深圳观澜沥青道路工程队-龙华工业园区路面改造

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沥青路面作为典型的高等级路面结构形式，其材料组成、层位和结构组合的优劣直接影响着路面功能和耐久性的发挥。路面为车辆行驶提供服务，在全寿命内都不断承受着车辆荷载的碾压以及水、温度等环境因素侵蚀和变化的影响，并且二者通常发生耦合作用，加速了路面材料的劣化以及结构的破坏。由于这种影响至上而下逐渐变化，因此路面必须分层不同的层次进行铺筑，并且各层的材料组成和结构特性也应当随深度的不同而发生变化，使得每个结构层能够承担不同的使命并充分发挥其性能特点，最终达到控制路面病害和破坏类型，延长路面功能和结构使用寿命的目的。

一、深圳沥青路面结构分析与组合原则

沥青路面结构是由不同材料、多个层次组合而成的复合结构。在进行结构设计时，主要分结构组合设计、材料设计和结构层厚度验算三大方面。最初的结构组合应以达到预期的使用性能要求和控制破坏为目标，主要工作包括结构层次安排、结构层位的受力特性分析以及各层的材料性质和参数选取。进行结构组合设计时应当根据路面性能发挥的影响因素进行分析，这些因素包括公路等级、交通荷载等级、路基的支撑条件、当地的气温状况等方面。

1.1结构组合原则

公路等级高，则所需要承担的交通荷载作用次数以及材料和结构的可靠度、稳定性、耐久性要求相应会更高，根据疲劳设计原则，在标准荷载作用下所产生的力学响应就应该更小，以满足相应容许值的要求，因此就必须对结构层整体厚度或强度进行相应的提升，以控制每层结构的应力应变。当所设计的低等级公路或中等、轻交通荷载等级的路面结构可选用相对较少的结构层数以及薄弱的材料。路基作为路面的基础，其主要功能是为路面提供一个均匀、稳定的支撑，使得路面结构底部的受力状态与理论计算模型相一致，并且避免路基路面变形不协调使得路面性能得不到发挥。当路基自身较软弱、抗变形性能比较差，为了控制路基的竖向变形过大，除了改善路基之外，可也通过设计层后越大，结构越强的路面来减弱传递到路基顶面的应力。当在潮湿多雨地区，除了满足承载能力要求外，还应设计完善的路面内部排水系统应对环境的影响。

1.2受力特性与结构分析

通过沥青路面结构在双圆垂直均布荷载作用下的应力计算结果可知，荷载作用下所产生的垂直应力随着深度的增加而逐渐变小，沥青面层大部分属于高压应力区，剪应力呈现出先增大后减小的规律，距离路表面5～8cm时达到最大值，水平拉应力一般出现在基层底面，表现出弯拉作用的特点。为了适应这一特点，必须对路面结构不同层位的性能提出不同的要求，如表面层应选择抗滑耐磨的材料，中面层应选择更大的模量值，基层应具有良好的弯拉疲劳性能。

除了各结构层自身的力学特性应满足各自的功能要求之外，为了受力协调，在结构组合时还应充分考虑上下结构层次的相互作用以及层间结合条件是否满足计算模型的要求。为了避免上层底面产生过大的拉应力和水平剪应力，上下层次的模量比不能过大。合理设计功能夹层，减缓无机结合料类基层固有的的温缩和干缩裂缝对沥青面层的影响。采用密级配沥青混合料面层，控制水分通过空隙和裂缝进入面层产生水损坏以及对基层顶面产生冲刷。各层位之间保持连续或分离状态，以及对基层整体状态的不同考虑，也决定着不同层位内应力状况的分布。在合理处理好相邻层次的性能特征和相互作用的同时还需要进一步顾及路面体系中各结构层性能的协调，以使得结构组合设计能达到使整个路面结构体系的综合性能和寿命达到平衡状态。

