时间：2023-03-24 15:25:25
关键词：道路工程；混合式基层；沥青路面；应力特性分析
由于目前我国沥青路面结构设计方法存在着较明显的缺陷，对半刚性基层仅考虑了其优势而未考虑其缺陷，严重地阻碍了混合式基层沥青路面、全厚式沥青路面等在国外运用良好的优秀沥青路面结构型式在国内的运用。本文通过分析目前我国沥青路面结构设计方法的缺点，提出了适应中国特点的混合式基层沥青路面结构设计方法，并举例进行了计算分析。
1 沥青路面结构层组合设计方法
（1）选用无机结合料类材料做基层的沥青路面无机结合料类基层具有较大的强度和刚度，因而具有较高的承载能力，适用于中、重或特重交通荷载等级的沥青路面，但这类基层存在由于温度收缩和干燥收缩受阻而产生的收缩裂缝，从而引发沥青面层出现反射裂缝，并进而发展为基层顶面受冲刷和产生唧泥病害的缺点。这类基层依靠本身的弯拉强度来抵御行车荷载的作用，因而，增加这类基层的强度可以提高路面结构的承载能力，但强度过高，会由于结合料含量的增大而引起收缩裂缝数量增加和缝隙宽度增大，从而加剧沥青面层出现反射裂缝的严重程度。
（2）选用沥青结合料类材料做基层的沥青路面通常宜选用粒料类底基层，但粒料层和路基产生的永久变形在路表的车辙总量中会占据较大的比重，结构设计时需考虑这部分永久变形量的影响。选用无机结合料类底基层时，由于其刚度较大沥青类基层底面的拉应力以及路基顶面的压应力会降低，因而，有利于增加沥青层的疲劳寿命和减少路基的永久变形量。但无机结合料类底基层产生的干缩和温缩裂缝有可能影响到沥青层，使之产生反射裂缝，因而，在配伍基层时可考虑选用能减缓反射裂缝影响的半开级配沥青碎石基层，但渗入水仍有可能浸湿路基和冲刷路床顶面，产生唧泥病害。
（3）选用粒料做基层的沥青路面粒料类基层的承载能力取决于粒料的抗剪强度和抗变形能力。粒料的类型、级配组成、细料含量和塑性指数、压实度以及湿度状况，都会影响粒料的抗剪强度和抗变形能力。选用优质集料、良好级配、限制细料含量及其塑性指数、要求达到足够高的压实度，这些措施可以保证粒料基层具有足够的承载能力和抗变形能力。
（4）以热拌沥青混合料做磨耗层和水泥混凝土类材料做下面层的复合式路面下面层选用普通水泥混凝土时，结构设计所关注的重点是沥青表面层的反射裂缝。为了减缓反射裂缝的产生，混凝土下面层板的横缝内必须设置传力杆，以减小接缝两侧的挠度差，从而降低沥青面层所承受的竖向剪切应力水平。同时，还可在水泥混凝土下面层和沥青表面层之间加设沥青碎石或橡胶沥青应力吸收层，以缓解沥青面层内由于混凝土面层的竖向和水平向位移而产生的应力集聚。面层选用连续配筋混凝土时，由于裂缝间距和缝隙宽度小，不会使上面的沥青面层产生反射裂缝。
2 沥青路面结构组合设计技术措施
2.1 面层结构设计
2.1.1 面 层
沥青面层分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、沥青贯入式、沥青表面处治与稀浆封层四种类型。热拌沥青混合料包含沥青混凝土、沥青碎石混合料。沥青混凝土适用于各级公路的面层。热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式可用于二级、三级公路的面层，以及用于柔性基层、调平层。
2.1.2 基层与底基层
基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层的材料变化不宜过于频繁，应有利于施工组织、管理与质量控制。
2.1.3 垫 层
垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料，以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层，或隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。垫层应与路基同宽，其最小厚度为15cm。
2.2 结构层层间结合设计
（1）半刚性基层沥青路面宜采取以下措施减少收缩开裂和反射裂缝：①选用骨架密实型半刚性基层，严格控制细料含量、结合料剂量、含水率；②适当加大沥青面层的厚度，在半刚性结构层上设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层；③在半刚性基层上设置改性沥青应力吸收层或应力吸收膜或铺设耐高温的土工合成材料。
（2）加强路面各结构层之间的紧密结合、提高路面结构整体性，避免产生层间滑移，设计时应采取技术措施如下：①沥青层之间设置黏层沥青。黏层沥青可用乳化沥青或改性沥青或热沥青，洒布数量宜为0.3～0.6kg/m2。②基层上设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可采用液体沥青、稀释沥青、乳化沥青等。洒布数量宜通过现场试验确定，对粒料基层应渗入3～6mm为宜。③在半刚性基层上设置下封层。下封层宜用沥青单层表面处治或改性沥青稀浆封层，厚度不应小于6mm。④新旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土板之间洒布的黏层沥青宜用热沥青或改性乳化沥青或乳化沥青。⑤拓宽路面时，新旧路面接茬处喷涂黏结沥青。⑥双层式半刚性基层宜采用连续摊铺、碾压工艺。
3 结 论
沥青路面结构组合设计的效果贯穿于公路建设的全过程，其控制成效也直接影响着病害的预防与后期控制，关系到工程建设参与各方的经济利益。相关人员要不断借鉴国内外工程沥青路面设计理论和实践的基础上，结合我国实际市场经济条件下沥青路面设计现状，勇于探索、创新成功有效的沥青路面结构组合设计方法。
参考文献
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关键词：沥青路面，水损害，防治措施
1前言
近年来，我国公路建设迅猛发展，截至2009年底，我国公路通车里程已达382.8万公里。伴随着公路建设的大发展，我国在公路沥青路面修筑工艺水平方面有了明显提高。但是，许多道路在使用一年左右便出现不同程度的水损害，这些损害主要表现在:路面混合料透水和蓄水的情况相当普遍，在不少地区的雨季或春融季节，路面唧浆、松散、坑槽成为严重的破坏形式。
所谓沥青路面的水损害破坏，是指沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，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的路面破坏过程。它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。论文写作，沥青路面。。沥青路面的水损害破坏已经向我们敲起了警钟，它已经成为我国公路沥青路面破坏的一种主要模式。因此有效的分析并制订措施防治水损害，具有重要意义。
2 沥青路面水损害的原因
2.1设计原因
⑴沥青与集料的粘附性能不足：沥青与集料的粘附性主要受自身性质的影响。如沥青与矿料的化学成分，沥青与矿料表面的界在张力，沥青的粘性，矿料的空隙率，矿料的含水量和含泥量等。研究表明，若粘附性不足4级以上，沥青膜容易脱离，造成路面水损害。
⑵路面空隙率过大是造成沥青混合料水损害的根本原因。设计时，有时为了考虑沥青路面的抗滑性能、保证路面行车有一定的构造深度，混合料设计空隙率一般都在6％以上，而据有关资料介绍，空隙率在8％～1 2％之间，路面水最容易侵入面层混合料内部，一旦沥青面层内部含有一定的水分，水将在沥青混合料内部自由流动，再加上车辆荷载的反复作用，面层中的水产生压动力，这部分水逐渐侵入到沥青与集料的界面上，使沥青膜渐渐地从集料表面脱离，最终导致沥青与集料之间的粘结力丧失，造成水损害破坏。
⑶沥青混合料类型：密级配沥青混合料结构密实、空隙率小，矿粉及沥青用量较大，沥青膜较厚，一般水损害较小。断级配和开级配沥青混合料粗颗粒较多，沥青用量较少，容易产生水损害。
2.2施工原因
⑴集料质量原因。沥青路面对集料的规格要求较高，因为它在相当程度上要依靠集料间嵌锁作用。但在实际施工中，人们往往对集料规格质量重视不够，直接导致沥青与集料之间粘结力下降，一旦水侵入沥青混合料内部，便会造成水损害破坏。
⑵路面压实度不足。沥青面层混合料的压实度不足是导致水破坏的最直接原因。但往往在实际施工中，由于压力机具故障、操作不规范、碾压不均匀、碾压遍数不够、碾压温度控制不好，而且有时为了片面追求平整度，忽视了压实度，最终导致面层混合料压实度不足，空隙率过大，带来水损害破坏。
