路沥青路面松散病害，主要由沥青老化、沥青混合物渗水剥离、结构层骨料与沥青粘接性下降而产生的结合不紧密、结构层整体发生变化，再经过荷载作用造成的。当然，也不排除加铺沥青面层施工过程中，使用的沥青稠度偏低、用量偏少或沥青加热时温度过高、矿料粘附力不足、嵌缝料不规格，或在雨季施工等因素。

对于由沥青面层所引起的较大范围松散，多采用将松散面层料进行清除，重铺沥青面层。对于轻微松散，采用喷洒热沥青封面的方法处治，以达到消除松散的病害的效果和目的。对于局部严重松散或沥青失去黏性造成的松散，多采用挖补法处理。

2.5 坑凼

内环快速路沥青路面坑凼，是由于路面松散深度加大、龟裂等破损或水损坏性，在重力荷载作用下不断扩展恶化而形成的一种常见的病害现象。从病理分析，根源在于道路原有基层强度不足，局部基层强度和密水性缺陷，或施工过程中作业面积尘清理不干净、水侵蚀严重，混凝土层填充粗料或粗料多于细料，造成空隙率达不到设计要求。它严重影响路面平整度和美观度，对行车安全造成威胁，如果不及时修补，还会造成道路各结构层损坏。

对于坑凼的修补，多采用矩形呈阶梯状切割清凿至水稳层，清渣后进行填补沥青混合料，要求新填补部分碾压后略高于原有路面，待重力荷载压实稳定后保持与原路面相平。施工时新旧路面结合良好，开凿处槽边密封，增强抗水损能力，整体性能未有大的改变，填补用混合料级配类型，须与原路面结构层次相一致。

2.6伸缩缝

内环快速路桥梁伸缩缝破损，除各结构层出现病害情况外，路面积尘使伸缩缝堵塞，缝隙填充橡胶条未及时清掏，都将导致伸缩缝功能减弱破损。伸缩缝破损严重时会产生较强的颠簸性冲击，直接影响到行车的安全和舒适性，影响桥面铺装系和桥梁上部结构设施安全。

对于桥梁伸缩缝破损病害的整治前提，是必须保证和满足桥梁使用年限和行车舒适。一般采用切缝开槽、确定安装缝隙宽度、清理预留槽、拆除原伸缩缝、将基底清理干净，用泡沫将缝隙填实，埋筋部位钢构件进行植筋、焊接，浇筑及振捣专用快凝快硬干混砂浆“修复王”，进行1小时养护后，开放交通的方式进行修复。

2.7水损害

内环快速路沥青路面水损害修复和预防的目的，在于通过对路面的各种表面病害进行整治，提升抗水损害性能，防止和减少雨水、保洁用水、绿化用水等下渗，增加路面结构强度，延长道路使用寿命。对其进行整治和改造时，我们一般是结合路面其它病害一并整治，配合性改变原有的沥青混凝土级配，采用结构密实、设计空隙率小，对封水性起到一定作用的沥青混合料，配以机械化热再生技术，增强石料与沥青的粘附性，增强路面封水性。

3.结束语

综上所述，重庆内环快速路沥青路面病害的产生，除与本身的设计、施工质量、车流量、气候等因素有关外，更多的是与道路形成后的使用、养护和管理有关，一般来说，在路面病害形成初期，能够及时进行维护和预防,是防止病害进一步发展的根本措施。因此，如果要从根本上治理沥青路面破坏的质量通病，延长沥青路面的使用周期，提高投资效益，应该更多的从实际工作中，高度重视对已有病害病理特征的研究，在有明确的整治措施的前提下，做到养护和管理及时、高效。

参考文献

[1] JTJ0731-2001.公路水泥混凝土路面养护技术规范.

