高沁高速公路长寿命沥青路面设计方案分析与比较

王文光

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

高沁高速公路长寿命沥青路面设计方案分析与比较

王文光

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

文章通过介绍长寿命路面的概念、结构特点及发展状况，结合产煤大省山西特重车道较多的特点，从设计理论、经济指标的角度对高沁高速公路长寿命路面的设计方法进行了探讨，分析了长寿命沥青路面与传统混凝土路面的结构形式及“费用-效益”之差。

长寿命路面结构；设计指标；结构设计；材料设计

随着山西省“十一五”规划关于高速公路计划通车5 000 km里程目标的实施，路面设计遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，并结合沿线气象、水文、工程地质条件及筑路材料分布等情况，沥青路面已在高等级公路上得到普遍使用。

结合交通量的迅速增长，原有的沥青路面结构已经不能满足高沁高速公路路面的长期使用要求。通过调查与总结沥青路面的经验与教训，在重、特重交通道路上，当设计使用寿命为50年时，若可以避免进行结构补强，减少道路维修和因维修带来的交通延迟，就可以大大地提高其效益，因而推荐使用长寿命沥青路面结构。

1 长寿命路面结构层拟定

为了直观了解路面结构层内拉应变沿路面结构深度方向的变化情况，绘制了轮隙中心处X，Y向拉应变沿路面结构深度方向的变化图，见图1。由图1可知，路面结构层内X、Y向拉应变除在上面层变化规律有所不同外，其变化趋势基本相近。沥青层内基本上都是先受压再受拉，深度越深,拉应变越大，在沥青层底部达到最大值，且Y向拉应变大于X向拉应变。

图1 X，Y向拉应变沿路面结构深度方向的变化

对沥青路面而言,沥青层底面的Y向拉应变是控制沥青面层不产生裂缝的重要指标。轮载作用范围内，沥青层底Y向拉应变三维分布见图2。

图2 沥青层底Y向拉应变三维分布

结合上述理论以及在法国、日本等发达国家较厚沥青层半刚性基层沥青路面具有的优良使用性能和中国京津塘（北京-天津-塘沽）高速公路、广深（广州-深圳）高速公路具有较厚沥青层的路面结构也取得了较好使用效果，认为较厚沥青层+半刚性基层的路面结构可达到较长的使用寿命，作为长寿命沥青路面基层具有可行性。对国外较厚沥青层的半刚性基层沥青路面进行调查发现，其沥青层厚一般为20～30 cm，而半刚性基层为15～50 cm。半柔性基层具有和半刚性基层一样的性能，因此半柔性长寿命沥青结构层厚度拟定在15～50 cm，据此拟定高沁高速路面结构，见表1。

采用BISAR310计算路面结构内应力，荷载为双圆均布荷载,按标准轴载100 kN、超载30%、50%和80%分别计算，计算点位于双圆荷载中心向下基层底，半刚性基层极限劈裂强度按规范取0.45 MPa。

2 常规沥青混凝土路面结构层

路面厚度是采用路面计算专用程序APDS97计算，采用多层弹性连续体系理论，在双圆均布荷载作用下，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标进行计算，对沥青路面面层和半刚性基层、底基层进行拉应力验算，并结合各结构层最小施工厚度进行适当的调整。

高平至沁水方向（特重交通）：上面层采用4 cm细粒式AC-13密级配SBS改性沥青混凝土，下面层采用6 cm中粒式密级配AC-20型沥青砼，基层采用12 cm粗粒式ATB-30型沥青碎石+38 cm水泥稳定碎石，底基层为20 cm水泥稳定碎石或30 cm综合稳定土；新乡至高平方向（重交通）：上面层采用4 cm细粒式AC-13密级配SBS改性沥青混凝土，中、下面层采用6 cm中粒式密级配AC-20型沥青砼，基层采用34 cm水泥稳定碎石，底基层为20cm水泥稳定碎石或30 cm综合稳定土。

3 两种路面结构经济分析

（1）初期造价。参考近年来高速公路建设中的材料价格及相关机械费用，长寿命试验路的初期造价较原设计路面结构高234.1 元 /m2。

（2）养护费用。原设计路面的设计年限为15年，假设使用期内，上面层更换3次，中间层更换2次，费用总计为52元/m2·年；而长寿命试验路设计年限为30年，磨耗层更换5次，抗剪切层更换3次，联结层铺更换1次，费用总计为44元/m2。

（3）残值。从工程经济分析的角度，按照初期建设费用的1/3考虑，则原设计路面结构的残值为164元/m2，长寿命路面结构为208 元 /m2。

4 小结

本论文通过全寿命技术与经济成本的分析方法，对普通半刚性路面的技术与经济成本进行分析对比，得出如下结论:

（1）两种不同方案均可满足高沁高速路面技术要求。

（2）从全寿命经济成本的角度看，修筑长寿命沥青路面更为经济。同样数额的投资，长寿命路面的使用年限比普通路面结构使用年限更长久。

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The Analysis and Comparison of Long-life Asphalt Pavement Design Program for Gaoqin Expressway

Wang Wenguang

This article introduces the concept，structural characteristics and development oflong-life pavement，combined with the features ofdrive more in heavycoal-producingprovince Shanxi，discusses the design method oflong-life pavement for Gaoqin Expresswayfrom the points ofdesign theory and economic indicators,and analyzes the structure form of long-life asphalt pavement and traditional concrete pavement and the result of“cost minus benefit”.

long-life pavement structure;design specification;structural design;material design

U416.217

A

1000-8136(2011)05-0064-02