浙江省高速公路瀝青路面主要典型結構組合的分析與研究

洪淵

摘要：通過對浙江省近期建設的高速公路瀝青路面結構進行調查分析，并以現行規范為依據，結合我省的交通荷載、自然環境、現有材料以及施工水平等要素，總結提出適合當前浙江省高速公路瀝青路面的主要典型結構組合，為高速公路瀝青路面的建設提供理論支撐和參考依據。

【關鍵詞】高速公路;瀝青路面;結構組合

浙江省高速公路網絡發達，根據《浙江省高速公路建設規劃（2003-2020）》，浙江省高速公路路網總體布局為“兩縱、兩橫、十八連、三繞、三通道”，到2020年總規劃建成里程4800公里。截止2018年底，浙江省建成高速公路總里程達到4421公里。瀝青路面是我省高速公路的最主要的路面類型。因交通量增長、超載重載運輸、結構設計不合理，瀝青路面早期破壞現象較為普遍。因此，對現有瀝青路面結構進行分析并提出切合實際的典型結構組合是十分有必要的。

1.瀝青路面結構

路面結構層由面層、基層、底基層和必要的功能層組合而成。瀝青面層通常采用不同材料分層鋪筑，分表面層、中面層和下面層。

基層分為基層和底基層。基層按材料類型可分為四類，即無機結合料穩定類、粒料類、瀝青結合料類、水泥混凝土。底基層按材料類型可分為無機結合料穩定類底基層、粒料類底基層、無底基層。

設計階段需根據交通荷載等級和路基狀況等因素，結合路面材料特性和結構特性，合理選擇路面結構類型后進行結構組合，并進行厚度設計和結構驗算。

2.我省高速公路瀝青路面結構的分析與研究

2.1我省高速公路瀝青路面結構調查

本文對浙江省近期建設的高速公路瀝青路面結構進行了調查和統計，見表1。

綜合表1和《高等級公路瀝青路面設計規范》DB33/T 896-2013“表6-3”進行分析，浙江省早期建設的高速公路面層材料以AC /AK混合料類型為主，且中下面層采用普通瀝青，厚度也相對較薄，瀝青面層厚度為15～17cm;基層、底基層為二灰碎石或水泥穩定碎石。

2007年以后建設的高速公路基層材料以水泥穩定碎石為主，瀝青面層厚度一般為18cm。面層材料以AC-C型混合料為主，上面層為4cm AC-13C，部分路段為4cm SMA-13，中面層為6cm AC-20C，部分路段為6cmSUP-20，表面層、中面層均為改性瀝青;下面層為8cm普通瀝青AC-25C，部分路段為8cm普通瀝青SUP-25。

2011年后設計建設的高速公路，表面層AC-C型逐步向SMA轉變，并且上、中面層都采用SBS改性瀝青，中、下面層采用美國Superpave密級配混合料設計方法對各層混合料級配進行改善;在材料設計與施工工藝（如振動成型）上改善了水泥穩定碎石基層的使用性能。

2.2我省高速公路瀝青路面結構分析

2.2.1路面面層結構分析。我省高速公路瀝青路面面層的材料類型，主要以AC面層、SMA面層、Sup面層為主。

（1）密級配瀝青混合料面層（AC面層）。AC型密級配瀝青混合料是按密實級配原理設計組成的，級配曲線平緩連續，以級配中值作為典型級配，各種粒徑顆粒的礦料與瀝青結合料拌合而成，設計空隙率較小（對不同交通及氣候情況、層位可作適當調整）的密實式瀝青混凝土混合料（以AC表示）和密實式瀝青穩定碎石混合料（以ATB表示）。按關鍵性篩孔通過率的不同又可分為細型C型、粗型F型密級配瀝青混合料。AC-C型是瀝青混凝土中應用最廣泛的混合料。浙江省早期建成的高速公路大都采用AC型瀝青混合料，其抗水損害性能比較好，但壓實后骨料呈懸浮形態、不嵌擠，多年的工程經驗也證明該類混合料抗永久變形的能力相對較差，車轍、推移病害較為頻繁，并且當作為表面層使用時，其抗滑性能較差。

（2）瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA面層）。SMA混合料是由瀝青、礦粉、纖維穩定劑及少量的細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。SMA路面嵌擠均勻，表現出良好的路用性能，在浙江省高速公路特重、重荷載等級的瀝青路面中應用較為廣泛，但要相應增加工程投資，與AC-C型相比造價需提高20%以上。SMA的主要優點是高溫穩定性較好，抗車轍能力強;有較好的低溫抗裂性能;較好的耐久性。SMA結構可延長路面使用壽命，雖然初期投資有所增加，但后期養護費用較低，長期看來具有較好的經濟效益。

