高速公路路面優(yōu)化設計論文

　　1常安高速公路路面優(yōu)化設計需要解決的難點(diǎn)分析

　　1.1高溫穩定性

　　常安高速公路工程項目所處地區為最高氣溫超過(guò)40℃的夏炎熱區。在這種苛刻的環(huán)境下，必須要求路面混合料擁有極高的抗變形性能。同時(shí)，因為在這一個(gè)高速公路段，交通量較大且重載車(chē)比例高，這些都加重了公路路面負荷。此外，有部分路段為長(cháng)大縱坡路段，高溫條件下重載交通對長(cháng)大縱坡段層間剪切滑動(dòng)也產(chǎn)生不利影響。因此，在進(jìn)行路面結構優(yōu)化方案設計時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注在高溫條件下路面的抗車(chē)轍性能與抗剪性能。

　　1.2水穩定性

　　工程項目沿線(xiàn)年降雨量約為1500mm左右，屬于年降雨量＞1000mm的潮濕區。通過(guò)對湖南地區整體高速公路使用情況的分析，可看出部分路段的早期水損害問(wèn)題仍然比較嚴重。因而，在進(jìn)行路面結構優(yōu)化設計時(shí)，必須充分考慮到混合料設計、原材料指標控制等對水穩定性方面問(wèn)題。

　　1.3低溫抗裂性

　　常安高速公路工程項目所處地區的年極端最低氣溫低于－10．0℃，屬于冬冷區。因此，進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，既要保證路面擁有足夠高溫穩定性，又要確保其具備一定的低溫抗裂性能。

　　1.4抗疲勞性

　　高速公路的交通量大，且重載車(chē)較多，極易造成瀝青路面結構層疲勞破壞現象的形成，因此，需在優(yōu)化方案中采取相應的措施提高其抗疲勞性能�？傊�，在常安高速公路路面結構優(yōu)化設計方案中，需要以解決重載交通下車(chē)轍病害問(wèn)題和早期水損害的問(wèn)題為主要方向。通過(guò)優(yōu)化路面結構、合理設計混合料、嚴格控制施工質(zhì)量，并對特殊路段特殊處理，達到減少早期病害、提高路面耐久性、降低全壽命周期成本的目的。

　　2瀝青結構層的優(yōu)化分析

　　在原設計中，瀝青路面結構層為:上面層為4cm改性瀝青SMA－13;中面層為6cm改性瀝青AC－20C;下面層為8cm普通瀝青AC－25C。進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)，結合路面結構層的厚度及路用性能，對瀝青路面結構層進(jìn)行如下優(yōu)化。

　　2.1瀝青上面層優(yōu)化

　　根據常安高速公路通車(chē)后的交通量預測，在初期沒(méi)有太大交通量的情況下，路面荷載的影響深度主要在于中面層，因此從功能性和經(jīng)濟性這兩方面考慮，在優(yōu)化中，在上面層采用4cm厚AC－13C，瀝青采用SBS改性瀝青，在有效降低工程造價(jià)成本的同時(shí)，也能充分滿(mǎn)足其功能要求。AC－13C采用石質(zhì)較堅硬、耐磨耗的集料，如玄武巖和輝綠巖等，以確�？够�磨耗表層的功能(如表1)。在此基礎上，將地產(chǎn)的輝綠巖材料用于上面層，相比于SMA－13所需要的外購的玄武巖便宜，造價(jià)有所降低。并且，考慮到工程項目所在地為高溫多雨潮濕區，在上面層采用AC－13C型瀝青混凝土。

