关于高等级公路路面结构发展综述

张涛

【摘 要】本文综合论述了目前国外主要的高等级公路路面典型结构，并分析了我国半刚性基层高等级公路早期损坏类型及成因，通过对半刚性基层与柔性基层的比较，并结合我国实际情况，提出部分解决方案，对我国高等级公路沥青路面典型结构的发展趋势做了简单分析。

【关键词】半刚性基层；路面结构；沥青路面

1国外高等级公路路面结构

高等级公路路面结构类型大致有两种：即水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。以德国为例，自上世纪20 年代德国开始兴建高速公路，主要选用水泥混凝土路面，到第二次世界大战结束时， 德国高速公路90%采用水泥混凝土路面。战后50 年，随着石油工业的发展和沥青路面修筑技术的不断提高，高等级公路多数采用沥青混凝土路面。到1980 年前联邦德国高速公路水泥混凝土路面仅占30%，而沥青混凝土路面占70%，最有代表性地表明了高等级公路路面发展的趋势。

1.1 法国

法国是国际上采用半刚性基层沥青路面最普遍的国家之一，1977 年法国的半刚性路面分为组合结构（加沥青碎石基层GB）、复合结构（全半刚性基层）以及倒装结构（设碎石过渡层），1991年，PIARC技术委员会对半刚性路面进行了全面地总结。解释了原来认为的高强度、高承载能力路面结构不一定具有最好的路面性能。半刚性基层有着难以克服的缺点，由于较高强度的半刚性基层可能会导致较大的干缩、温缩裂缝的产生，而导致面层产生反射裂缝；同时雨水会从裂缝中下渗，并积聚在面层与基层中间，出现基层唧泥现象，降低了沥青层与半刚性基层层间的连接状态，从而加速了路面结构的破坏。同时，由于面层开裂而带来大量经常性的裂缝维修等工作。我国现在的认识与上述几乎相同。

1.2 德國

德国沥青路面以柔性结构为主，且沥青层较厚。半刚性材料已经不允许作为路面结构的基层使用，一般采用22cm～26cm的沥青面层，半刚性材料只作为底基层，厚度统一为15cm。在高速公路上，即使交通量较低，由于半刚性材料不可避免的会产生开裂，因此不采用半刚性材料。

1.3 美国

美国的沥青路面结构形式中，使用最多的是全厚式、沥青层下卧粒料层的柔性路面结构。半刚性基层沥青路面在20世纪50、60年代曾经是美国沥青路面结构主要类型，但自70 年代后，半刚性材料使用越来越少，即使使用半刚性材料也趋向于作底基层，且主要用于底基层。

2我国高等级公路路面存在的问题

半刚性基层沥青路面由于强度高、承载能力大，造价低，在我国得到了广泛的应用，是中国目前不同等级公路普遍采用的路面结构类型，占中国高速公路路面结构的95 %以上。但近年来半刚性基层沥青路面早期破坏严重，促使人们对此结构提出一些质疑，普遍认为半刚性基层的缺点主要集中以下几点。

2.1 收缩开裂及反射裂缝

半刚性基层的收缩开裂及由此引起的沥青路面反射裂缝不同程度的存在。会导致两种后果，首先是裂缝中进水，导致沥青层和基层界面条件的变化，承载能力迅速降低，表面产生水力冲刷，出现灰浆，并形成裂缝处唧浆、坑槽；其次车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，荷载变化不再连续，使路面裂缝两侧发生大的应力突变，形成上下剪切和表面受拉。

2.2 内部排水性能差

半刚性基层非常致密，它基本上是不透水的。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径，除了降雨、降雪、化雪的表面水外，还有多种来源，使路面常年处于潮湿状态。可以说，水进入沥青路面是不可避免的，如不能及时排走就将造成危害。界面上水的存在改变了界面连续的边界条件，使路面的受力状态变得极为不利，成为导致路面破坏的直接原因。

2.3 疲劳强度衰减性

半刚性基层有很好的整体性，但是在使用过程中，半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环，在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。例如，在季节性冰冻地区，由于每年多次的冻融循环，可能使基层结构受到很大的损伤。这种结构对水的影响敏感，在长期浸水条件下，板体结构也会逐渐破坏。这种结果明显反映为路面弯沉并不随龄期的增长不断减小，行车道的弯沉增加比超车道要大得多。而一旦沥青路面开始出现破损，随着水的进入，弯沉又将迅速增大，并导致结构性破损。现在许多高速公路竣工验收阶段的弯沉很小，以后逐步变大。许多路面在损坏初期开挖可见基层往往是完好的，弯沉并不大；在路面损坏后开挖，基层结构却可能已经松散，说明除了少数确实是因为基层施工不好的原因外，大部分基层发生结构性损坏，是发生在沥青路面破损以后。

2.4 对重载车敏感性大

半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大轴载敏感性。超载车对半刚性基层沥青路面的危害要远大于对柔性基层沥青路面的危害，对路面的损伤也大得多。柔性基层确有其无可比拟的优点，但就其造价来说并不是我们目前的经济能力所能承受的，尤其是在西部地区。且即便采用了柔性基层沥青路面也存在其它问题。因而要有一个对半刚性基层沥青路面的再认识和对柔性基层沥青路面的研究和熟悉的过程。

3我国高等级公路路面的发展前景

综合国际上沥青路面结构形式的实际情况，在高速公路重交通道路上最常用的是全厚式沥青路面、柔性基层沥青路面及混合式基层沥青路面。基于我国的实际情况，全厚式路面的沥青层要求很厚，价格较高，短期内在我国应用还现实不了。但目前我们能做的就是尽可能的解决半刚性基层在使用中存在的问题，从而改善我国高等级路面的现状。目前部分研究表明设ATPB可明显提高半刚性基层沥青路面结构疲劳寿命，降低裂缝尖端的应力集中，具有延缓和抑制半刚性基层裂缝向沥青面层扩展的作用。如果半刚性基层沥青路面结构能解决基层开裂、结构水损坏和车辙等问题是完全可以成为长寿命路面结构的，因此改进和提高半刚性基层沥青路面结构的长期使用性能是当务之急。发展混合式基层沥青路面在半刚性基层上加铺排水式沥青稳定碎石或级配碎石可有效防止反射裂缝和有利于排水。对半刚性基层，从选择材料本身和配合比设计入手，尽量配备既能满足抗压强度的要求、又能适当降低半刚性基层的弯拉模量，以降底其收缩开裂性能，提高其抗弯拉强度。

4总结

综上所述，针对我国高等级公路路面结构目前存在的问题，我们并不能对半刚性基层沥青路面全盘否定，但是需要认真总结和吸取国内外成功的经验与失败的教训。结合我国的具体情况，完善它的设计与应用，明确它的适用范围，重新认识和分析它的优缺点，并不是要全盘否定这种结构，而是为了扬长避短，最大限度地减少半刚性基层沥青路面早期损坏，延长沥青路面的使用寿命。

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