如何解決路面結構設計中存在的問題

如何解決路面結構設計中存在的問題

長期以來，我國習慣于注重對硬件的引進，全國公路部門花了大量的外匯進口了很多筑路機械、施工設備、試驗儀器設備，以及大量的瀝青材料，可是偏偏沒有在引進國外的技術上花功夫。我們習慣于立足“自力更生”，強調我國的“國情”與國外的情況不同，特別看重自己的研究成果。這本來無可厚非，但如果民族自尊心變成了虛榮心，盲目地排外，也就很容易產生輕視學習國外先進技術的另一種傾向，這種情況已經(jīng)影響到公路領域。

引進成熟技術的必要性我國瀝青路面（水泥混凝土路面也有類似情況）的結構和設計就是一個典型，我們的許多做法與國際上通行的做法不同，并沒有取得良好的效果。國際上絕大部分國家早在20世紀70年代起，就采用柔性基層瀝青路面、全厚式路面作為重載交通路段的常用的路面結構，而惟有我國千篇一律地采用半剛性基層瀝青路面，甚至于結構層的厚度都差不多。對瀝青路面的力學模式，國際上都采用瀝青層的彎拉應變和土基模量作為設計指標，惟有我國鐘情于表面彎沉這個指標，其他指標實際上都沒有作用。其他還有許許多多與國際上不一致的地方，遺憾的是多半多被自己認為是最先進的。

我國最早修建的京津塘高速公路，當時基本上是參照國際上的路面結構和瀝青混合料的級配做的，廣深珠高速公路也吸收了國外的結構，這2條高速公路使用10余年來，情況基本良好。京津塘高速公路的外國監(jiān)理在我國開了一個嚴格執(zhí)行“菲迪克條款”的先例，實行了動態(tài)質量管理，取得了良好的效果，成為我國質量最好的高速公路之一。然而，自此以后的工程就“本土化”了，監(jiān)理的素質明顯下降，開始了具有我國特點的“評分、評獎、評優(yōu)”質量檢驗評定和驗收管理辦法。施工質量數(shù)據(jù)弄虛作假已經(jīng)成了公開的秘密。表面上“像模像樣”，實際上“沆瀣一氣”一起造假，其結果是工程驗收的分數(shù)都快接近100分了，優(yōu)質工程比比皆是，經(jīng)常是獎狀到手，路也壞了。

我國是世界上第一個采用彈性層狀體系進行路面結構計算的國家，這一點始終處于世界的最先進水平?？墒牵跋冗M的方法、落后的參數(shù)”并沒有對設計起多少作用。設計參數(shù)都是“想當然”地自由取值，腦子里想什么結構，想多少厚度，都能計算成什么結構，多少厚度，實際上還是拍腦袋。其結果是“天下設計一大抄”，路面設計成為“數(shù)學游戲”。全國都千篇一律地使用幾乎相同的較薄瀝青面層的半剛性基層瀝青路面結構。

瀝青路面早期病害成心腹大患“質量是工程建設的永恒主題。交通作為向社會提供公共產品和公共服務的部門，在新的歷史時期，我們應向社會、向人民、向國家交一份什么樣的產品呢？是經(jīng)久耐用、外表美觀、使用方便的優(yōu)秀成果，還是金玉其外、敗絮其中的劣質產品？這是關系交通行業(yè)形象，關系到交通行業(yè)是不是一個負責任行業(yè)的大問題?！?/p>

交通部部長張春賢在2004年全國交通工作會議上說，“質量是工程的生命，更是一個行業(yè)的生命。如果幾年后我國建成的幾萬公里高速公路沒到大修年限就大面積翻修，我們今天所為之奮斗的事業(yè)就可能被否定?！碑斘覀兛吹綇埐块L的這一段講話時不覺汗顏?，F(xiàn)在許多地方都在進行高速公路大修，而且多半是“開膛破肚連根拔式”的大修，對社會和交通影響極大，成為各地交通廳和工程部門最頭痛的大事。之所以造成這種狀態(tài)，原因是復雜的。

交通部公路科學研究所承擔的交通部西部大開發(fā)研究項目“高速公路早期病害預防措施的研究”課題對高速公路瀝青路面的早期病害發(fā)生的原因、如何預防進行了認真的研究。通過研究認為，高速公路瀝青路面的早期損壞有兩種不同的類型。