　　2.2瀝青中、下面層優(yōu)化

　　原施工圖設計方案的中、下面層結構為:中面層6cm的AC－20C、下面層8cm的AC－25C，瀝青的中面層所在層處于整個(gè)路面結構的高剪應力受力區域，在高溫地區重載交通條件下，中面層應具有較好的高溫穩定性，因此，中面層需要采用高溫穩定性較好的瀝青混合料，瀝青膠結料采用SBS改性瀝青。瀝青的下面層主要起承重層及粘結層的作用，同時(shí)還必須具有較好的抗疲勞性能和抗水損害性能，因此需要采用50#A級道路石油瀝青。在優(yōu)化設計中，將原方案中面層6cm的AC－20C調整為6．0cm的Sup－20，膠結料采用改性瀝青，并要求達到PG70－22級性能標準;下面層8cm的AC－25C調整為8cm的Sup－25，采用50#道路石油瀝青，要求達到PG64－16級性能標準。

　　2.3水穩基層優(yōu)化

　　在原路面結構設計中，由于水泥劑量用量較高，水穩易產(chǎn)生裂縫，1cm的石油瀝青表處不能起到抗反射裂縫的作用。因此，在優(yōu)化設計中，水穩基層通過(guò)降低水泥劑量的方式來(lái)控制水穩裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)采取有效的工程措施來(lái)延緩瀝青路面的反射裂縫。在水穩基層和瀝青面層之間設置防水粘接層，以便瀝青面層的應力和應變因離開(kāi)應力集中的接縫或者裂縫端部而得到降低。同時(shí)，加強加鋪層結構的抗拉能力與抗剪能力。其中，在防水粘接層類(lèi)型的選擇方面，結合高性能聚酯玻纖布、稀漿封層、橡膠瀝青應力吸收層(SA-MI)等三類(lèi)防水粘接層的特點(diǎn)分析，優(yōu)先選用1cm橡膠瀝青應力吸收層來(lái)延緩瀝青路面的反射裂縫。

　　3常安高速公路路面優(yōu)化設計的對比分析

　　3.1技術(shù)分析

　　傳統的AC型瀝青混合料采用懸浮密實(shí)型連續級配，高溫穩定性較差，即使對其級配進(jìn)行調整，也難以避免傳統設計方法的缺陷。而傳統的馬歇爾設計方法采用擊實(shí)成型試件，不能準確模擬路面壓路機實(shí)際碾壓的揉搓效果，因此導致試件油石比往往較實(shí)際路面大0．3%至0．5%。而在優(yōu)化設計方案中，引入Superpave技術(shù)從施工檢測及工程應用效果來(lái)看，Superpave設計的瀝青混合料表面均勻、密實(shí)，高溫性能有較大程度的提高，抗水損害性能良好，其各方面性能均優(yōu)于傳統的懸浮密實(shí)型AC混合料，能提高整體的路面性能，特別是高溫抗車(chē)轍性能。

　　3.2路面基本建設費用分析

　　優(yōu)化方案較原設計方案將有效提高路面性能和延長(cháng)路面使用壽命。并且，通過(guò)清單報價(jià)計算，優(yōu)化后的主線(xiàn)路面結構比原設計路面結構可節約基本建設費用2219萬(wàn)元。

　　3.3使用效果分析

　　目前，我國高速公路瀝青路面的研究和發(fā)展方向是，延長(cháng)瀝青路面的使用壽命，減少早期損害，更好的體現全壽命周期成本設計理念。通過(guò)上述分析所得，常安高速公路路面結構優(yōu)化將在解決原工程項目中的特點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題，在保證路面優(yōu)質(zhì)服務(wù)功能的基礎上，實(shí)現路面“耐久、節約、環(huán)�！钡哪繕�。

　　4結束語(yǔ)

　　優(yōu)化設計的目的在于，在保證使用功能的前提下，能有效降低造價(jià)。而通過(guò)綜合評估得出，原設計路面結構建筑安裝工程費預算為83556．84萬(wàn)元;優(yōu)化后路面結構建筑安裝工程費預算為80450．27萬(wàn)元，優(yōu)化后路面結構比原設計路面結構節省造價(jià)3106．57萬(wàn)元。二者對比可看出，常安高速的路面結構優(yōu)化方案既節約了投資，也保證了路面結構的使用功能，在經(jīng)濟上和技術(shù)上均是可行的，且技術(shù)經(jīng)濟效益明顯，能有效降低工程造價(jià)。

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