关于国省干线二级公路沥青路面设计与施工技术研究

关于国省干线二级公路沥青路面设计与施工技术研究

梁慧李芳花

陕西建大工程技术中心有限公司陕西西安710119

摘要：简单介绍了国内关于国省干线二级公路沥青路面设计与施工现状，研究总结了国外关于沥青路面设计与施工技术研究现状，并分析了研究的必要性和意义。

关键词：沥青路面；设计与施工；技术研究

1国内研究现状

随着公路建设事业的蓬勃发展，我国公路网已基本形成了以国省道为干线，以县乡道为经济支线，干支相连的公路网，有力地促进了国民经济的发展。据交通运输行业发展统计公报显示，2018年年末全国等级公路里程375.56万公里，按照各行政等级公路里程划分：国道17.68万公里（其中普通国道10.60万公里）、省道31.79万公里、县道54.68万公里、乡道109.05万公里、专用公路7.68万公里。根据统计显示，我国以二级公路为主的普通国道、省道在整个路网中占7.8%，未来发展空间巨大。

近年来，我国高速公路主骨架路网得到不断的完善，地方社会经济、现代交通物流及旅游等产业得到了快速发展。二级公路是连接地方、城市与高速公路出入口的主要通道，通过支线连接形成了我国连续的公路网，为促进地方经济建设发挥不可替代的作用。随着我国经济建设的不断发展，早期修建的国省干线公路大都表现为技术等级偏低，路面比较窄、线形较差、通行能力弱、路况及服务水平有限，已远远不能满足地方经济和路网发展需要，着力开展国省干线二级公路升级改造是优化路网服务能力的当务之急。

但是，在当前良好的发展环境和机遇下，二级公路建设及改扩建工程中存在的诸多技术盲点、难点也逐渐突显，主要表现在以下几个方面：一是二级公路的车流量不断增加、重载超载问题突出，对工程建设质量、使用性能及路况服务水平提出了更高的要求；二是建设资金有限，技术储备少、施工能力弱、各地方项目管理经验不足、认识不到位等问题不可忽视；三是公路勘察设计任务多、周期短，设计深度和细度不够，施工中的频繁变更等设计通病问题依然存在；四是不同区域项目功能定位、自然气候、交通量与交通组成等的不同，二级公路路面功能性设计需求也存在较大的差异化。我国现行设计与施工技术规范中，有关二级公路的相关技术标准界定模糊，技术要求较低，已远远跟不上当前二级公路实际路况需求，特别路面工程表现的更为突出。路面直接同行车和大气相接触的层次。承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响，受各种因素的影响，二级公路路面的总体路况和服务水平不尽人意，路面过早损坏及反复维修现象也十分突出。

我国《公路法》在总则中把公路分类为“公路按其在公路路网中的地位分为国道、省道、县道和乡道，并按技术等级分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。”《公路法》从法律层次对公路分类进行界定，但并没有考虑随着公路网的逐步完善，各类公路在公路网中的地位和功能也随之发生了变化。长期以来，我国大多数地区对高速公路和农村公路重视程度、投入力度较大，作为公路网中关键环节的国省干线公路的关注远远不够。据调查，国省干线二级公路路面仍以沥青路面为主，现行沥青路面设计与施工技术规范及相关规程中，对“高速公路及一级公路”的相关技术指标均作了明确要求，但对二级公路一律按“其他等级公路”对待，导致不仅表现公路等级的界定模糊，而且技术指标要求偏低，现行规范的滞后与当前二级公路功能性需求、大规模发展速度的矛盾也十分突出，带来了诸多影响质量控制与项目管理的弊端。

我国传统沥青路面设计方法中，没有完全明确不同沥青路面在结构性使用性能以及功能性使用性能两方面各自发挥的作用，导致在确定沥青路面各面层的结构与材料组成时难免具有一定盲目性。按照传统设计方法，在确定沥青路面各面层组成材料的各项技术指标要求、沥青路面各面层组成材料的配合比设计性能检验指标以及路面合理的厚度组合时，一般只考虑气候和沥青混合料类型方面的差别，而忽略了沥青路面各面层在结构性使用性能要求和功能性使用性能要求方面的差别。由此可见，我国沥青路面在结构设计与材料设计方面确实存在着脱节的问题。