一種是在瀝青路面建成不久，在當年或者2-3年瀝青路面就發(fā)生程度不同的車轍、坑槽、網(wǎng)裂等早期損壞，許多屬于水損害或伴隨著疲勞產生的損壞。這些損壞最直接的原因是施工質量不到位及離析造成。這些工程大部分經(jīng)過維修養(yǎng)護或者局部銑刨重修能在短時間內逐漸趨于相對的穩(wěn)定。這種類型的早期損壞經(jīng)常與管理上搶工、使用的材料不好、有嚴重的離析、壓實不到位、排水設計不合理有關，而且往往有嚴重的超限超載車輛通過，有些與路基變形也有關系。這些工程施工結束時的彎沉往往并不大，甚至小到個位數(shù)，幾乎接近于零，但基層開裂比較嚴重，或者路面離析嚴重，從路表裂縫和孔隙中進去的水不能很快從基層排走?；鶎优c瀝青面層的層面成為不連續(xù)的狀態(tài)，有些路面的瀝青層由于施工污染嚴重也不連續(xù)，使瀝青層處于不利的受力狀態(tài)，在重載交通的作用下，出現(xiàn)大的拉應變發(fā)生裂縫，產生唧漿、坑槽，這些水損壞如果得不到有效的維修和控制，將很快發(fā)展成為大面積的損壞；另外有些路段，尤其是大的上坡路段，在高溫狀態(tài)下，很低的勁度模量不能抵抗重載交通很大的剪切變形而出現(xiàn)車轍。

另一種類型的早期損壞是指普遍達不到路面設計要求的設計年限（大部分是15年，少數(shù)是20年），更不能與國際上更長的設計年限20年乃至30-40年相比，充其量7-8年，或者10年左右就必須進行大修。這種大修經(jīng)常是“開膛破肚”式的，不僅僅對瀝青面層維修，還必須同時維修基層甚至底基層。這種大修不僅成本很高，而且對工程所在地的社會影響很大。這種使用壽命短、耐久性不足的情況使我們十分憂慮。在日本，自1963年名神高速公路起，到1998年7月己建成高速公路總里程達6450公里，其中建成10年以下占34%，10-20年占32%，20年以上占34%；使用年限超過20年的高速公路約占總里程的30%.盡管瀝青路面的設計年限為10年，但都已經(jīng)遠遠超過了規(guī)定的設計使用年限，但發(fā)生結構破壞的段落很少，一般都只在表面進行反復維修就一直使用延續(xù)至今。維修的里程按路面損壞原因分析，車轍超過60%，因裂縫而進行維修保養(yǎng)的里程約占20%，其中許多是由于路面表層老化所引起裂紋的修補，這種情況與我國瀝青路面的使用壽命相比形成了鮮明的反差。

瀝青路面早期損壞的技術原因各種早期損壞發(fā)生的原因是復雜的，短期的損壞大都受施工影響更大一些，較長時間的損壞則具有某種共性，這種影響相對來說要更大些。我們決不能對我國瀝青路面的耐久性差、使用壽命短的問題熟視無睹。

在經(jīng)過認真的思考和研究之后，普遍認為這種情況與我國千篇一律地使用半剛性基層瀝青路面的結構有一定關系，有時很可能是造成瀝青路面耐久性不足的主要原因。正如張春賢部長在全國交通工作會議上談到設計問題時一針見血地指出的那樣，目前在瀝青路面建設中存在“設計上千篇一律，照搬照抄，死套標準的情況比較普遍”。張部長還指示我們，“要有針對性地引進國外成熟的技術、標準和規(guī)范?？蒲谐晒菍嵺`經(jīng)驗的總結，是人類文明的結晶，我們要善于借鑒一切先進的科研成果。在公路建設和管理領域、國與國之間技術問題及其解決方法具有很多共性。發(fā)達國家研究早、實踐早，積累了豐富的經(jīng)驗，許多技術、標準和規(guī)范屬于政府所有，沒有知識產權的障礙，我們要把技術引進作為公路交通實現(xiàn)新的跨越式發(fā)展的重要手段?！边@些話確實是語重心長的，為解決公路早期損壞指出方向，我們必須按照部領導的指示，加快、認真執(zhí)行。

在瀝青路面結構問題上，我們也需要放眼世界。縱觀國際上的高速公路和重交通公路，大量使用的是全厚式路面或者柔性基層瀝青路面。相反半剛性基層瀝青路面普遍使用于交通量不很大的公路，或者往往在半剛性基層下設置一個碎石過渡層。水泥穩(wěn)定碎石基層和貧混凝土基層是性質安全不同的兩個類型，而我們則一直混淆不清。名義上鋪筑的