二、沥青路面不同结构组合的结构破坏及设计控制

2.1无机结合料基层沥青路面

由于无机结合料基层结构致密，板体性好，应力扩散能力强，因此车辆荷载通过这类半刚性基层传到路基顶面的压应力很小，可以使得路基处于弹性变形状态，与路面协同受力。大量研究表明，半刚性基层路面的路基由于荷载重复作用而产生的永久变形累积量不大，基本上不会产生结构性车辙，但这类路面结构的无机结合料类基层疲劳开裂、半刚性材料自身的温缩、干缩裂缝所导致的沥青面层反射裂缝以及沥青层本身的剪切流动变形等破坏现象更为显著。控制裂缝和沥青层失稳型车辙是结构设计的主要破坏控制内容，主要包括：控制无机结合料基层或底基层底面的沿行车方向的拉应力，防止出现疲劳开裂。采取增厚沥青层厚度或增设土工措施减缓反射裂缝的出现。提高沥青各层的抗变形能力控制竖向永久变形。

2.2沥青结合料基层路面

沥青结合料类基层与粒料类底基层结构组合能够很好地消除反射裂缝的影响，维持沥青面层的连续性，但由于柔性基层组合在荷载作用下路基所受的压应力较大，容易产生较大的变形，并且柔性基层总体结构强度不如半刚性基层好，容易自上而下在全结构层范围类产生累积变形。除此之外，作为承重层的沥青结合料基层会承受路面使用期内主要的弯拉作用，层底的容易产生疲劳裂缝。因此，这类柔性基层沥青路面结构设计的主要任务是控制沥青混合料层层底沿行车方向水平拉应变，避免产生自下而上的疲劳开裂。控制沥青层的永久变形和路基顶面的竖向压应变。

2.3粒料类基层沥青路面

半刚性基层和沥青稳定层都能适应各等级交通状况，而贫水泥混凝土刚性基层适合用于特重交通及以上情况，粒料类柔性基层适用于中等或轻交通等级道路。由于刚性路面结构承载能力强，模量远高于半刚性基层和柔性基层，并且抵抗层底弯拉拉应力的优势明显，但由于上下层模量差异太大，层间结合往往成为薄弱点，容易在水平荷载作用下产生较大的剪应力，破坏层间连续状况，因此需要控制沥青层的永久变形和层间抗剪切强度。粒料类沥青路面由于综合模量太小，其结构设计的主要任务是控制永久变形，避免出现过量的车辙和路表不平整。

三、沥青路面的其他破坏

在环境因素以及环境和荷载综合作用下，沥青路面会出现各种形态类型的功能主导型损坏，主要包括温缩裂缝、表面层磨损变形、表面抗滑能力下降和水损害等几大类。沥青面层的低温缩裂会根据当地环境温度变化程度出现不同间距的横向开裂，裂缝横贯行车道或部分车道宽。当气温较高，沥青混合料劲度模量降低，路面主要会出现变形类损坏，表现为车辙、纵向推移、局部沉陷等，当面层混合料空隙率设计不合理，还会出现泛油等病害，影响表面抗滑性能。水损害是多雨地区沥青路面主要的破坏类型，受车辆动水压力和其他病害的综合作用明显，表现为沥青与集料剥落，基层顶面受到冲刷等，水损害往往伴随裂缝类损坏而出现，并大大加剧了裂缝的发展和破坏。

路面结构组合设计应根据道路技术等级、交通等级与气候水文等自然因素，结合路面材料的力学特性合理选择与安排路面结构的各个层次，确保在设计使用期内能够承受行车荷载与自然因素的共同作用，使得各结构层的强度、模量、变形与力学响应相匹配，控制不同种类的破坏类型，最终达到整个路面结构满足技术经济合理的要求。路面建设过程中还应积极利用当地经济性材料，在保证路用性能的前提下降低路面建设与养护费用。研究为路面设计中深入理解各结构层材料的受力特性和层位特点、控制不同结构组合下的破坏类型提供理论依据。

以上内容就是我们整理的沥青路面施工工艺方面的技术经验，后续我们还会分享更多沥青混凝土道路工程方面的知识给大家。

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