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沥青路面具有表面平整，坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点，使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化，冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响，出现了多种沥青路面病害，如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查，谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。

一、常见沥青路面病害

沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析，主要有以下几种常见病害。

1.沥青路面的裂缝

沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有：沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。2、沥青路面的车辙

车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素，以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有：(1)沥青混合料油石比过大；(2)表面磨损过度：(3)雨水侵入沥青混凝土内部；(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。

3、沥青路面的松散

松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有：(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏；(2)碎石中含有风化颗粒，水侵入后引起沥青剥离；(3)随着使用时间的增多，沥青结合料本身的粘结性能降低，促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗，造成沥青含量减少，细集料散失；(4)机械损害或油污染。

4、沥青路面的水损害

沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。

5、沥青路面的冻胀和翻浆

沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素，缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。

6、沥青路面的沉陷

沉陷是路面变形中最普遍的一种，特点是面积大，涉及的结构层次深，主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是：(1)土质路堑排水不畅，路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降，引起路面局部下沉；(2)路面强度不能适应日益增长的交通量，易发生疲劳破坏：(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致，在车辆荷载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷；(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。

二、沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防措施

1原因分析

沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类：一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，一般称之为非荷载型裂缝：另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。

(1)非荷载型裂缝

非荷载型裂缝主要是温度裂缝，也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有：

1)沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，土基和路面基层由于受温度变化，冬季冰冻产生的膨胀，导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。此外，随着温度反复升降，温度应力使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。

2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中，选用高粘度、低稠度的沥青，其温度敏感性较低，能延迟温度裂缝的产生；沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，低温抗变形能力较差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。

3)地基处理不当，路基碾压不均匀，造成路基沉降不均匀；旧路拓宽时，新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理，以及下部基层比较软弱，或地基处理不彻底等。

4)铺筑沥青面层采用分幅摊铺时，接缝处理不当，结合不良，对接缝处碾压不密实，造成路面渗水或面层压实未达到要求，在行车作用下形成裂缝。

(2)荷载型裂缝

荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝，其产生的原因有：

1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂。

2)原结构设计不合理，未充分考虑到各种不利因素，施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求，路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的频繁碾压，沥青路面很快开裂。

2防止措施

针对以上分析的沥青路面病害的原因，主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。

(1)材料方面

合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青，精选矿料，准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料，控制沥青用量，保证沥青混合料性能优良，均可有效减少裂缝。

(2)设计方面

精心设计，对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基，防止因地基软弱而出现不均匀沉降，使用合格填料填筑路基，或对填料进行处理后再填筑路基，确保路基有足够的强度和稳定性，以保证路面具有稳定的基础：选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层：选用优质沥青做沥青面层；在稳定度满足要求的前提下，应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。

参考文献

（1）沈金安,李福普等.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京:人民交通出版社.

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Abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools BISAR3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. The results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. Only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure.

Keywords: flexible grassroots; Semi-rigid base; Overloaded adaptability

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1概述

近年来，我国车辆的超载、超限情况十分普遍，重载(这里重载是指单轴轴载大于 130kN 或双轴轴载大于 220kN 的轴载) 日益显著增加。调查表明，规范规定的轴载换算公式已不适用。本文采用交通部公路科学研究所《重载沥青路面设计规范研究报告》里的科研成果，当计算标准轴载、超载50％、超载100％的情形时，荷载接地压力分别采用0.707MPa、0.84MPa、1.0MPa，与之相对应的三种作用半径分别为10.65cm、12.50cm、15.47cm。

目前，在我国高等级公路中，沥青路面占 80%-90%，其中约90%以上采用半刚性基层。由于半刚性基层自身不可克服的缺点：温缩、干缩变形大，易开裂，并最终形成反射裂缝，在行车荷载、水、温度梯度的综合作用下，使得路面结构产生松散、唧浆、车辙等病害，极易导致路面结构的破坏。特别是在车辆重型化日益严重的今天，更加暴露了半刚性基层路面的这种缺点，使得路面使用性能和寿命均达不到理想水平。而柔性基层如级配碎石、沥青稳定碎石等，属于粘弹性材料，韧性好，有一定自愈能力，但是变形和弯沉较大，其面层层底容易产生疲劳开裂，虽然可以采取增加沥青面层厚度来延长裂缝扩展时间的措施，但这样一来投资成本较高，而且也会加重沥青面层出现车辙的可能性。下面就以力学的方法来探讨这两种路面结构在不同荷载条件下的力学响应。