⑶沥青混合料离析：主要因施工中沥青混合料拌合不均匀，运输过程造成集料离析，摊铺过程的离析以及混合料压实度不均匀等
2.3环境条件
施工后的环境条件包括气候及交通荷载情况，温度、降雨量、冻融及干湿循环等，都将影响水损害；其它条件相同时，排水不畅以及交通荷载繁重可加速水损害的发生和发展。论文写作，沥青路面。。
⑴.路面排水系统不健全。许多道路路面建成后，排水配套系统没跟上，一旦下雨，路面积水严重，再加上行车荷载的作用，导致路面破坏，还有道路中央分隔带的排水设计不够完善，雨水通过中央分隔带渗入路面结构层内部，最终导致水破坏产生。论文写作，沥青路面。。此外，部分道路未能根据路段自然的地质、地貌、水文状态进行路基排水设计，排水沟、管道、桥涵未构成完整的排水系统，往往造成排水不畅，直接危害着路基、路面强度和稳定性。
⑵重交通的作用：随着交通量以及超重车的增加，引起的危害也是很明显的。我国公路路面设计荷载是100KN的轴载，但随着大量的重型车和拖挂车通过，它们的很多车轴载都超过100KN。据我国有关方面统计研究在路面行驶的货车有45-95%是超轴载的，再加上行车速度的显著提高，所以沥青路面一些结构薄弱地段出现路面早期损坏是不足为奇的，如果有水害存在，路面的早期损坏会提前到来。
⑶温度变化的影响：冬季孔隙水上冻结冰体积膨胀，春季冻融期间温度在零度左右变化，路面结构层中的水分不易排出，而在夏季高温季节，沥青强度降低，在雨水作用下，都易造成路面水损害。
3沥青路面水损害的防治措施
⑴处治半刚性基层裂缝及其引起的路面反射裂缝。半刚性基层产生裂缝后，易辐射到沥青面层，引起反射裂缝。在沥青面层与半刚性基层之间加铺路面防裂层，可有效防治这一现象。由于路面防裂层的虚变系数较大，可以吸收和消化半刚性基层的上传应力和应变，从而避免或减少半刚性基层的反射裂缝。
⑵提高沥青膜与石料的粘附力。水一旦进入沥青混合料中，在快速重载车辆作用下容易产生沥青剥落现象。为了减轻沥青路面的水损害，改善与提高沥青混合料的水稳定性与耐久性，需要增加沥青与矿料之间的粘附性。经验证明，我国目前所使用的表面层石料与沥青的粘附性都比较差，不能满足技术要求，必须采取抗剥落措施，以改善矿料与沥青之间的粘附性。目前我国常用的抗剥离措施主要是添加抗剥落剂。当采用花岗岩、砂石、石英石等酸性石料时，应加入石灰、水泥等材料来提高沥青与石料的粘附力。论文写作，沥青路面。。
⑶加强路层之间各层的连接。论文写作，沥青路面。。现在许多工程的施工顺序安排不当，在沥青面层铺筑过程中或铺筑后，开挖中央分隔带、埋置管道、埋设路缘石，挖出的土污染了沥青面层，即使清扫也扫不干净，有的甚至不洒粘层油，土影响了上下层的黏结和协同作用。在施工时，完成一层结构前，一定要将表面浮土清理干净，适度湿润，洒水不要过多，浸水过多部分要及时剔除。基层与基层间的连接，建议喷洒1：0.5的水泥浆。在稳定料基层上进行结构层施工时，要将表面松散颗粒和浮土清扫干净，基层与面层结合处在喷洒透层后，加做防水层或喷洒粘层；面层之间洒粘层油进行层面粘连。
⑷提高沥青混凝土压实度控制标准。碾压是沥青面层施工的最后关键工序。压实度对沥青路面的使用性能和使用寿命影响很大，它是保证沥青混合料密度与空隙率大小的关键。国内外大量研究表明，7%的现场空隙率是沥青路面是否产生早期水损害的分水岭，美国SHRP研究成果也提出4%的设计空隙率是最佳的选择。碾压不充分，会使沥青混凝土面层的压实后剩余空隙率偏大，导致雨水入渗。因此，沥青混凝土面层施工时，应进行充分压实，尽量减小压实后的剩余空隙率，减少水损坏的发生。
⑸改进透层油或设置下封层，阻止雨水下渗破坏基层。在半刚性基层上洒布乳化沥青透层油时经常透不下去，以及施工前运输车辆及施工过程中将透层破坏，透层油起不到将沥青面层与基层连接成为一体的作用，更起不到封住水的作用。为了做好透层油，在半刚性基层上一般宜采用煤油稀释的中凝液体沥青；为了使透层油至少透下去5mm，并减少唧浆，上基层最好采用水泥稳定碎石，少用二灰碎石。对于高等级半刚性基层沥青路面，尽量考虑设置下封层，可采用拌和法或层铺法施工的单层式沥青表面处治，也可采用乳化沥青稀浆封层等。下封层可有效阻止水分向基层及其以下侵渗。论文写作，沥青路面。。
⑹优化路面结构排水设计。在雨季水进入沥青层内部是不可避免的，但是我们通常在路面设计时一般不考虑路面结构层内部排水问题，相反普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，阻碍了渗入路面内部的水排出；设置路面结构内部排水系统设置良好的路面结构内部排水系统，迅速排除渗入路面结构内的水分，避免自由水在路面结构层中积滞的时间过长，从而改善路面的使用性能的措施能够从根本上解决沥青路面的水损害问题。在设计时应从以下几个方面考虑排水问题：
①切实做好中央分隔带的排水，避免绿化浇水横向渗入路基。可在设计时设置底坡不小于0.3％的纵向梯形或矩形盲沟，汇集中央分隔带灌溉水或雨水；设计间距为30－50mm的横向排水沟，将盲沟中的水排出路基以外；设置沥青防渗层及土工布防渗层，防止水从侧面向路基渗透。
②路面设计必须考虑混合料内部层间的水和缝隙水的排水问题，保证渗入路面内部的水能排出路外。可以在中下面层边缘设置15cm宽的碎石层盲沟(有的加设土工布)纵向排水，每5m有一个出口(有的中间设排水管)通到路外，上面覆盖表面层；也可以表面层只铺至行车道,紧急停车带不铺，中面层上洒布改性乳化沥青封层，使渗入表面层的水从界面上流出。埋置式路缘石会挡住结构层水的排出，不宜采用，沥青路缘石的效果较好。
③在沥青面层下设置排水层，可以是级配碎石层，也可以是沥青或水泥稳定碎石层，空隙率应达到15%以上。此外，要特别注意挖方路段排水边沟的深度，一定要低于路基，使其不仅能排路表水，还应能排结构层的水，且路面内部的水能排入边沟。
4结论
水是路面产生破坏的重要因素之一，沥青路面水损害的形式是多样的，只有正确分析原因，采取科学、正确的预防和处治措施，才能延长沥青路面的使用周期，降低养护费用；提高路面行车的舒适性，保证交通安全畅通。
参考文献
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9月份要参加职称评审，时间非常急，谢谢！
【关键词】隧道，阻燃，复合式沥青路面
1 引言
目前，我国己成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家、特别是国家西部大开发战略的实施，我国西部多山地区公路建设将保持较大的建设规模和较快的发展速度，隧道的里程将大大增加；随着公路服务水平和线性等级的提高，公路隧道目前正朝着长大化方向发展，隧道内的行车速度和密度越来越大。
隧道路面与一般道路相比，它是一个半封闭、空间狭小的管状结构物，隧道路面受雨水、太阳辐射、通风等影响较少，视觉空间小，能见度较低，行车状况较为复杂。这种环境对路面结构有更多要求，常用的路面类型是水泥混凝土和沥青混凝土两种，与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土路面的抗滑性、平整性、降噪性等比较好，且养护容易，在公路建设中得到了广泛应用。隧道内采用沥青混凝土路面，在常温及开放环境内，沥青属于难燃材料，而在隧道内部一旦发生火灾，由于空间狭小，积蓄的热量能够使得沥青达到燃点并燃烧释放出大量烟雾和有毒气体，给消防工作带来极大隐患，因此，开展沥青路面面层材料阻燃性能研究非常必要。
隧道路面除地基板为弹性模量较高的基岩，其地质条件、水文条件、环境条件及交通状况的特殊性使得隧道路面结构的受力、变形等特性与隧道外路面结构存在明显差别，但是隧道内路面结构和材料设计没有专门的规范和指南，而是套用公路或城市道路设计规范。因此，需要对沥青路面结构深入分析。
2 隧道沥青路面阻燃性能研究
2.1 隧道失火的原因
1）车辆燃烧是引发隧道火灾的主要诱因。据统计，汽车火灾的原因有：电气线路短路起火、汽化器起火，载重汽车气动系统起火等。如1964年，日本关门隧道大火起因为电气线路起火引起；2010年浙江大溪岭隧道大火为是货车轮胎起火造成的。
2）货车上的货物引起火灾。由于所载货物中有可燃或易燃物品，遇明火易发生燃烧或自燃。如1996年英法海底隧道火灾是因一列火车上的聚苯乙烯起火造成。
3）车辆相互碰撞起火。如1978年荷兰凡尔逊隧道火灾，1979年日本烧津隧道火灾，都是由车辆在隧道内发生互相碰撞引起的。