（3）Superpave高性能瀝青混合料（Sup面層）。Superpave是Superior Performing Asphalt Pavements的縮寫詞，Superpave是一個內容廣泛的瀝青混合料設計和分析體系，也是美國公路戰略研究計劃（SHRP）的一個研究成果。其優點是：抗車轍能力強;具有良好的密實性，能夠有效防止和減少水損害;有較好的抗滑構造深度，抗滑能力較強。

Sup路面和傳統的AC路面相比，其粗集料和細集料少，中間集料多，因而均勻性好，混合料更趨嵌擠，骨架性好，具有較好的高溫穩定性和抗水損害性能，可以解決瀝青路面早期破壞的現象，其施工造價與AC-C型混合料相當。

2.2.2路面基層結構分析

（1）無機結合料穩定類基層。無機結合料穩定基層主要是采用無機結合料（如水泥、石灰或工業廢渣等）對各種粉碎或原裝松散的土、碎石作穩定處理的基層結構。

目前，我省的高速公路瀝青路面基層主要以水泥穩定碎石混合料為主。該類基層瀝青路面整體剛度較強，因此瀝青面層可適當減薄，其主要缺點是本身的收縮裂縫難以避免，易造成瀝青路面的水損害。

（2）瀝青結合料類基層。瀝青結合料類基層材料類型主要有密級配瀝青碎石、半開級配瀝青碎石和開級配瀝青碎石，通常適用于極重、特重和重交通荷載等級的基層。

我省主要以密級配瀝青碎石（ATB）修筑路面基層，由于其力學特性與瀝青面層一樣都屬于柔性結構，對應力、應變傳遞比較順利，且結構材料均為有級配的顆粒狀材料，所以排水通暢，路面結構不易受水損壞。由于基層本身剛度較低，瀝青面層將承受更多的荷載彎矩，在同等交通荷載作用下，瀝青面層通常需采用較厚的結構層，導致工程造價明顯增加。

3 .浙江省高速公路瀝青路面典型結構分析

3.1地方規范對典型結構的解讀

我省的高速公路瀝青路面典型結構主要有半剛性基層（新規范定義為無機結合料穩定類基層）、剛柔組合基層瀝青路面兩種類型[2]，無機結合料類穩定基層瀝青路面是我省最主要的路面結構形式。地標規范要求高速公路瀝青路面面層總厚度不小于180mm，表面層宜采用AC-13C，重、特重交通路段優先選用SMA-13;中、下面層可采用AC-20C、AC-25C，重、特重交通路段宜選用Sup-20、Sup-25，并要求表面層、中面層均采用改性瀝青。

我省采用的無機結合料類穩定基層以水泥穩定碎石混合料為主。為了減少水泥穩定碎石基層的收縮開裂，進一步提高基層、路面的使用性能和使用壽命，我省規范要求2011年之后的高速公路設計和施工，水穩基層需采用振動成型法控制級配，提高強度和抗裂性。

3.2我省高速公路瀝青路面主要典型結構組合

結合表1可知，我省高速公路瀝青路面典型結構組合為水泥穩定碎石基層，瀝青面層厚度均為18cm，表面層為AC-13C或SMA-13，中、下面層為AC-20C、AC-25C或Sup-20、Sup-25，表面層及中面層均采用了SBS改性瀝青;水泥穩定碎石基層及底基層總厚度在50～60cm之間，通常采用低劑量水泥及高劑量水泥各一層。

結合調查數據，我省的高速公路交通荷載等級主要以特重、重為主，對標規范，本文提出高速公路瀝青路面主要的典型結構組合形式：面層厚度18cm，表面層采用4cmSMA-13 結構，中面層、下面層采用Superpave結構，即6cmSup-20、8cmSup-25，表面層、中面層均采用SBS改性瀝青;基層和底基層為水泥穩定碎石混合料，采用骨架密實型結構，振動成型法施工，建議低劑量3.5%水穩、高劑量5%水穩各一層，厚度分別為18～20cm和34～36cm。

4.結束語

通過調查數據，結合規范要求和我省實際情況，提出主要的典型結構組合形式為：面層為4cmSMA-13，6cmSup-20，8cmSup-25，表面層、中面層均采用SBS改性瀝青;基層、底基層為水泥穩定碎石混合料，路面結構總厚度在72cm左右。路面結構各結構層的厚度，仍需進一步結合軟件（好路網）進行結構驗算，合理取值。

【參考文獻】

[1]黃曉明.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2014

[2]吳光妃.高速公路三種典型路面結構的工程造價對比分析[J].交通世界，2017，14（5）：121，123

[3]湯雄.Superpave在甘肅高速公路瀝青路面中的研究與應用[D].重慶：重慶交通大學，2012