2路面结构设计及计算

2.1理论基础

对路面结构进行计算和分析是基于弹性层状体系理论，荷载图式采用与双轮组相当的两个圆形均布荷载，其圆心距假定为三倍荷载圆半径。双圆均布荷载中心点的坐标分别为(0，0，0)和(3δ，0，0) (δ为荷载半径)。轴载是采用之前提到的标准轴载、超载50％、超载100％的情形。

2.2路面结构

本文所考虑的柔性基层和半刚性基层沥青路面沥青路面的具体结构及参数如表2-1和表2-2所示，结构层总厚度均为70cm。

表2-1柔性基层沥青路面结构

层位 材料 厚度（cm） 弹性模量（Mpa） 泊松比

上面层 沥青混凝土 4 1500 0.25

下面层 8 800 0.25

基层 级配碎石 38 300 0.30

底基层 级配砂砾 20 200 0.35

土基 25 0.35

表2-2半刚性基层沥青路面结构

层位 材料 厚度（cm） 弹性模量（Mpa） 泊松比

上面层 沥青混凝土 4 1400 0.25

中面层 5 1200 0.25

下面层 6 700 0.25

基层 水泥砂砾 35 1500 0.25

底基层 石灰土 20 750 0.30

土基 25 0.35

3计算结果分析

3.1路表弯沉分析

弯沉是表征路面总体刚度的指标，在荷载相同、土基支承相同的条件下，弯沉越小，则总体刚度越大，抗变形能力越大。图3-1为柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面路表弯沉随荷载增长的变化情况。

图3-1路表弯沉

由图3-1可以看出，随着轴载的增长，柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面弯沉变形也会逐渐变大，这说明路表弯沉对车辆轴载变化较为敏感，而柔性路面的弯沉增长率大于半刚性基层沥青路面，说明柔性基层沥青路面的路表弯沉对车辆轴载变化更为敏感。

3.2下面层层底受力分析

图3-2为两种路面结构分别在不同荷载作用下下面层层底的力学响应及其分布规律。从图中可知，柔性基层沥青路面的下面层层底所受的水平应力均为正值，可见其下面层在车辆荷载作用下处于受弯拉状态。当车辆超限严重时，很容易造成沥青面层的拉裂破坏。而半刚性基层沥青路面的下面层层底所受的水平应力均为负值，说明在车辆超载很严重时，半刚性基层沥青路面的面层也不会产生拉裂破坏。

图3-2 下面层层底最大拉应力（MPa）

3.3基层和底基层层底受力分析

柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面的基层和底基层层底主要受拉应力，图3-3、图3-4分别为两种路面结构的基层、底基层层底最大拉应力随轴载增长的变化规律。随着荷载的增加， 柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面基层、底基层层底的最大拉应力都在增大，变化趋势大致相同。从两图可以看出，半刚性基层沥青路面的基层和底基层底面的最大拉应力要比柔性基层沥青路面的大，而且随着轴载的增加最大拉应力增大较明显，可见严重超限运输车辆会使半刚性基层沥青路面的基层和底基层的抗拉强度不足，提前在层底产生拉裂破坏，并反射到面层，形成面层的反射裂缝早期破坏。而柔性基层沥青路面的基层和底基层的板体性较差、强度低，故其最大拉应力随轴载增加的变化较小。因此，半刚性基层沥青路面的基层及底基层的最大拉应力的变化对车辆轴载变化更加敏感。根据之前的学习，我们知道结构的疲劳寿命由结构的拉应力所决定的。所以，半刚性基层沥青路面在超载车辆数量较多、频繁作用时，极易引起疲劳拉裂破坏，严重影响其使用寿命。

图3-3 基层层底最大拉应力（MPa）

图3-4 底基层层底最大拉应力（MPa）

由图3-3和图3-4的比较可以看出，半刚性基层沥青路面底基层层底拉应力大于基层层底拉应力，这也验证了对于设置半刚性下基层（即底基层）的路面结构，通常极限状态首先发生在下基层底部，产生初始裂缝，然后向上使得基层拉应力增大而引起基层裂缝，最后扩展到沥青面层。