4）隧道内设施的电气线路短路引起火灾。隧道内设施由于老化或受潮等原因，进而引发汽车或货物着火。
2.2国外隧道沥青路面阻燃现状研究
国外对于沥青阻燃性能研究，是在沥青毛毡的阻燃技术研究的基础上，借鉴聚合物阻燃经验，一般采取的技术是在沥青中添加阻燃剂来改善材料的阻燃性能，实现沥青的阻燃目的。
SBS改性沥青中添加1-20%的卤素阻燃剂和1-5%的无机磷（磷酸铵或红磷）制成阻燃沥青，其符合ASTM E-108中要求的A级材料要求，即具有极高的阻燃性能；采用40-60%沥青、1-20%SBS和30-40%阻燃剂（由65-80%磷酸一铵、5-15%硫酸铵和1%硅胶组成）制成阻燃沥青，被美国保险商试验室（UL）认证为A级；在沥青中添加35-50%的硬硼酸钙石制成沥青毛毡用于建筑屋顶；以十溴二苯醚、五氧化二锑和硼酸锌为阻燃添加剂，加入热弹性改性沥青中制成阻燃改性沥青；将在表层使用聚磷酸铵（APP）作用添加剂制成具有自愈合性能的改性沥青胶浆用于建筑屋顶，且具有一定的阻燃等级。
由上可见，国外对于沥青阻燃的研究成果大部分应用于沥青油毡和沥青涂层，而应用于沥青路面的研究却很少。
2.3 国内隧道沥青阻燃现状研究
国内对于沥青阻燃的研究相对较晚，而且最早对于沥青阻燃的研究是针对沥青油毡和沥青涂层进行的，随着我国交通事业的快速发展，隧道规模和交通密度的增长，行车速度的提高，隧道交通事故发生的频率也随之加快，同时随着人们对公路隧道防灾的重视程度的提高，相关研究机构对于隧道内沥青路面的阻燃性能也开始着手研究，有关单位开始将沥青阻燃技术应用于隧道内沥青路面。近年来多条已通车隧道沥青路面进行阻燃处理，并开展了大量的研究，取得了一定的研究成果。
重庆公路科学研究，采用7%左右掺量溴系阻燃剂掺入SBS改性沥青中，氧指数（LOI）从19%提高到23%，并且根据阻燃沥青的评价的建议，即提出阻燃改性沥青的极限氧指数大于23%时就可满足工程需要。
同济大学杨群等人研究了OGFC对沥青路面阻燃性能的影响，由于OGFC自身具有大空隙率的特性，当发生火灾时，如有可燃液体通过OGFC中的大空隙通道离开燃烧范围，从而起到一定程度上的阻燃效果。在OGFC的基础上，武汉理工大学丁庆军等在沥青中按照一定比例加入氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）和Zeolite沸石粉，可以使阻燃沥青的极限氧指数达到29%以上，闪点可达到420℃，同时可使OGFC的孔隙率在20%时，动稳定度达到7365次/mm，燃烧时间较水泥混凝土缩短一半，逃逸汽油量高达89%。
谭忆秋等在ATH掺量为沥青20%的情况下，将矿粉与沥青按1：1混合，此时LOI实验结果为32.5%，以充分实现了材料自熄性。并对A-T阻燃体系的放热及发烟特性进行研究，结果表明，其性能均优于基质沥青。
由此可见，虽然我国对阻燃沥青的研究起步较晚，但越来越重视阻燃沥青的研究，并在国内隧道内进行铺筑试验路或直接进行施工，开发了多种隧道阻燃沥青路面及其阻燃技术方案。
3 隧道沥青路面结构组合研究
随着交通量的不断增加和行车舒适性，安全性要求的不断提高，对隧道路面的结构强度和使用性能提出了更高的要求，其发展方向是水泥混凝土路面向柔性，沥青混凝土路面向硬性，因此隧道复合式沥青路面结构力应用而生，其力学分析、结构设计，贫混凝土沥青路面等国内外的研究现状如下：
由于复合式路面结构中水泥混凝土板接缝的存在，使得加铺于水泥混凝土板上面的沥青混凝土层与公路隧道普通沥青路面结构的受力状况相差很大。石春香等建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型，分析了隧道复合式沥青路面结构接缝处沥青混凝土层内部和界面处应力进行了分析比较，确定偏载为最不利加载位置，提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青混凝土层底水平拉应力和接缝处沥青混凝土层顶面竖向剪应力。利用多元非线性回归技术对分析结果进行整理，得出了高强度基岩下的应力回归公式，并通过工程实例阐明了公路隧道复合式路面结构沥青混凝土层厚度设计计算步骤。
杨群针对目前隧道复合式沥青路面表面出现受拉破坏的现象，揭示沥青层表面破坏的力学机理，运用三维有限元方法建立隧道复合式路面结构与荷载模型，分析垂直荷载与水平荷载综合作用下沥青层表面的拉应力，得出了影响沥青层表面拉应力的影响因素，提出了延长隧道复合式路面使用寿命的措施。
李英涛针对当前高速公路隧道复合式路面沥青层混合料设计方法存在的不足，根据隧道交通及复合式路面的受力特点，首次提出了隧道复合式路面沥青层混合料的剪应力设计方法，并结合实际工程提供了设计示例。
刘朝辉等人通过比较中国公路隧道路面结构类型，针对G319湖南浏阳焦溪岭隧道提出路面结构方案，针对目前中国公路隧道路面结构类型与材料现状，提出了一种新的纤维混凝土复合式隧道路面结构，并论述其施工要求及注意事项，结果表明，钢纤维混凝土是刚柔相济的复合型材料，抗弯拉强度比普通混凝土明显提高，具有很强的抵抗动载冲击能力和耐疲劳能力。其特点恰恰与隧道路面技术控制指标相吻合。
黄晓明等为了选择适合于隧道工作环境与交通条件的路面结构类型，提高隧道路面的使用性能延长使用寿命，采用灰靶理论从整体刚度、耐久性、平整度、抗滑性能、耐磨性能、修复与重建难度六个方面系统地比较了水泥混凝土与沥青混凝土两种常用的路面结构类型在隧道内的适用性。分析结果表明，采用灰靶理论评判模型选择隧道路面结构类型在一定程度上克服了选择过程的主观因素，使隧道路面的选择结果更具有客观性；在隧道内特殊的工作环境与交通条件下沥青路面的性能更加优越，具有更好的适用性，能提高隧道路面抗滑性能，降低噪音，改善行车舒适性，维修、养护简便，保证隧道营运通畅，为实体工程路面结构类型选择提供依据。
付其林等为了分析贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度-荷载耦合应力状况，通过三维有限元数值方法，分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量及基层缩缝宽度对沥青路面温度-荷载耦合应力的影响。研究表明：沥青面层厚度和基层缩缝宽度对路面温度-荷载耦合应力有显著影响；基层厚度和模量对耦合应力的影响不显著。适当增加沥青面层厚度对预防反射裂缝十分有效；改变贫混凝土基层的厚度和模量对预防反射裂缝作用不大；适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。
4 隧道沥青路面结构与材料存在的问题
1）阻燃性良好的阻燃剂大多数毒性大
目前最有效的卤-锑、卤-磷、磷-氮协效类阻燃剂，但有机溴类阻燃剂加工、拌合、施工和燃烧过程中会释放出溴化氢和二恶英等有毒和致癌物质，其中二恶英类物质具有急性致死毒性、致癌性、生殖毒性和内分泌干扰毒性、发育毒性和致畸性、免疫毒性等特点。
2）阻燃沥青燃烧发烟量大
阻燃剂往往是通过捕获燃烧释放的自由基、释放气体形成隔离层、形成固相保护层等机理来实现阻燃。但是往往由于抑制燃烧时，导致燃烧物的不完全燃烧，反而使燃烧物生烟量变大。
3）阻燃剂有效性
阻燃沥青在拌和、运输、摊铺过程中，长时间处于高温状态，这样会导致部分阻燃剂会开始热解，释放出毒性气体。这样不仅会降低阻燃效果，而且影响施工人员的健康状况。
4）隧道复合式沥青路面结构
隧道组合是沥青路面结构反射裂缝问题需要长期深入研究，由于基层面层材料的物理力学性能差异较大，导致层间结合效果差，层间是隧道复合式沥青路面结构的薄弱环节。
5 结论
在设计隧道沥青路面结构之前，深入调查、观测和研究气候、环境对隧道内路面结构和材料的影响，以实体工程为依托，通过调研、现场观测、室内外试验、工后观测和理论分析，结合新材料、新结构、新工艺、新技术等的应用研究，科学、系统地提出隧道路面结构合理型式、合理厚度和结构组合，提出隧道路面材料设计指标与技术标准，提出隧道路面结构施工工艺以及隧道旧路面的修复技术，用以指导我国公路隧道路面的建设及养护，提高隧道路面使用性能、使用寿命及服务水平，降低行车噪声和养护成本，提高公路隧道运营的安全与综合效益。
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[3]王中文，杨其新，郑顺潮.公路隧道防火抗灾技术研究[R].成都：西南交通大学，2010.
