关于公路沥青加铺层结构设计的探讨

关于公路沥青加铺层结构设计的探讨

康健

黑河市旭欣公路勘察设计有限责任公司

公路沥青加铺层结构具有造价低、施工方便、对外界环境的影响小，应用优势较为明显。想要将沥青加铺层结构的作用充分体现出来，则需要根据公路的实际情况，对加铺层进行科学的设计，保证整体结构的合理性，确保加铺层厚度符合公路的改造需求。一定要保证加铺层结构设计方案的科学合理，从公路应用过程中的各方面情况进行考虑，以此提升公路的应用效率。基于此，本文对公路沥青加铺层结构设计进行了探讨。

一、沥青材料加铺的关键技术

公路水泥混凝土路面在应用沥青加铺层法进行改造的过程中，想要保证加铺效果，则一定要重视加铺层结构的科学设计。其中包括加铺层厚度设计和材料的选择。在进行加铺层厚度设计的过程中，需要考虑到公路在应用过程中的荷载力，避免出现裂缝的情况。施工材料的选择需要结合施工需求进行选择，要考虑各方面的影响因素。

二、设计原则

1、依据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)及相关规范,需要对公路改造路段的功能进行分析，并做好施工区域的勘查工作，掌握该地区的气候环境和水文情况等，结合公路施工中各方面的实际情况，应用先进的科学技术和设备进行施工作业，保证满足公路的应用需求，同时提高公路应用过程中的安全性和稳定性，确保选材合理，方便后续的施工和养护。

2、对公路的路况进行调查研究，掌握公路路面的实际情况，对路面板进行测验，了解路面板结构的破坏程度，确定公路维修方法。一般来讲，公路路面破损主要表现为断裂，裂缝较多，想要对这种情况进行修复，沥青加铺层需要具有良好的抗裂缝能力。对公路基层的强度进行检验，许多路段的承载力都不能满足公路应用需求，在实际进行改造的过程中，要对整个公路路面进行全面改造，对破损区域进行针对性维修处理，保证路面的应用强度达到相关标准。同时为了提升人们行车过程中的舒适性，在公路表面加铺一层沥青材料，为公路的安全性和稳定性提供保障。

三、加铺层厚度设计

水泥混凝土路面在改造的过程中，加铺层的厚度需要参照国外的先进理念和方法，结合我国公路设计原则进行设计，保证加铺层厚度可以避免公路路面出现裂缝的情况。

沥青加铺层设计没有统一的方法,采用厚度加铺层方案时,可应用经验法确定厚度,如美国沥青协会(AI)的弯沉法,美国陆军工程师部队(COE)的补足厚度缺额法,美国AASHTO经验法,或者采用《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)的方法验算旧混凝土面层的应力。采用上述方法计算得出的旧水泥砼路面上沥青加铺层的厚度。在实际工程中,可结合考虑车流量,轴载分析等因素,结合本地区的实际情况及以往水泥混凝土加铺改造项目的成功经验确定实际加铺层厚度。

四、公路路面沥青加铺层结构设计方法研究

沥青加铺层结构设计，是对旧的公路路面进行沥青材料的加铺，或者对公路路面增加刚性补强层后加铺沥青层。虽然公路路面的破损比较严重，但是基层结构比较稳定，沥青加铺层的设计可以在原来公路路面的基础上提高整体的平整度，保证公路整体结构。所以沥青结构层设计可以在一定程度上增加路面的承载力，增加公路的使用期限，对以往公路存在的问题进行修复，将公路的应用性能充分体现出来。

1、直接加铺沥青层

水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计时，需要对两个方面的因素进行考虑，一方面路面出现疲劳开裂的情况，另一方面是出现反射裂缝。通过研究发现，如果路面承受的作用力比较大，同时在温度环境的影响下，水泥混凝土路面会产生集中应力，在应力较大的情况下，很容易对路面结构造成影响，而产生破坏，这就需要在进行沥青加铺层设计的过程中，对以上因素进行有效控制。

2、先增加路面强度再进行沥青加铺

应力计算：如果公路路面整体的荷载力比较低，可以先的公路进行加固操作，提升公路强度然后再加铺沥青层。对于刚度较大的半刚性补强层，可按半刚性补强层与旧水泥混凝土板组合成的双层板，先求无沥青加铺层时旧水泥混凝土板的应力，然后再求有沥青加铺层时的应力值。

厚度计算：首先初估半刚性补强层的厚度及沥青加铺层的厚度，然后按以上方法计算旧水泥混凝土板临界荷位的荷载疲劳应力及温度疲劳应力。当荷载疲劳应力与温度疲劳应力之和乘以相应的可靠度系数，不大于旧水泥混凝土板实测弯拉强度时，初估的半刚性补强层厚度及沥青加铺层的厚度可作为设计厚度。否则，调整半刚性补强层或沥青加铺层的厚度重新计算，直到满足要求为止。

3、级配碎石裂缝缓解层的设计

目前设置级配碎石裂缝缓解层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层的典型结构主要两种：第一种在旧水泥混凝土板上直接加铺级配碎石层和沥青面层。第二种为将旧水泥混凝土路面板破碎稳定后加铺级配碎石层和沥青面层。

（1）在旧水泥凝土路面上直接加铺碎石层和沥青面层。通过对旧水泥混凝土板进行压浆或换板处理后，一般要求旧水泥混凝土路面的板角及板边的弯沉值，路面结构的整体强度较高。因此，可直接加铺级配碎石层及沥青面层。而对沥青加铺层而言，水泥混凝土路面接缝或裂缝处的弯沉量和弯沉差是引起沥青加铺层开裂的主要原因。

（2）旧水泥凝土路面破碎稳定后加铺半刚性补强层、级配碎石层及沥青层。对水泥混凝土路面破碎板而言，其结构层主要表现为柔性路面性质，可以按半无限地基上的弹性层状体系为理论基础进行加铺层厚度的计算，即首先测定计算旧水泥混凝土路面破碎板顶面的当量回弹模量，根据沥青加铺层的设计弯沉值计算加铺层的厚度，对沥青加铺层及半刚性补强层验算层底弯拉应力是否满足容许拉应力的要求，如不满足要求，则增加加铺层或半刚性补强层的厚度，或调整材料的配合比，提高限抗拉强度，再重新计算。

结语：沥青加铺层是公路修复和改建过程中比较常用的一种方法，这种方法在应用的过程中，采用的方法有很多。需要根据公路的实际情况来选择合适的加铺方法，对沥青加铺层的结构进行科学的设计。通过研究发现，直接加铺法很容易导致公路路面出现裂缝的情况，整体的应用效果无法得到保障，所以在实际施工的过程中，这种加铺法很少使用。沥青加铺层结构应用是修复高速公路路面的重要途径，对提升公路服务性能有着积极的影响，可以保证行车过程中的安全性和稳定性，对道路工程的建设发展有着促进作用。

参考文献：

[1]张建华.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究[J].山西建筑,2017(36):133-134.

[2]高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层综合技术研究[D].长安大学,2014.