4结论

（1）通过路表弯沉的比较，柔性基层和半刚性基层沥青路面在车辆轴载变化的条件下，柔性基层沥青路面表现的更为敏感。

（2）在相同的交通荷载的作用下， 柔性基层和半刚性基层沥青路面呈现不同的破坏状态。柔性路面的破坏主要是沥青面层的疲劳拉裂破坏和路面整体的功能性车辙沉陷；半刚性路面的破坏主要是因基层及底基层的拉裂破坏而促使面层形成反射裂缝破坏。

（3）鉴于这两种路面结构的特点，今后的研究方向在于充分发挥它们各自的优势，进行优化组合设计。

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篇9

随着城市道路的迅速发展，近年来，我国城市道路的建设大多采用半刚性基层沥青路面。

与其他类型路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车平稳舒适，养护维修简便等优点。因此沥青路面较水泥混凝土路面更适用于城市道路。但沥青路面也存在着抗弯拉强度低、面层的温度稳定性较差等缺点。

1沥青路面裂缝的形式

沥青路面裂缝的形式按形状分:横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝和网状裂缝:按有无荷载可分:荷载裂缝和非荷载裂缝;按路面有无沉陷分为:沉陷性、疲劳性裂缝和非沉陷性早期裂缝。

2沥青路面裂缝形成的原因

2.1设计原因

①路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度无法满足行车要求或者对路面设计年限内交通量年均增长率估计偏小，以至沥青路面产生裂缝。

②地下管道设计深度不够，导致基层压实不平引起沥青路面的横向裂缝。

2.2材料因素

①沥青混合材料过细，其结合料过少(即石油必过低);炒制过火。

②沥青混合料中集料级配不佳，石料偏少。

③沥青材料配合比不正确。

④沥青原材料低温延性差或沥青混合料粘结力低，造成路面早期裂缝。

2.3气候因素

①路基或基层结构强度不足，路基局部下沉路面掰裂。

②半刚性基层在铺建时随着混合料水分的减少产生干缩应力，形成干缩裂缝。

③基层混合料的离析或辗压不密实及机械组合不合理，造成基层上部细粒料上浮，形成强度较弱的薄层，在行车荷载作用下，易产生龟状裂缝。

④半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。

⑤半刚性基层养生结束后，如果不及时洒铺封层或透层油，随着暴晒时间的增长产生干缩裂缝。

⑥施工填土未压实，路基产生不均匀沉陷，接缝处压实未达到要求，在行车作用下形成纵向裂缝。

⑦沥青混合料摊铺时间过长，其表面温度低，内部较热，用重型压路机碾压易引起路面表面切断。

⑧施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。

2.4超载因素

①由于超载车辆引起累计轴次的增大，从而引起设计弯沉值减小。

②由于超载造成正常设计的路面基层或低基层抗拉强度不足，使其提前在层底产生拉裂。

③由于超载，加之车辆的振动冲击作用，可将路面压坏，即一次性破坏作用。

④由于超载，车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏。

3沥青路面裂缝预防措施

3.1设计措施

①在设计中，充分估计和预测远景交通量，适当考虑吧超载车辆的比列，适当提高路面结构层的标准。在设计半刚性路面结构时，优先选用抗压性能好，干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层。