关键词：沥青路面，破坏，原因
沥青路面的主要类型有沥青混凝土、沥青碎石、沥青表面处治、沥青贯入式、热拌沥青混合料路面等，因其具有造价相对较低、行车舒适、修复方便等特点，被广泛用于公路和城市道路。沥青路面早期破坏的现象有：泛油、麻面、油包、裂缝、坑槽、露骨、松散、脱皮、搓板等。论文格式，原因。这些病害极具普遍性和严重性，为公路工程质量通病之一，下面从三个方面分析其原因。
一、路面设计方面
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。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。论文格式，原因。
2、设计与路段实际情况差别大
例如，我县一条沥青路面砼路穿过土基过湿地段，但设计按一般正常情况设计，全部利用挖方和就地借方填筑路基，采取逐层晾晒法施工，造成极大的窝工，影响了工期，还增大了投资。
3、油路补强段的路面厚度考虑不足
我县在加快实现乡镇通油、水泥路路面工程，但为充分利用老路并节约土地及投资，利用旧路的线位及结构层。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。但设计时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。论文格式，原因。
4、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，矿料的选用不合格，容易出错。论文格式，原因。论文格式，原因。
二、路面施工方面
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。
（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。
（3）、部分基层压实度不足的问题。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。论文格式，原因。
三、养护管理及其它原因
1、养护不及时
沥青路面在行车作用下出现小面积松散，个别坑槽后，未及时进行养护，特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治，初期及时养护更为重要。
2、养护方法不当
有些养护人员，在沥于混凝土路面上采取人工喷油（或洒布机喷油）、人工洒料方法进行养护，结果破坏了原路面的平整度，甚至由于喷油不够，用油量控制不平，造成泛油、推拥、松散等病害。
3、其他方面原因
（1）、因我们地处青藏高原，气候特殊，季节不明显，冬季长，温差较大，冰冻地层深厚，加之沥青标号达不到寒冷地区的使用标准，路基经冬冻夏溶后收缩弹性较大，严重损坏沥青路面。
（2）、因我县矿产资源丰富，拉运矿石的车辆吨位较大，而路面的承载力有限，所以路基、路面均被破坏。
（3）、施工技术管理、质量管理不严。
因此，要消灭沥青路面早期破坏这一质量通病，延长沥青路面的使用年限，提高投资效益，需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责，分头把关，按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，相信这一顽疾一定会得到根治。
关键词:橡胶沥青;路面技术;级配;施工;试验路
中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0152-03
一、试验路概况
路面结构为4cm细粒式橡胶沥青混凝土(AC-13)+4cm中粒式橡胶沥青混凝土(AC-16)+30cm二灰稳定碎石基层+15cm二灰稳定碎石底基层。其中AC-16橡胶沥青混凝土采用密级配沥青混合料,AC-13橡胶沥青混凝土分别采用密级配沥青混合料和开级配沥青混合料,各铺筑1公里。
二、南非蓝派橡胶沥青路用性能的试验研究
(一)橡胶沥青结合料性能研究
针对橡胶沥青,目前国内技术标准体系中尚无专用标准。世界许多国家(如南非、美国)都制定了针对橡胶沥青的技术标准,各国技术标准不尽相同,试验和评价方法也不一样,在应用中只能作为参考。橡胶沥青由南非蓝派筑路技术开发有限公司生产,经测试,试验结果见表1:
由表1可知,该橡胶沥青的各项技术指标符合要求。
(二)橡胶沥青混合料性能研究
为验证南非橡胶沥青的路用性能,对橡胶沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及开级配橡胶沥青混合料的抗飞散性能和抗析漏性能进行试验,研究其性能满足规范和指南的要求,从而初步论证了其可行性。为进一步检验其实际使用性能,通过铺筑试验路来直观检验。
三、试验路铺筑
(一)目标配合比设计
在试验路的沥青混合料配合比设计中,共有AC-16C、AC-13C和开级配-13三种沥青混合料,针对密级配和开级配的不同性能特点和不同设计方法,对三种沥青混合料分别进行了材料设计。
对密级配沥青混合料,主要以间断级配、骨架结构为原则,通过优化矿料级配,来提高混合料的性能。设计方法采用国内通用的马歇尔设计方法,技术标准同《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)。
开级配沥青混合料,作为一种空隙结构,设计空隙率一般在18%~25%。在设计方法上借鉴了南非的设计经验。
1.原材料性能测试。
2.目标配合比设计曲线。
3.目标配合比设计验证。
由上表数据可见,两种密级配橡胶沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂残留强度比均符合规范要求,开级配-13的动稳定度、飞散损失和析漏损失均满足规范要求,说明设计是合理的。
4.目标配合比设计结果。
(二)生产配合比设计
在上述目标配合比的基础上,进行了生产配合比设计。
经配合比设计检验,混合料各项技术指标均满足规范要求。
(三)橡胶沥青混合料生产、运输
1.生产工艺。基质沥青采用滨州90号沥青,加热到一定温度后,加入添加剂,并搅拌均匀,同时继续加热。当掺入添加剂的基质沥青加热到200℃～210℃后,泵入拌合装置,同时按比例加入合格橡胶粉并在高温下继续拌合,直到拌合均匀。将拌合均匀的沥青橡胶输送入反应装置中进行充分反应后生产出性能可靠的沥青橡胶结合料,同时为保证沥青橡胶结合料与集料的充分拌合,需将沥青橡胶继续加热到195℃～200℃。将加热后的沥青橡胶结合料输送到普通沥青拌合站的拌合设备中与集料充分拌合(拌合时间约为60s)生成沥青橡胶混合料。
2.运输。采用自卸式卡车运输,车顶加盖苫布。
(四)橡胶沥青混合料摊铺
橡胶沥青混合料的摊铺使用常规沥青混凝土摊铺设备进行摊铺。
1.地表温度要求。由于橡胶沥青粘度高,如果地表温度较低,摊铺后的混合料温度损失很大,一般应大于15℃。
2.摊铺的温度控制。橡胶沥青砼的拌合温度为190℃～200℃,到场温度经测为185℃～195℃,摊铺机的入料温度为180℃～190℃,摊铺后的温度为175℃～185℃,根据《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计施工技术指南》的要求,摊铺温度不低于172℃,实际摊铺温度控制工作满足要求。
3.摊铺速度控制。摊铺机经预热后进行正式摊铺,采用慢起步,均加速的方式,起步阶段采用1m/min的速度进行摊铺,当摊铺机稳定、摊铺长度达20米后,再逐渐加速至3m/min,并保持这一速度进行均速摊铺。
4.松铺系数的确定。确定密级配AC-16松铺系数为1.18,密级配AC-13为1.14,开级配-13为1.20。
(五)碾压
对于密级配橡胶沥青混凝土,初压:采用钢轮压路机静压1遍,挂振碾压2～3遍,温度控制在140℃左右,压路机应紧跟摊铺机;复压:采用振动压路机综合碾压6遍左右,碾压温度须在120℃以上;终压:复压完成后立即进行终压,采用压路机静压2遍。
对于开级配橡胶沥青混凝土,为保证路面压实度,同时保护混合料中的开口空隙,在碾压过程中压路机不启振,碾压遍数同密级配混合料基本相同。
与传统沥青混合料相比,橡胶沥青高温粘度明显高于普通沥青,所以橡胶沥青的高温压实不存在问题,并且有利于提高路面压实度。
(六)试验路检测
检测结果如下:
1.密实度:密级配AC-16平均为97.7%;密级配AC-13平均为98.2%;开级配-13平均为99.3%,均满足规范要求。
2.平整度(面层):平均值1.04,满足规范要求。
3.透水性:密级配橡胶沥青路面几乎不透水,开级配路面透水性良好,为1.3～1.8e/s。
4.抗滑性能:开级配橡胶沥青混凝土路面抗滑性能指标,构造深度TD(mm)2.13;摆值(BPN)56.3;密级配橡胶沥青混凝土路面抗滑性能指标,构造深度TD(mm)1.07;摆值(BPN)48.7。从表中数据可看出,橡胶沥青混凝土路面具有较大的构造深度、摩擦系数,路面抗滑性能良好。
5.降噪效果。降低噪声水平约4dB(A),降噪效果明显。
四、结论
