浙江省高速公路沥青路面主要典型结构组合的分析与研究

洪渊

摘要：通过对浙江省近期建设的高速公路沥青路面结构进行调查分析，并以现行规范为依据，结合我省的交通荷载、自然环境、现有材料以及施工水平等要素，总结提出适合当前浙江省高速公路沥青路面的主要典型结构组合，为高速公路沥青路面的建设提供理论支撑和参考依据。

【关键词】高速公路;沥青路面;结构组合

浙江省高速公路网络发达，根据《浙江省高速公路建设规划（2003-2020）》，浙江省高速公路路网总体布局为“两纵、两横、十八连、三绕、三通道”，到2020年总规划建成里程4800公里。截止2018年底，浙江省建成高速公路总里程达到4421公里。沥青路面是我省高速公路的最主要的路面类型。因交通量增长、超载重载运输、结构设计不合理，沥青路面早期破坏现象较为普遍。因此，对现有沥青路面结构进行分析并提出切合实际的典型结构组合是十分有必要的。

1.沥青路面结构

路面结构层由面层、基层、底基层和必要的功能层组合而成。沥青面层通常采用不同材料分层铺筑，分表面层、中面层和下面层。

基层分为基层和底基层。基层按材料类型可分为四类，即无机结合料稳定类、粒料类、沥青结合料类、水泥混凝土。底基层按材料类型可分为无机结合料稳定类底基层、粒料类底基层、无底基层。

设计阶段需根据交通荷载等级和路基状况等因素，结合路面材料特性和结构特性，合理选择路面结构类型后进行结构组合，并进行厚度设计和结构验算。

2.我省高速公路沥青路面结构的分析与研究

2.1我省高速公路沥青路面结构调查

本文对浙江省近期建设的高速公路沥青路面结构进行了调查和统计，见表1。

综合表1和《高等级公路沥青路面设计规范》DB33/T 896-2013“表6-3”进行分析，浙江省早期建设的高速公路面层材料以AC /AK混合料类型为主，且中下面层采用普通沥青，厚度也相对较薄，沥青面层厚度为15～17cm;基层、底基层为二灰碎石或水泥稳定碎石。

2007年以后建设的高速公路基层材料以水泥稳定碎石为主，沥青面层厚度一般为18cm。面层材料以AC-C型混合料为主，上面层为4cm AC-13C，部分路段为4cm SMA-13，中面层为6cm AC-20C，部分路段为6cmSUP-20，表面层、中面层均为改性沥青;下面层为8cm普通沥青AC-25C，部分路段为8cm普通沥青SUP-25。

2011年后设计建设的高速公路，表面层AC-C型逐步向SMA转变，并且上、中面层都采用SBS改性沥青，中、下面层采用美国Superpave密级配混合料设计方法对各层混合料级配进行改善;在材料设计与施工工艺（如振动成型）上改善了水泥稳定碎石基层的使用性能。

2.2我省高速公路沥青路面结构分析

2.2.1路面面层结构分析。我省高速公路沥青路面面层的材料类型，主要以AC面层、SMA面层、Sup面层为主。

（1）密级配沥青混合料面层（AC面层）。AC型密级配沥青混合料是按密实级配原理设计组成的，级配曲线平缓连续，以级配中值作为典型级配，各种粒径颗粒的矿料与沥青结合料拌合而成，设计空隙率较小（对不同交通及气候情况、层位可作适当调整）的密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示）。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型C型、粗型F型密级配沥青混合料。AC-C型是沥青混凝土中应用最广泛的混合料。浙江省早期建成的高速公路大都采用AC型沥青混合料，其抗水损害性能比较好，但压实后骨料呈悬浮形态、不嵌挤，多年的工程经验也证明该类混合料抗永久变形的能力相对较差，车辙、推移病害较为频繁，并且当作为表面层使用时，其抗滑性能较差。

（2）沥青玛蹄脂碎石混合料面层（SMA面层）。SMA混合料是由沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。SMA路面嵌挤均匀，表现出良好的路用性能，在浙江省高速公路特重、重荷載等级的沥青路面中应用较为广泛，但要相应增加工程投资，与AC-C型相比造价需提高20%以上。SMA的主要优点是高温稳定性较好，抗车辙能力强;有较好的低温抗裂性能;较好的耐久性。SMA结构可延长路面使用寿命，虽然初期投资有所增加，但后期养护费用较低，长期看来具有较好的经济效益。