②设计地下管线的埋深不能高于路面以下30cm。

3.2材料措施

①选择适合的道路材料和面层材料，进行合理的结构组织设计，确定沥青路面厚度。

②在沥青混合料中添加石棉或木质纤维料或采用较厚的沥青面层减少或延缓由半刚性基层产生的反射裂缝。

③面层沥青尽量选择低稠度、髙延度、低含腊量的优质沥青，在满足稳定度要求的前提下，选择针入度较大的沥青，必要时可选用干性沥青。

3.3施工措施

填土中不得含有淤泥、腐殖土及有机物等，压实度达到规定值;严把沥青混合料质量关，使沥青混合料级配最佳，矿料拌合粗细均匀一致，严格按配合比控制油石比;控制沥青混合料所用沥青的延度，拌制沥青混合料时防止沥青混合料加热过度“烧焦”;混合料自加工厂运到现场气候较低时，应覆盖油布保温;严格控制沥青混合料施工温度;摊铺沥青混合料厚紧接着碾压，缩短碾压长度;严格按碾压操作规程作业，压路机在对沥青路面进行碾压时，车辆禁止在新压路面调头，碾压的速度不宜快;在半刚性基层施工中，控制压实的含水量;大风和降雨时停止摊铺和碾压;宜采用全路宽整幅摊铺，避免纵向分幅接茬;半刚性基层碾压后，应及时覆盖洒水养生，潮湿养护5—14d;刚性基层施工后，养生期内严禁车辆通行，并在养生期结束后及时浇面层。

3.4超载措施

①适当增加路面厚度，使用更优质材料提高路面整体强度。

②增加车辆的后轴，改善车辆对路面的作用发展双后轴及对后轴大型载货车辆，避免道路的早期破坏。

③执法从严，限制车辆超载运输，避免道路的早期破坏。

4裂缝的治理

第一，一经发现裂缝后应立即修补以免水通过缝渗透到基层，造成基层破坏而影响面层。对于较小的很像裂缝和纵向裂缝，缝宽在6mm以内，宜将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹去尘土后，可用灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理;缝宽大于6mm的，将裂缝内杂质处理干净后，用沥青砂或细粒式沥青混凝土填充、捣实，并用烙铁封口，撒砂，扫匀;也可以采用乳化沥青混合料填封。

第二，轻微龟裂可采用刷油法处治，或进行小面层喷油封面，防止渗水扩大裂缝;大面积龟裂、网裂采用加封层或沥青表面处理。严重龟裂、网裂应对基层进行补强。

第三，碾压中出现微裂缝，可在终碾前，用轮胎碾进行复压，消除裂缝。

篇10

1 引言

沥青路面在我国高等级公路上已经大量使用，但沥青路面往往在较短的时间内就会产生严重的破坏，远未达到道路的设计年限。这些损坏不仅造成了巨大的经济损失，同时也对现行路面设计、施工技术提出了挑战。早期损坏的频繁，再加上重载交通道路的堵塞问题以及由其产生的延迟费用引起了道路管理部门的普遍重视。人们想使路面尽量少修少补，提高其服务寿命，因而长寿命路面也就应运而生了。长寿命路面是一种永久性路面结构，在材料和工程质量达到要求的前提下不管是交通荷载还是环境条件都不会引起路基和路面基层的破坏。是指路面的损坏仅发生在路面的上层，维修时只需将表层混合料铣刨，并换成等厚度的新混合料即可。这类路面的特点是路面总厚度较小，基本上消除了传统上存在的疲劳破坏，路面的损坏只发生在路面的上部。

2 长寿命沥青路面的概念及特点

国外20世纪60年代以来修建了大量全厚式沥青混凝土路面和深层高强沥青混凝土路面。这类路面的特点是路面的总厚度大于传统上采用的沥青混凝土面层较薄的路面结构的厚度，基本上路面的损坏只发生在路面的表层。以此为基础，提出了长寿命的概念。典型的长寿命沥青混凝土路面概念如图1所示，其要点如下：

（1）轮载下100～ 150 mm区域是高受力区域，也是各种损坏（主要是轮辙）的发生区域。

（2）面层为40～ 75 mm厚的高质量沥青混凝土，需为车辆提供良好的行驶界面，应具有足够的表面构造深度、抗车辙、水稳定性好的特点。

（3）中间层为100～ 175 mm厚的高模量抗车辙沥青混凝土，起到连接和扩散荷载的作用，应具有高模量（刚度）、抗车辙的特点。

（4）HMA基层为75～ 100 mm厚的高柔性抗疲劳沥青混凝土，起到消除疲劳破坏的作用，应具备高柔性、抗疲劳、水稳定性好的特点。

（5）最大拉应变产生在HMA基层底部，该区域最易发生疲劳破坏，该区域的弯拉应变对于控制沥青混凝土层自下而上的疲劳开裂、防止路面过早结构性损坏具有特别重要的意义。

（6）路面基础为沥青混凝土层的铺筑提供良好的界面，对于路面的变形、抗冻，都是至关重要的。

3 国内外长寿命沥青路面的研究现状

在国外，根据美国沥青路面协会（APA）定义，长寿命路面是指设计使用年限达50年的沥青路面，在设计使用年限内无结构性的修复和重建，仅需根据表面层损坏进行周期性的修复。