1.橡胶沥青试验路的铺筑,进一步论证了废胎胶粉在沥青路面中应用的可行性和充分性。将废胎胶粉变废为宝,用于沥青混合料中,可以改善沥青路面的使用性能,降低路面的造价,延长路面的使用性能。这对于道路车辙病害和水损坏比较普遍的现象有着特殊的意义。在这方面,南非的设计理论和技术,值得我们借鉴。
关键词：公路沥青；路面设计；存在问题；对策
中图分类号：X734文献标识码： A
沥青路面具有行车舒适性好、维修养护方便、对路基适应性较好等一系列的优点，因而成为高速公路主要的路面结构，高速公路建设早期主要采用水泥混凝土路面，20世纪90年代末，高速公路沥青路面才开始起步。目前虽然沥青路面的设计和修筑技术有了长足的进步，但是，也存在不少的问题，主要表现在裂缝、车辙等沥青路面的质量通病在高速公路许多局部路段都有出现，而且还有些路段出现了坑洞、唧浆等早期水损坏现象。沥青路面的使用寿命很难达到设计使用寿命。如何提高高速公路沥青路面设计及施工质量，保证高速公路沥青路面的使用寿命和使用品质，一直是我们关心和研究的问题。
1当前公路沥青路面结构设计存在的问题
虽然我国沥青路面设计规范经过几代人的努力一直在不断地修正和完善之中，但就像其他学科发展一样，标准、规范的颁布始终与实际情况有一定差距。
1.1设计指标单一
尽管沥青路面结构设计中包含弯沉和弯拉应力验算指标，但实际在沥青路面结构设计中，弯沉成为路面结构设计的唯一指标，也就是说按照现有规范方法，在路面设计弯沉满足的条件下，弯拉应力验算肯定是通过的，使得设计指标成为唯一。
1.2 设计指标不可控制
设计指标应该是路面结构可能产生损坏的控制指标，即设计模型与路面结构损坏模型应该一致。但实际情况是弯沉指标无法与多种破坏类型和破坏标准相统一、协调。现有沥青路面的损坏与设计模式大不相同，设计指标形同虚设。路面设计的宗旨是防止在设计年限内总交通量反复荷载作用引起路面疲劳破坏，实际上绝大部分路面是在交通量远未达到设计交通量的早期已经发生了破坏，疲劳破坏的指标没有起到控制作用。
路面结构设计的基本思想是路面结构的承载能力主要依靠半刚性基层，路面结构破坏就意味着是基层破坏。实际上现在许多高速公路的弯沉值都非常小。似乎路面不应该被破坏，可是实际却坏了；另一方面，一旦水渗入基层、路基，弯沉又会变得很大。也就是说，路面破坏程度与路面验收时的弯沉经常不相关。
1.3理论验算假定条件不准确
按照现有公路沥青路面设计规范，在进行沥青路面结构弯拉应力验算时，假定层间接触条件是连续接触，在这种条件下进行应力验算，半刚性基层顶面的沥青面层处于受压状态，所以沥青面层不会发生弯拉疲劳破坏。实际上，很难做到沥青层与半刚性基层的连续，即使是沥青的上、中、下面层之间，由于施工污染、施工的非连续性等原因，沥青层之间都有可能是部分连续或者滑动的，在荷载、水等外界因素的作用下，层间界面连接状态的改变是必然的，因此路面结构设计时的假定条件是不准确的，在这种情况下，理论验算结果的准确性可想而知。
1.4路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性
路面设计采用理论计算方法，看似很先进，实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定。国外很多研究表明，路面材料在实际使用过程中，其室内性能与路用性能之间的关系并没有很好的相关性，而设计人员在路面结构设计过程中，一般使用规范推荐的材料参数中值的简单办法进行设计，更谈不上去建立路面材料室内力学性能与野外路用性能的关系，所以其设计过程实际上只是个形式。通过对沥青路面结构设计中存在问题的分析可以看出，在设计上，沥青路面发生早期损坏现象是必然的。也就是说，沥青路面结构设计本身就是矛盾的，设计模型与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。
1.5实际交通荷载与设计荷载出入较大
根据交通荷载情况的调查，目前我国汽车后轴轴重一般在60 kN~150 kN，胎压一般在0.6MPa~1.1MPa；而设计标准轴载为单轴双轮胎100 kN，胎压一股不超过0.7MPa。近几年重载车、超载车大量增长，有的标定30 t的车辆，实际达到150 t以上，尽管有关部门进行了超限超载治理，车辆超载的现象还是时有发生，造成了路面早期损坏，使路面使用寿命大大缩短。
2加强当前公路沥青路面设计的对策
2.1选用合理路面类型
合理的路面结构类型是满足使用功能的基础，目前我国沥青路面都是采用半刚性基层沥青路面，只要保证基层施工的均匀性，其强度一般能满足设计承载承力的要求。关键是面层类型的选择，是采用SMA、多碎石沥青砼SAC，还是采用其他结构，需要根据气候、交通量、原材料和经济因素等因素综合考虑。
2.2合理进行沥青砼设计
导致沥青面层泛油的主要原因是沥青砼的沥青含量或油石比偏大，油石比偏大还会使沥青砼的抗永久变形能力降低，容易导致辙槽，而油石比偏大的主要原因又是混合料设计不合理，因此必须采用合理的方法进行混合料的设计。目前规范中要求沥青混合料设计时采用马歇尔试验方法，用标准马歇尔试验仪双面各击实50次所得的最大密实度的沥青用量即为最佳沥青用量.根据有关研究表明，高速公路上由于重载车辆的缘故，其路面上的沥青砼密实度明显大于室内采用击实试验的密实度，这样使得室内试验沥青砼的空隙率比路面上沥青砼的空隙率大，相应地，室内试验确定的最佳沥青用量必然大于实际路面沥青砼所需的最佳沥青用量。因此，建议高速公路沥青砼设计时采用双面各击实75次时或是采用大型马歇尔试验仪试验所得的最佳沥青用量，可能会得到更加合理的沥青砼配合比设计。
2.3加强路面排水设计
调查表明，水是高速公路沥青路面破坏的主要因素。如何快速排除路面表面层的水和防止水进入结构层，是设计时应考虑的一个重要因素。排水设计首先是路面结构排水，防止中央分隔带处水渗入路面结构层；对超高段高的一幅中央分隔带处采用专门的暗管排水；必要时应采用路面排水层或防水层。
2.4严格要求路面用材
使用优质沥青；优选表面抗滑层的碎石骨料，表面层碎石与沥青的粘附等级应不低于5；保证路面材料的均匀性，均匀性需要从碎石厂到料场进行综合保护。
2.5保证面层施工压实度
目前我国大部分高速公路压实度不足或压实不均匀，造成沥青砼局部空隙率大和水容易进入，形成骨料局部松散脱落，有的形成车辙，采用合理的压实工艺是保证沥青路面质量合格的一个重要因素。建议抗滑表层现场压实度不小于98%，中面层和底面层的压实度不小于97%.
2.6处理好高填方路段和桥(涵)台路段
路基的沉降必将导致路面各层的沉降，引起路面破坏。对高填方路段应保证分层压实，并保证至少有一次降雨沉降后才可开始路面基层的施工；对桥(涵)台等不易采用压路机压实的路段，可采用小型手扶式振动打夯机进行压实，或者采用土工格网(栅)进行处理，必要时可采用轻质填料如粉煤灰、EPS等进行回填，减少填方段的自身沉降和路面沉降。
2.7加强基层施工质量
基层为路面的主要承重层，是满足路面结构功能的重要保障。如果基层施工均匀性不好，或者基层养护不好，未达到应有的强度，必然造成路面的破坏.
2.8保证沥青混凝土均匀性
导致沥青混凝土不均匀性的主要原因为：矿料颗粒组成的变化，沥青混合料拌和不均匀(拌和时间不足)，现场沥青混合料离析，沥青混合料温度不一致(摊铺机后面不同位置沥青混合料的实际温度常有明显区别，甚至高达40℃左右)。应在这些环节加强控制。
参考文献
[1]黄晓明,朱湘.沥青路面设计[M].南京:人民交通出版社,2006
Summary: Asphalt pavement water damage is the main condition in the wet-season of the early damage. So understanding the mechanism and putting forward controlling measure is important value to improve the performance and prolong the working-life of asphalt pavement. Through understanding the type of the water damage and anglicizing the reason, the main measures of controlling measure of asphalt pavement water damage can be summed up: reasonable combination of pavement structure,excellent pavement material choice,control construction quality and strengthen the Pavement Maintenance .
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.
［3］李剑. 公路沥青路面早期水损坏防治措施研究[D]. 长安大学硕士学位论文,2001,3.