（3）Superpave高性能沥青混合料（Sup面层）。Superpave是Superior Performing Asphalt Pavements的缩写词，Superpave是一个内容广泛的沥青混合料设计和分析体系，也是美国公路战略研究计划（SHRP）的一个研究成果。其优点是：抗车辙能力强;具有良好的密实性，能够有效防止和减少水损害;有较好的抗滑构造深度，抗滑能力较强。

Sup路面和传统的AC路面相比，其粗集料和细集料少，中间集料多，因而均匀性好，混合料更趋嵌挤，骨架性好，具有较好的高温稳定性和抗水损害性能，可以解决沥青路面早期破坏的现象，其施工造价与AC-C型混合料相当。

2.2.2路面基层结构分析

（1）无机结合料稳定类基层。无机结合料稳定基层主要是采用无机结合料（如水泥、石灰或工业废渣等）对各种粉碎或原装松散的土、碎石作稳定处理的基层结构。

目前，我省的高速公路沥青路面基层主要以水泥稳定碎石混合料为主。该类基层沥青路面整体刚度较强，因此沥青面层可适当减薄，其主要缺点是本身的收缩裂缝难以避免，易造成沥青路面的水损害。

（2）沥青结合料类基层。沥青结合料类基层材料类型主要有密级配沥青碎石、半开级配沥青碎石和开级配沥青碎石，通常适用于极重、特重和重交通荷载等级的基层。

我省主要以密级配沥青碎石（ATB）修筑路面基层，由于其力学特性与沥青面层一样都属于柔性结构，对应力、应变传递比较顺利，且结构材料均为有级配的颗粒状材料，所以排水通畅，路面结构不易受水损坏。由于基层本身刚度较低，沥青面层将承受更多的荷载弯矩，在同等交通荷载作用下，沥青面层通常需采用较厚的结构层，导致工程造价明显增加。

3 .浙江省高速公路瀝青路面典型结构分析

3.1地方规范对典型结构的解读

我省的高速公路沥青路面典型结构主要有半刚性基层（新规范定义为无机结合料稳定类基层）、刚柔组合基层沥青路面两种类型[2]，无机结合料类稳定基层沥青路面是我省最主要的路面结构形式。地标规范要求高速公路沥青路面面层总厚度不小于180mm，表面层宜采用AC-13C，重、特重交通路段优先选用SMA-13;中、下面层可采用AC-20C、AC-25C，重、特重交通路段宜选用Sup-20、Sup-25，并要求表面层、中面层均采用改性沥青。

我省采用的无机结合料类稳定基层以水泥稳定碎石混合料为主。为了减少水泥稳定碎石基层的收缩开裂，进一步提高基层、路面的使用性能和使用寿命，我省规范要求2011年之后的高速公路设计和施工，水稳基层需采用振动成型法控制级配，提高强度和抗裂性。

3.2我省高速公路沥青路面主要典型结构组合

结合表1可知，我省高速公路沥青路面典型结构组合为水泥稳定碎石基层，沥青面层厚度均为18cm，表面层为AC-13C或SMA-13，中、下面层为AC-20C、AC-25C或Sup-20、Sup-25，表面层及中面层均采用了SBS改性沥青;水泥稳定碎石基层及底基层总厚度在50～60cm之间，通常采用低剂量水泥及高剂量水泥各一层。

结合调查数据，我省的高速公路交通荷载等级主要以特重、重为主，对标规范，本文提出高速公路沥青路面主要的典型结构组合形式：面层厚度18cm，表面层采用4cmSMA-13 结构，中面层、下面层采用Superpave结构，即6cmSup-20、8cmSup-25，表面层、中面层均采用SBS改性沥青;基层和底基层为水泥稳定碎石混合料，采用骨架密实型结构，振动成型法施工，建议低剂量3.5%水稳、高剂量5%水稳各一层，厚度分别为18～20cm和34～36cm。

4.结束语

通过调查数据，结合规范要求和我省实际情况，提出主要的典型结构组合形式为：面层为4cmSMA-13，6cmSup-20，8cmSup-25，表面层、中面层均采用SBS改性沥青;基层、底基层为水泥稳定碎石混合料，路面结构总厚度在72cm左右。路面结构各结构层的厚度，仍需进一步结合软件（好路网）进行结构验算，合理取值。

【参考文献】

[1]黄晓明.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2014

[2]吴光妃.高速公路三种典型路面结构的工程造价对比分析[J].交通世界，2017，14（5）：121，123

[3]汤雄.Superpave在甘肃高速公路沥青路面中的研究与应用[D].重庆：重庆交通大学，2012