在国内，长安大学的王选仓和侯荣国两位教授对长寿命沥青路面的定义为路面设计寿命超过40年的路面结构，其应具备以下特点。

（1）设计年限达到40年。

（2）路面不发生结构性破坏，损坏只发生在表面功能层，只需对表面功能层进行养护维修。

（3）路面厚度较大，初期费用可能偏高，但维修费用低，在寿命周期内最经济。

3.1 国外长寿命路面研究现状

在英国提出了长寿命设计理念后，迅速传遍欧洲，此后法国、德国、意大利等发达国家先后各自提出了长寿命路面的理念。欧洲国家的长寿命路面理念可归纳为以下几点：

（1）使用寿命 大于40年。

（2）裂缝 裂缝产生于沥青面层表面并由上向下发展；绝大多数为纵向裂缝，位置在轮迹两侧，也有横向表面裂缝。

（3）车辙1997年Nunn[7]等人发现，厚沥青路面存在一个厚度上限，超过这个限值自下而上的疲劳开裂和结构性车辙都不会发生。

（4）疲劳寿命数据统计分析表明，90%多的残余寿命差别是由沥青用量和沥青硬度的不同而引起，沥青的老化则是疲劳寿命差异的主要影响因素。

（5）沥青的养生 主要结构层的逐渐硬化对道路有利，沥青的老化是一种养生过程；不希望磨耗层过度老化，会导致路面从表层开裂；基层使用的沥青针入度为100（0.1 mm），20年后其针入度会降至20（0·1 mm）甚至更低。TRL对AC养生研究表明：道路在使用期间沥青碎石基层劲度会逐渐增长至原来的4倍或者更高，这种变化对长寿命路面的设计有重大意义[8]。

（6）路面强度 沥青在养生作用下道路劲度随时间增加，路段弯沉随时间而减小；施工良好的厚沥青路面荷载扩散能力提高，沥青基层不会出现因交通诱发的破坏。

（7）材料选择 英国硬质沥青的使用是与长寿命路面结构的使用相结合；采用刚度更大的基层材料，如HMB15、HMB25、HMB35三种高模量沥青混合料。

3.2 国内长寿命路面研究现状

近几年，随着国外长寿命沥青路面设计思想的引入，国内也相继开展了大量有关长寿命沥青路面的实体工程研究。如长安大学公路学院王选仓教授提出的PCC+AC复合式路面（上面层为沥青混凝土路面，下面层为普通水泥混凝土路面）结构，其通过对路面结构组合的调整，可达到长寿命的目的。这种路面结构层已在河南尉许高速公路上得到成功验证，效果良好。

国内的长寿命沥青路面大多采用了半刚性稳定粒料类作为结构基层或底基层。虽然国内许多单位对长寿命沥青路面结构进行了许多研究，但受国外全柔性长寿命路面设计思想的影响较大，没有形成适合国内交通、环境特点的长寿命路面设计理论。

4 结语

本文通过对国内外长寿命路面研究现状的对比与分析，借鉴国外长寿命沥青路面设计的先进思想，分析了长寿命沥青路面的特点与各层位的功能。

随着交通量的不断增长和轴载的不断增大，长寿命沥青路面将成为未来主要的路面结构。因此，在我国开展长寿命沥青路面研究对于提高道路使用性能，节约道路建设、养护、维修等费用都具有重要的现实意义。

参考文献：

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沥青作为一种路用结合料，在世界各国得到了广泛的应用，从乡村道路到城市道路，从三级路到高速公路，从路面底基层到路面面层，均普遍采用。成为公路建设长久使用不衰的一种材料。但由于沥青材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等常见病害，这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全，加大了汽车磨损，缩短了沥青路面使用寿命，影响了道路投资效益。针对这些要求，我们在沥青路面施工中，从选材到工艺控制、现场施工都加以严格的控制，同时，对沥青施工控制进行分析，以保证路面的正常使用，并提高使用寿命。