关键词：沥青混凝土；路面设计；探究
中图分类号：TU37 文章标识码：A文章编号：
一、沥青路面设计的内容
沥青路面的设计其主要内容包括：原材料的调查和选择、沥青混合料配合比设计、基层材料配合比设计、路面结构组合设计、各项设计参数的测试与选定、路面结构层厚度验算以及路面结构方案的比选等。对于高速公路和一级公路，除了行车道路面外，路面设计还包括路缘带、匣道、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区场面的设计，以及路面排水系统设计等。
二、沥青路面设计要求
1、交通量确定
设计者首先应根据规划要求对修建道路在所处路网中的作用进行定位，通过对设计路段交通量实测、分析与预测，确定设计交通量，然后换算成标准轴载车道累计当量轴次数据进行后续结构层厚度计算。
2、材料组成
资料表明：沥青混凝土是最复杂的建筑材料之一，在正温度状态下，表现出一定的粘弹性；在负温度状态下，则具有一定的弹性。决定沥青混凝土性能的最关键因素是矿料质量和矿料级配。作为设计者应对当地材料详尽调查，提出材料的基本要求：级配大致范围、筛孔分级、加工方法及颗粒 乡状等。在此基础上，选择合理的级配设计结果，为道路施工提供基础数据。
3、结构组合设计
在路面结构设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状况的调查，根据当地材料供应的特点，确定满足密实、抗滑、稳定、耐久的路面结构方案，满足路面使用的基本要求。设计人员必须对当地多年的路面使用实际进行了解，从中吸取有益的部分结合最新的设计方法和理论进行设计。
4、结构厚度设计
路面结构层厚度设计是在组合设计的基础上进行。路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行，计算的厚度值应满足结构整体刚度(即承载力)与沥青层或半刚性基层、底基层疲劳开裂的要求。具体而言，轮隙中心处路表计算弯沉值Is应小于或等于设计弯沉值Id ，即Is≤Id；轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力σm应小于或等 σr容许拉应力 ，即σm≤σr。交通量和抗压参数作为厚度计算的两大要素，对厚度计算结果影响甚大。为了合理设计路面结构，抗压参数应通过试验确定。
5、排水设计
水对沥青路面的巨大破坏性已成为共识，道路排水条件较公路更为严峻，因此对排水设计更应引起重视。合理的排水设计应综合考虑路表(人行道面)排水、中央分隔带排水、交叉路口排水、路面结构层排水；选择排水方案，布置排水设施，形成完整、畅通的排水体系，保证路基路面的稳定。
三、沥青路面设计方法
沥青路面设计方法，可分为经验法和力学一经验法两大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、车辆荷载(轴载大小和作用次数)和路面使用性能三者之间的关系。力学一经验法应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量(应力、应变、位移)，建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型，路面设计按使用要求，运用关系模型完成结构设计。我国现行的《公路沥青路面设计规范》采用弹性层状体系作力学分析基础理论，以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降(弯沉)和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。
四、沥青路面交通等级
路面结构在设计年限内承担交通荷载的繁重程度以交通等级来划分。我国沥青路面按承担交通荷载的轻重划分为轻交通、中等交通、重交通和特重交通四级。路面结构选型、结构组合设计、结构层位的确定、路面材料的选定都应充分考虑沥青路面的交通等级。我国沥青路面交通等级的划分按两种方法进行：第一种方法以设计年限内一个车道通过的标准当量轴次进行划分；第二种方法以营运车辆中的大客车、中型货车、大型货车、拖挂车等车型在一个车道上的日平均车数N (辆／日·车道)进行划分，取两种方法得出的较高交通等级作为沥青路面交通等级。交通等级的划分标准(见表1)。
1、路面设计年限
路面设计年限的选择应根据公路等级、公路在路网中的功能定位、当地国民经济发展的需求以及投资条件等因素，经综合论证后确定。通常可参照(表2)。
2、标准轴载及轴载当量换算
我国路面设计以双轮组单轴载lO0kN为标准轴载。以BZZ一100表示，BZZ一100的各项参数(见表3)。
公路行驶车辆的型号多种多样，而路面设计采用统一的标准轴载表示，各种车型应按规定的法则作当量换算，得到当量的标准轴载次数。轴载小于40kN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当量换算。由于不同力学参数的疲劳等效效应不同，我国规范规定，当量轴载换算分以下三种情况进行。
当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时，按(式1)完成轴载当量换算。
（1）
式中：N为标准轴载的当量轴次(次，d)；n i为各种被换算车辆的作用次数(次，日)；P 为标准轴载，KN；Pi为各种被换算车型的轴载，KN；C1为轴数系数；C2为轮组系数，双轮组为1，单轮组为6．4，四轮组为0．38。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按式(2)计算。
C1=1+1．2(m—1)(2)
式中：m为轴数。
(2)当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，按式(3)完成轴载当量换算：
(3)
式中：C`1为轴数系数；C`2为轮组系数，双轮组为1．0，单轮组为18．5，四轮组为0．090。轴间距的划分同式(1)，对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按(式4)计算：
C`1=1+2(m一1) (4)
对于贫混凝土基层以拉应力为设计指标时，按(式5)完成轴载当量换算： (5)
上述轴载换算公式，适用于单轴轴载小于或等于130kN的各种车型的轴载换算。
4．3设计年限累计当量标准轴载数
设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne按(式6)计算：
(6)
式中：Ne为设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次；t为设计年限(年)：N1为路面营运第一年双向日平均当量轴次(次/d)；r为设计年限内交通量平均增长率，％；η为与车道数有关的车辆横向分布系数，简称车道系数(见表4)。
五、结束语
道路工程设计综合性很强，是一项系统而复杂的工作，它需要设计者眼界开阔，要有前瞻性，不断学习钻研业务，结合具体工程实践，努力提高专业水准和审美水平，逐渐掌握城市道路设计的精髓，从而做到精益求精，提高设计水平，创造出更多精品工程。
关键字：长寿命路面设计理念结构设计施工控制工程应用
中图分类号：U416.2文献标识码：A
0引言
由于沥青路面结构设计理论不完善、混合料设计方法不合理等问题，使得我国沥青路面早期病害严重，导致频繁的维修改造或重建，这给公路建设的可持续发展带来了很大的挑战。长寿命沥青路面是指在设计年限内无结构性修复和重建，仅需根据表面层损坏状况进行周期性维修的路面。
本文从结构原理、层位功能、混合料设计、施工质量控制四个方面，系统的阐述了长寿命沥青路面设计的基本理念，并以广州到河源高速公路惠州段路面工程为例，提出适合该地区的长寿命沥青路面结构方案。
1结构原理
长寿命沥青路面，又称永久性沥青路面，结构设计的出发点是为了提高沥青路面的使用寿命，因此采用较厚的沥青层，路面上部采用模量较高的材料，下部采用抗疲劳能力较强的材料，以降低传统的半刚性基层沥青路面开裂和避免结构性车辙，使路面的损坏仅限于表面层。因此，只需要定期的表面铣刨、罩面修复，在使用年限内不需要大的结构性重建[1]。
长寿命沥青面结构设计采用是一种新的理念，它是通过改变传统的路面结构组合、应力应变响应指标以及提高材料的物理力学性能达到延长路面结构寿命的目的。传统设计理念认为，在车辆荷载作用下，不管路面多厚，将不可避免地出现疲劳开裂和结性车辙。但通过研究发现，在沥青层层底存在一个极限拉应变水平，当路面在荷载作用下应变低于此水平时，不会发生疲劳破坏，这一应变水平即为疲劳极限。因此，沥青面存在一个面层厚度极限，当沥青层厚度超过此极限值后，路面结构将不会出现由下到的疲劳开裂和结构性车辙。所以，长寿命路面设计层厚应以控制在层底拉应变水平内，而使路面使用寿命延长。长寿命路面并不是一直不损坏，而是指路面的损坏仅发生在路面的表层，维修时不需要结构性的处理，只需将表面层混合料铣刨并换成等厚度的新混合料便可，维修十分方便。