2国外研究现状

国外公路建设的研究和应用比较早，特别是以美国为首的西方发达国家，其公路网形成比较早。美国将公路所在的区域分为城市地区和乡村地区两大类。根据公路所提供交通服务的特性，按功能层次划分为州际公路、干线公路、集散公路和当地公路，不同功能层次、不同州的公路建设均有十分清晰的技术标准要求，地域性特色明显。美国各州公路工作者协会在1956~1960年间进行了著名的AASHO试验路，研究了真实荷载作用对路面使用性能的影响，并根据试验结果提出了AASHTO路面设计指南。美国联邦公路局于1987投资5000万美元，启动了一项持续20年的“国家战略公路研究计划SHRP”公路研究项目，该计划主要通过对采用不同设计方案和不同材料组成，在于不同环境和路基状况下，承受不同荷载作用和养护维修措施的路面结构；通过系统深入的调查和分析，以解答气候、荷载、材料变异性、施工技术、养护维修等对路面中长期使用性能影响问题，为提高路面使用寿命提供技术支持。为验证SHRP的研究成果，美国联邦公路局于1995在内华达洲建成试验环道开展西部环道试验，并于1996开始进行加速荷载破坏试验，通过评价路面材料和施工参数差值对路面性能影响，开发与路面性能相关的沥青路面设计规范，为SUPERPAVE沥青混合料设计方法提供早期的工程实践检验。

在欧洲、加拿大、澳大利亚以及南非等国，在提高沥青路面的使用性能方面，先后对沥青路面的结构设计进行了系统优化，提出了沥青路面采用较厚沥青层的永久性柔性路面设计理念；这种设计方法的优点是损坏主要发生在面层顶部，养护维修只需将损坏的面层顶部铣刨，进行简单的罩面或加铺即可。其中，美国的永久性沥青路面设计方法中包含了路面结构与材料综合优化的思想，该设计要求永久性沥青路面采用高质量沥青混合料表面层，高强抗剪强度的沥青混合料联结层以及抗疲劳的热拌沥青混合料柔性基层。美国国家公路科研院正在开展研究，计划将力学经验法用于《AASHTO路面结构设计指南2002》沥青路面的力学设计采用力学原理分析路面与荷载间的相互作用，针对路面破坏类型，确定路面结构的临界状态，通过正确选择材料和层厚，设计出不易出现早期破坏的路面。永久性路面的设计原则要求面层要有足够的刚度抵抗车辙，基层要有足够的厚度和柔度避免出现疲劳破坏。由于技术、经济水平等方面的原因，永久性路面结构模式与我国现阶段路面发展情况还不适宜推广。

1993年第七届国际沥青路面结构会议中，提出沥青路面的使用性能应当分为结构性使用性能和功能性使用性能两类。结构性使用性能包括抗疲劳开裂性能、抗低温缩裂性能、抗高温车辙性能、抗水损害性能、抗老化性能；功能性使用性能包括平整舒适性能、抗滑性能。这两个方面的使用性能，基本体现了行驶车辆对沥青路面使用寿命和使用品质的要求，只有实现沥青路面结构与材料设计的高度匹配，才能使沥青路面在这两个性能方面都达到最佳状态，才能保证沥青路面耐久性和服务品质。

3研究的必要性及意义

通过开展国省干线二级公路沥青路面设计与施工关键技术研究，对解决我省当前大规模二级公路路网改造工程项目的现实需求，快速提高工程质量、改善道路品质，延长使用寿命等具有重要现实意义，同时对完善我国二级公路路面设计与施工技术规范的相关技术参数具有积极补充作用。

参考文献：

[1]《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2017.北京：人民交通出版社.2017

[2]台电仓.沥青路面材料及结构组合设计[J].公路，2000