一、沥青路面病害出现的主要原因

沥青路面早期破坏的现象有：泛油、波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等九种。这些病害极具普遍性和严重性，为公路工程质量通病之一。

（一）路面设计

1、结构设计不合理

沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。

2、油路补强段的路面厚度考虑不足

按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所利用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况（特别是强度弯沉指标）确定利用旧路的方案及补强厚度。但设计单位没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。

3、岩石路段石质类型确定有误

在路基设计中，由于没有足够的地质钻探资料，仅靠地表情况判断石质类型，容易出错。

4、路面厚度设计问题

路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。

（二）路面施工

路面施工过程是其质量形成的关键环节。直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联接层施工。

1、路面施工

（1）对原材料检验不严，对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。

（2）施工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。

（3）沥青混合料加热温度过高，沥青和矿料拌和时，沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化，使路面强度不足，产生松散、坑槽等病害。

（4）碾压温度过高，造成温度过高的原因有两种情况：一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值；二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内，但接近高限，如果运距较短，摊铺碾压又很及时，就会使碾压温度超过规范高限。如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。

2、基层施工

基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层。基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题：

（1）基层、底基层、路面表面清除不干净。在铺筑上一结构层前，若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在雨水作用下，浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥青面层表面。

（2）基层松铺系数（或基层标高）控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。因此，建议此补加层用含油沥青混合料（即茌料）代替。

（3）部分基层压实度不足的问题。在最大干密度确定的情况下，基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关，当粗粒含量很大时，即使压实度超过100%，并不表示该基层已经密实。因此，要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数，确保基层到规定压实密度。 转贴于

二、沥青混凝土路面施工的基本措施

（一）基层施工

1、根据施工中规定的线向、标高、断面，作好准确的定位测量并清除路床上的浮土杂物，整平、压实到规定密实度。

2、石粉渣要求颗粒坚硬，不含土块等杂物，松干容重控制在1500—1600kg/m 3，2.5mm以上颗粒与2.5mm以下颗粒各占一半， 颗粒最大径不超40mm，小于0.074 mm的粉末不得超过10%。

3、水泥石粉渣配合比采用重量比，混合料的含水量一般为7—9%，外观检查手捏成团不冒浆，落地能散，水泥选择终凝时间较长的标号325号。

4、水泥石粉渣根据设计要求一律采用机械拌合。

5、施工采用分段流水作业，根据施工时气温，水泥终凝时间，确定施工数量及范围，根据压实比值确定石粉渣铺设厚度，在拌合前一天要闷水使其湿透，含水量合适，按水泥含量计算每平方米水泥用量，画线分块后撒水泥，机械就地拌合，压路机碾压，为防止碾压推移，应先用轻型压路机进行稳压，自两侧向路中压实，碾压过程中注意铲高补低，埴补处要翻松，重新压实不得出现薄层，最后碾压至表面平整无明显轮迹，密实度面层为95%，底基层为93%，施工接头处理应按施工缝要求认真处理，接茬平整、稳定。

（二）沥青砼路面

沥清砼路面施工为保证工程质量，拟申请监理工程师批准，委托沥青砼专业队进行施工。

1、采用厂拌黑色碎石或沥青砼，沥青砼送到现场必须出厂合格证包括沥青、砂、石材料技术性能配合比。

2、现场施工以沥清摊铺机铺以人工摊铺。

篇12

在道路现场施工期间，由于施工车辆的过量装载，造成部分路段基层表层粒料的严重脱落。因此，有必要对施工期间的冷再生材料进行力学分析以便于对材料设计参数的确定。

一、基层铺筑时施工车辆对水泥冷再生底基层的影响

根据对路面结构的调查，选取路面各结构层的混合料不同龄期的抗压回弹模量，其半刚性路面结构及混合料参数如表1所示：

表1 水泥冷再生路面结构及材料参数

本文利用KENPAVE软件分析水泥冷再生底基层铺筑后，分别养生7d、14d、21d后再铺筑半刚性基层时施工车辆对半刚性底基层的影响。首先，分析水泥冷再生底基层养生7天后铺筑基层施工车辆对其的影响。