2结构层的功能及材料要求
要进行长寿命沥青路面设计，就必须先了解长寿命沥青路面对每一结构层功能与材料要求。
长寿命的概念是强调有耐久的沥青层和坚固的基础。因此，长寿命沥青路面各个层次的结构功能基本上是围绕这个概念的要求来进行设计[2]。长寿命沥青路面对各结构层功能及材料要求如图1所示，建议选用表1所示的沥青结构型式。
图1长寿命沥青路面结构示意图
3沥青混合料设计方法
正确合理的沥青混合料配比设计，是长寿命沥青路面质量的保证。目前，国内最常用的是马歇尔设计方法，但由于马歇尔设计方法中，试件成型原理与现场实际情况有较大差别，导致用此方法设计出来的沥青混合料不能满足长寿命沥青路面的要求。Superpave沥青混合料设计方法是采用最新的工程设计理念，试件成型最接近沥青路面的碾压成型机理，矿料级配结构设计标准较为合理，沥青混合料性能最优化的一种沥青混合料设计方法。采用Superpave方法设计和施工的沥青路面比采用马歇尔方法设计的沥青路面在抵抗车辙、抗疲劳破坏、抗温度裂缝和水稳定性能方面都有较大的提高。因此，建议选择Superpave沥青混合料设计方法来进行长寿命沥青路面混合料的设计。
表1长寿命沥青路面结构型式
注：SP-Superpave沥青混合料；SMA-沥青马蹄脂碎石混合料；OGFC-大孔隙开级配排水式沥青磨耗层。
4施工质量控制
长寿命沥青路面沥青混合料在施工过程中，除了应满足《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40—2004）》相关要求外，在施工质量控制方面，还应特别注意以下几点（以Superpave沥青混合料为例）：
（1）所使用石料要堆放在经过硬化具有3%倒坡坡度的场地上，粗集料的堆放高度不应超过3米，以防止由于集料不均匀导致沥青混合料离析；
（2）在拌合站生产中，若干拌时间过长，会将粗集料打碎，细集料磨成矿粉，改变了混合料级配和增加了0.075mm筛的通过量，降低了设计混合料的VMA，影响混合料的路用性能。湿拌时间不宜过短，它决定了混合料拌和的均匀程度，决定了出场混合料的品质。建议干拌时间不应超过5秒，普通沥青混合料的湿拌时间不应少于28秒，SBS改性沥青混合料的湿拌时间不应少于32秒；
（3）在运料车装料时要严格按照三点装料法，即前、后、中的顺序前后挪动车辆位置进行装料。对需要四盘以上才能装到车斗槽帮高度的车辆，要分两层均按前、后、中的装料顺序装满整个车斗，以最大限度地降低沥青混合料在装料过程中产生的离析；
（4）摊铺时要把摊铺速度设置到最大并能保持速度进行连续摊铺的状态。当沥青拌和站具有足够的生产能力时，沥青混合料的摊铺速度不应低于4 米，在摊铺过程中不宜过多调整摊铺速度。当摊铺机前有料车积压时，要提高摊铺速度，可以达到6米，避免沥青混合料在现场停留时过长，造成沥青混合料温度散失过大；
（5）初压采用双钢轮振动压路机，开始的第一轴要紧跟摊铺机，以后的每一次倒轴的停驶位置要超过前一轴的1.5-2.0米，每一次错轴停驶位置应该形成45度的角度。错轴重叠宽度在10-20cm即可。在开始下一个碾压区间前，要用双钢轮振动压路机沿上一个碾压区间停驶位置45度的方向振动碾压一遍，以消除由于压路机停驶产生的推移波浪。每天开始的第一个碾压区间不易太长，最好不要超过30米，以后每一个碾压区间尽量提升到50～60m。每一段碾压区间不易过短，以免影响平整度。复压采用两台胶轮压路机揉搓碾压，每一台轮胎压路机负责半幅同时进行碾压，形成表面纹理并可消除初压时可能产生的热裂纹。终压相当重要，除了可以消除胶轮轮迹外，还可以提升压实度2～3个百分点。终压应采用三钢轮光轮静碾压路机，要求达到25吨以上，进行静碾2～3遍，所有终压均不得采用双钢轮振动压路机进行起振碾压。
5工程实例
广河高速公路是广东省、地、市高速公路连接线的重要组成部分，是联系粤赣高速和京珠高速这两条出省主要通道的重要横向联系道路，也是广州四环四联络十八射主骨架之一。广州至河源高速公路惠州段位于惠州市北部。路线呈东西走向，起点位于龙门县永汉镇，经过龙门县南部、博罗县北部，终点位于河源市石坝镇，路线全长75.61km。全线采用设计汽车荷载公路-I级双向六车道高速公路标准建设，设计速度120km/h，整体式路基宽度34.5m，分离式路基宽度17m，主线及主线桥面铺装，隧道采用沥青混凝土路面。本项目所在地属为Ⅰ4区，路线地处夏炎热冬温潮湿大路气候区。设计年限为15年，设计年限内一个车道上的累计标准轴载为（100kN）作用次数Ne=2.40×107次/车道，属特重交通等级。按照长寿命沥青路面设计理念，结合该地区的实际情况，确定了路面结构设计方案，如表2所示。
在混合料设计过程中除了根据国内现行标准规范以外，还兼顾了Superpave相关设计标准，并且充分考虑了沥青路面整体强度，各结构层配比均符合要求并满足性能试验要求。沥青路面实测的各种技术指标，如压实度、平整度、摩擦系数、渗水系数等都符合现行规范与设计文件的要求，路面整体质量良好。
6结语
长寿命沥青路面设计的理念主要在于选择合理的路面结构方案、采用正确的混合料配比设计方法、运用科学的路面施工质量控制手段，来提高沥青路面的使用寿命，使得路面的损坏仅限于表层。因此，采用这种理念设计的沥青路面，虽然初期建设费用较高，但养护维修简单、费用低、使用年限增加，大大提高了综合经济效益与社会效益。系统的研究符合我国国情的长寿命沥青路面结构方案及设计计算方法，对我国公路建设的可持续发展至关重要。
表2广河高速惠州段沥青路面结构设计方案
结构层次 材料类型 厚度
参考文献
[1]崔鹏，孙立军，胡晓.高等级公路长寿命路面研究综述[J].公路交通科技，2006（23）.
关键词：沥青路面；公路；路面设计
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
1近年来，在沥青和沥青混合料研究方面取得较大进展的项目当属 SHRP 计划。美国公路战略研究计划（SHRP）开始于 1987 年，在5年的时间里对沥青、路面长期性能、公路营运和水泥混凝土与结构四个领域进行了深入研究。沥青研究项目是整个 SHRP 计划的第一大项，研究经费占整个 SHRP 计划的 1/3。它的主要任务是制定一个以路面性能为基础的沥青胶结料规范、沥青混合料规范以及相配套的沥青混合料设计方法。其基本思路是一方面将沥青的化学和物理性质分别与路面性能的研究联系起来。另一方面将沥青混合料性质和路面性能的研究联系起来，再附一个合同将上述研究结果和路面性能试验结果加以验证。SHBP 项目A-003A 性能有关的沥青一集料界面和混合料试验及测定，对沥青混合料的疲劳响应进行了评价，推荐出确定沥青混合料疲劳响应最适合的方法，并最终纳入沥青混合料分析系统。
2应用弯沉值作为设计标准具有明显的优点，因为在野外很容易测量，加之我国以前公路等级低，沥青面层薄，且基层强度低，使用弯沉值作为设计指标来控制路面的整体刚度是非常必要的。进入 80 年代后，我国公路交通步入高等级公路兴盛发展时期。为适应交通量迅速增加，车辆荷载逐渐增大的需要，半刚性基层沥青路面在全国各地的高等级公路建设中被广泛地应用，这种路面具有强度高、刚度大、水稳性好等优点，但是近年来道路上重载、超载车辆大量出现，导致轴荷载增大，再加上高压轮胎的广泛使用，使路面的破坏更集中于路面表层。因此，应从路面的两大通病（疲劳和车辙）角度出发，对沥青混合料进行深入研究，用以指导路面设计。
加铺沥青面层的问题分析
1沥青路面状况和使用品质由于环境的干、湿、冷、热的交替循环和行车荷载的反复作用而逐渐变坏，或完全丧失工作能力。为了保证路面结构性能在规定的使用年限内不恶化到某一程度。需要分析路面破坏的模式和产生的原因，并依此制定出相应的设计指标来控制路面设计。实际上,在荷载作用和温度作用下,加铺沥青层主要破坏为:
（1）车辙沥青混凝土加铺层作为新的路面结构层,也会出现一般沥青路面常见的车辙病害。为了防止高温季节沥青面层由于抗剪能力不足而产生车辙等病害,必须使沥青面层具有足够的抗剪切强度,因此,设计时考虑车辙评定指标。
（2）补强层的断裂包括旧板缝隙处由弯沉差引起的断裂和在荷载反复作用下引起的疲劳开裂。开裂是沥青路面常见的破坏类型。开裂的种类和原因有几种，这里所说的开裂是路表无显著永久变形而出现的裂缝现象。疲劳开裂的特点是首先出现较短的纵向开裂，继而逐发展为网状开裂，开裂面积不断扩大。发生疲劳开裂的主要原因是：结构整体强度不足或在车轮荷载反复作用下，沥青结构层底面或半刚性基层底面产生的拉应力(或拉应变)超过材料的疲劳强度，底面便发生开裂，并逐渐扩展延伸到表面。
（3）路面材料设计参数均为静态参数，不能反映实际行车荷载作用下的材料状况。
（4）由沥青混合料动态压缩模量、考虑衰变阶段的无机结合料弹性模量、路基和粒料层回弹模量及湿度调整系数和综合调整系数等参数构成的沥青路面动态设计参数体系。
三、设计指标