1.冷再生层顶弯沉。

表2 冷再生层养生7d模量不同时冷再生层顶最大弯沉

由表2分析得出：（1）基层铺筑时，在轴载一定的情况下，随着模量的增长，冷再生层层顶的最大弯沉值不断减小，但减小幅度越来越小；（2）在模量一定时，随着轴载的增大，底基层顶最大弯沉值不断增大，可见，超载重载现象对路面的影响极大，使路面抵抗垂直变形的能力大大减弱。

2.冷再生层底拉应力。

表3 冷再生层养生7d模量不同时冷再生层底最大拉应力

由表3分析可知：（1）基层铺筑时，在轴载一定的情况下，随着冷再生层模量的增长，底基层底最大拉应力不断增大。当轴载较小时，底基层底最大拉应力随着冷再生层模量的增长幅度较小；当轴载较大时，底基层底最大拉应力随着冷再生层模量的增长幅度较大。（2）在冷再生层模量一定时，随着轴载的增大，底基层底最大拉应力不断增大，并随着轴载的增加其增大的幅度逐渐加大。

3.冷再生层底拉应变。

表4 冷再生层养生7d模量不同时冷再生层底最大拉应变

由表4分析可知：在模量一定的情况下，再生层底最大拉应变随着轴载的增加而增加。轴载由100kN增加到240kN时，在不同模量下的再生层底最大拉应变都增加了一倍左右。可见，超、重载现象对结构的危害极大，它会导致冷再生结构层发生拉伸变形，会引起开裂形成纵向裂缝从而使路面结构发生破坏，进而影响道路的服务水平。

冷再生底基层养生14d、21d后铺设基层，再生层底最大拉应变随着轴载或模量的变化规律与冷再生养生7d的变化规律一致。通过上述分析可知，在施工时应综合考虑各指标间受模量和轴载影响的情况。

二、面层铺筑时施工车辆对基层与水泥冷再生底基层的影响

本文研究底基层养生14d、基层养生7d的情况下，车辆对路面结构的影响。

1.基层顶弯沉。

表5 底基层养生14d、基层养生7d再生层模量不同时基层顶最大弯沉（0.01mm）

由表5知，在轴载一定的情况下，随着模量的增长，冷再生层层顶的最大弯沉值不断减小，但减小幅度不大。在模量一定时，随着轴载的增大，底基层顶最大弯沉值不断增大，轴载由100kN增加到240kN时，弯沉加大约一倍多。可见，超载重载现象对路面的影响极大，使路面抵抗垂直变形的能力大大减弱。

2.基层底拉应力。

表6 底基层养生14d、基层养生7d再生层模量不同时基层底最大拉应力（MPa）

由表6分析可知：（1）在轴载一定的情况下，随着冷再生层模量的增长，基层底最大拉应力不断减小。当冷再生层模量较小时，基层底最大拉应力随着冷再生层模量的增长幅度较大；当冷再生层模量较大时，底基层底最大拉应力随着冷再生层模量的增长幅度较小。（2）冷再生层模量一定时，随着轴载的增大，基层底最大拉应力不断增大。

3.基层底拉应变。

表7 底基层养生14d、基层养生7d再生层模量不同时基层底最大拉应变（×10-6）

底基层养生14d、基层养生7d铺设面层时，基层底的最大拉应变，在轴载一定时，随着冷再生层模量的增加而减小，可见冷再生层模量的增加有助于与减小基层底的拉伸变形。当冷再生层的模量一定时，对着轴载的增加，拉应变随之增加。

底基层养生14d、基层养生7d铺设面层时，冷再生层底的最大拉应力和最大拉应变与基层底的变化规律一致。

三、结束语

本文采用KENPAVE力学分析软件，对冷再生混合料强度形成早期交通对路面结构的影响进行了较为系统的力学分析。分别研究了水泥冷再生路面结构施工期间施工车辆对已铺结构层的力学影响。

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