1根据八五”攻关专题“沥青路面疲劳规律的研究”中，根据 Miner 法则，各地月平均气温资料及其对应温度下的疲劳关系（利用疲劳方程系数 k、n 随温度变化规律可得到任意温度下的沥青混合料疲劳方程），得出不同月份平均温度下路面结构的疲劳损伤。从而确定出疲劳损伤不利温度段；采用加权平均温度法，得出疲劳当量温度。规范推荐一个共同的疲劳当量温度 15 摄氏度。但考虑到我国幅员辽阔，气温悬殊，一个规范不可能适用于整个国家的气温情况，应针对当地的具体情况，进行沥青混合料强度与温度稳定性研究，得出其内在规律，在此基础上提出基于疲劳和车辙的沥青路面设计方法。然后根据“八五”攻关沥青气候分区。选择适合典型地区的设计方法，从而由各地的不同情况，设计出更合理的路面，延长其使用寿命。
2面层底部拉应力指标,路面破损大部分与混合料的拉应力有关,所以当以疲劳开裂作为设计标准,要求沥青层层底弯拉应力不大于路面材料的容许拉应力,这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，此值应大于或等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
3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,应该从设计角度加以控制。从应力角度讲,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切应力的作用。
四、设计过程
1作为完整的路面设计体系应全面考虑各种损坏，主要是疲劳和车辙。这里采用当量轴载N作为桥梁。现将 N 代入疲劳设计，初拟路面结构并计算出面层厚度；然后将路面结构及各种计算参数代入车辙设计方法中反复轴载 N2。如通过，即 N2>N1，说明此时由疲劳指标控制路面设计；如不通过，则需重新计算，此时应由车辙指标控制路面设计。
2由于各种因素影响造成一些路段出现路面损坏现象,为了保证修复后路面的质量,须对上述损害作适当的处理。然后再次测定旧路面弯沉,用此测定的弯沉结果作为补强厚度计算的依据。表面层要有足够的硬度以满足磨耗要求。
3由沥青混合料动态压缩模量、考虑衰变阶段的无机结合料弹性模量、路基和粒料层回弹模量及湿度调整系数和综合调整系数等参数构成的沥青路面动态设计参数体系。
4以板裂缝处弯沉差为控制指标,初步确定补强层厚度hl。然后根据hl和修正补强层材料模量查应力图,检验补强层底部应力是否超过材料的允许强度,如超过,需要采取相应措施以减少补强层底部的应力,再次确定不使补强层断裂所需要的厚度h2。
关键词：长寿命沥青路面 路面结构 早期破坏
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：
[1]孙红燕. 长寿命沥青路面结构计算及分析 [D].西安：长安大学硕士学位论文.2007.5
关键词：沥青混凝土 路面 性能指标 设计标准
七十年代我国以“经济建设”为中心，全国建设迈入新时期。随着工农业发展，特别是汽车制造、石油工业迅速发展，全国人民生活质量提高，家用汽车量、货物运输、各地间交流等迅速提高，加快了公路交通工程发展进度，这使公路运输业在国民经济中地位越来越重要。
沥青混凝土路面是以沥青材料作结合料，粘结矿料修筑而成的道路面层。沥青混凝土材料具有良好的路用性能，被广泛应用于高等级公路及城市主要道路路面材料。
1 优缺点
沥青混凝土路面具有路面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车舒适优点，具有较高的强度、耐久性、水稳性优点，具有施工期短、利于养护等优点。
沥青混凝土路面的缺点：抗弯拉强度较低，基层及路基要求高，受温度影响较大（低温易缩裂、高温不稳定），施工有污染。
通过上述优缺点比较，大部分缺点可以通过优化设计、优化施工减少，尽量避免沥青混凝土路面缺点，比如沥青混凝土中掺入外加剂改善其性能指标，路面面层多层实施进行改善其受力效应及对基层进行防水、密封；路面基层选择半刚性、刚性材料，保证路面的刚度；路基选用高强度、高透水、高压实的材料提高路基的水稳定性、整体稳定性，从道路基础上保证路面的刚度；通过选择适宜季节、有效的施工管理措施进行施工，从而达到防止沥青混凝土在施工时引起缩裂、不稳定、污染的效果。
2 性能指标
性能指标是为保证工程结构质量所明确相关质量的指标，根据相关规范工程结构性能指标主要包括“安全性、适用性、耐久性”三个方面。安全性是指正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时和发生后仍能保持必要稳定性的能力;适用性是指正常使用时具有良好的工作性能;耐久性是指正常维护下，材料性能具有随时间退化而不立即出现失效的能力。
沥青混凝土路面作为要经受气候(如降水、湿度、冰冻、日照等)、车辆反复复杂作用的结构物，也应该具有一般工程结构的性能指标。沥青混凝土路面结构由垫层、基层和面层形成整体，其中一层发生损坏都将导致整个路面结构性破坏，所以沥青混凝土路面每层作用均不同。
针对沥青混凝土性能指标，所以在路面设计时必须考虑其使用要求和良好使用性能：承载能力（强度、刚度）、稳定性、耐久性、表面平整与抗滑要求。沥青混凝土路面性能指标均由以下指标参数、试验测试确定：路面弯沉值是路面强度指标，沥青混凝土弹性模量是路面刚度指标，动稳定度是沥青路面高温稳定性指标，沥青路面耐久性主要表现沥青的老化，国际平整度指数IRI是沥青路面表面平整性能指标，横向力系数SFC60、构造深度TD是沥青路面抗滑性能指标，冻融劈裂试验强度是沥青路面水稳性指标，极限弯曲是沥青路面抗裂性能指标；测定路面材料性能的方法有压缩试验、劈裂试验和弯拉试验等。
根据现行沥青路面设计规范规定：以设计弯沉值计算路面厚度并对结构层进行层底拉应力验算时，各层材料的模量均采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂试验测得的劈裂强度。以路面设计弯沉计算路面厚度时，采用20℃的抗压模量，验算层底拉应力以15℃的抗压模量为计算值。具体设计值参考不同数其值差异不大，不在此处进行详细简述。
3 设计标准
根据现行规范，沥青混凝土路面结构应在规定的条件下，沥青路面设计年限内，允许在期限内进行道路的维修，沥青混凝土路面从而完成承载预测标准累计轴次，达到其设计目的。
路面结构设计时采用多层弹性层状连续体系
在双圆垂直均布荷载进行模拟，详见右图。
柔性路面设计规定选取以下三项指标作为沥
青路面设计标准：
容许回弹弯沉指标（轮隙中心处路表实测
弯沉Ls≤设计弯沉Ld）；
2)容许弯拉应力指标(σm≤σR);
3)容许剪应力指标(城市道路柔性路面采用，双圆垂直均布荷载模拟图
而公路规范中规定：有条件时，对重载交通路面宜检验沥青混凝土混合料的抗剪切强度);
不同的沥青路面设计时，其标准适用条件具体如下：交通量小时可仅用容许回弹弯沉设计，沥青碎石面层可采用容许弯沉和容许剪应力设计，沥青贯入式、沥青表处、粒料路面可采用容许回弹弯沉指标设计，半刚性基层可采用容许弯拉应力指标设计。
4 不确定性因素
沥青混凝土作为路面材料路用性强，但是在设计和施工中也存在很多不确定因素，详见以下几个方面：
设计过程
材料参数一般包括材料热学参数和力学参数。热学参数主要有：导热系数、热膨胀系数、导温系数、表面放热系数、热熔等，力学参数主要有：弹性模量、泊松比以及抗压强度、抗拉强度等。
沥青混凝土路面材料从材料制造技术、施工工艺方面来讲，沥青混凝土材料力学参数、热学参数都存在变异。对沥青混凝土路面设计中确定的值来描述该材料的性能参数，所用的数值是通过实验室内环境进行试验确定，确定后进行一些修正值计算而得最终的数值，修正值是一个有效范围的数值，规定根据当地实际进行取值，使得设计计算出来的结果与实际偏差较大，导致计算结果不能完全反映在施工状态下的实际情况。
2）施工过程
通过对本地区一些实施中的项目观察，发现在沥青路面各层施工中，铺筑厚度是通过平石、自拉标高线等方法进行控制，完全的理论厚度很难实现，铺筑厚度精确度要求也未能达到。除现场偷工减料外，铺筑过程中还是存在厚度偏差，导致实际与理论不符，不排除厚度微小变异引起路面的破坏，厚度微小变异不确定因素有限元分析过程是非常复杂的，导致在此方面研究成果很少。这样也导致计算模型不能指导施工，假如安全系数取大值，导致其材料的浪费现象。
3）研究计算
对沥青混凝土路面进行建模分析时，模型、荷载均有一系列假设，该类假设与实际完全不相符，例如假设各层都是均质的、各向同性的完全弹性体，在水平力作用下各层间的位移和变形是微小的，也就是上下两层完全刚接等。实际沥青混凝土路面是柔性的，并非完全弹性体、均质；上、下两次通过粘层连接、摩阻力抵抗水平力，粘层、摩阻力连接是有最大限度值，当水平力超过该值，上下面层产生水平滑移产生位移。
其实每种工程材料生产、形成都是一个复杂的过程，工程上一般根据室内试验、工地地质资料、工程经验确定材料模型类别是与实际不相符的，得出的就只有近似值，这也阻碍了其研究理论的发展。
5 结语
1)由于沥青路面破坏模式和原因复杂，因此选择既能反映沥青路面主要破坏特点，同时又能在路面结构设计中起到控制作用的临界破坏状态和设计标准。
