柔性基层沥青路面文献综述

张兆征

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

0 前言

截至2015年末，我国高速公路里程已达到12万公里[1]，其中大部分的高速公路的结构形式是半刚性基层沥青路面，这种沥青路面虽然承载力高、造价低等优点但随着交通量的增加，高速公路沥青路面的破坏也越来越严重使得高速公路的安全性以及使用寿命大大减小，半刚性基层的缺点也越来越凸显出来。

我国在“七五”到“八五”期间，通过大量的实验研究，提出了半刚性基层的结构形式、材料的组合设计以及施工方法和施工工艺，由于它的种种有点，使得它在我国迅速得到广泛应用，目前我国大部分的高等级公路都是这种结构形式。

国内的一些学者也对柔性基层沥青路面进行了一些初期探索并取得了一些成功的实例，比如京津唐高数公路采取的就是柔性基层沥青路面，它的下面层采用的是12厘米厚的ATB-40。尽管如此由于我国对柔性基层缺乏系统的研究，对柔性基层沥青路面的路面厚度、可适用条件以及设计指标等相关的内容缺乏相应的研究，所以制约了柔性基层沥青路面在我国的发展。与此相反，柔性基层沥青路面在国外被大量采用，尤其是重型交通更多地采用柔性基层，而中轻交通采用的是我国常用的半刚性基层。大量的路况调查也表明柔性基层沥青路面的使用状况优于半刚性基层沥青路面。

1 国外柔性基层沥青路面使用和研究现状

从世界各国的范围来看，最早使用沥青路面的国家是美国。从二十世纪四十年代起，美、英各国就凭借足尺实验路等各种有效方法，对沥青路面的各种类型的基层的性能特点进行了测试研究，通过对比发现柔性基层沥青路面的各方面性能要优于其他类型的沥青路面，故将柔性基层沥青路面作为高等级路面的主要结构形式。美国LTTP通过对不同的路面基层、底基层的数量进行统计表明柔性路基沥青路面是沥青路面的主要结构形式。

七十年代后，日本的高速公路绝大部分采用的是沥青厚度较大的路青路面，也就是10厘米的沥青混凝土面层以及8到15厘米的沥青稳定碎石基层并且在沥青稳定碎石基层。

德国现在的沥青路面结构一般以柔性结构为主，沥青路面一般都采用适量厚度的沥青稳定碎石基层并且沥青层较厚。路面结构的基层不允许使用半刚性材料，半刚性材料只能统一作为厚度15厘米的底基层。

俄罗斯的底基层一般采用半刚性材料例如级配碎石，基层很少采用半刚性材料。俄罗斯的路面结构一般为5厘米的细粒式混凝土、10厘米的粗粒式混凝土、50到90厘米的级配碎石以及25厘米的高炉废弃矿渣。

总而言之，从世界各国的高等级公路的路面结构来看，主要以柔性基层沥青路面为主，高等级路面对基层的要求较高，故一般使用沥青稳定碎石作上基层。从国外的使用经验来看，柔性基层沥青路面的使用效果要好很多。根据 LTTP DPS-6 （FHWA-RD-00-165）的数据来看，绝大部分的柔性基层沥青路面都能够使用15以上才需要去维修并且很多柔性基层沥青路面过了20多年才出现损坏。这与我国的沥青路面形成强烈地对比。

大概的讲，国外沥青路面的设计方法可以概括为两大设计方法，其中一种为古典法-经验法另外一种为力学经验法

经验法是指通过大量的实践实验来进行科学的系统的综合分析，它在实质上是属于归纳法这一范畴。AASHTO可以说是经验法设计的典型代表，通过科学的方法建立了路面的情况和PSI之间的关系[8]。力学经验法当中的主要参数来自力学的计算，而计算的核心方程来自于大量的实践实验得到的数据的分析。在同时期的基于力学分析的各种方法中，Shell和AI设计法使其中的典型代表。Shell法的设计过程相对简单，比较容易操作，但它做的模型假设与实际情况不符并且这种方法依赖于力学的发展。

2 国内柔性基层沥青路面使用和研究现状

由于我国的高等级公路大多采用半刚性基层，通过对半刚性基层沥青路面的破坏情况进行分析后，我国的研究人员重新意识到柔性基层的优势。

我国采用柔性基层的道路比较少，但从这些道路的使用情况来看，采用柔性基层的道路经过长时间的使用人能保持良好的通行状况。这些实践经验为我国解决有半刚性基层沥青路面带来的问题提供了有力的解决方案。

我国现行的沥青路面设计是将各种各样不同的轴载按照公式标准轴载（100KN），但是再进行换算以及分析时，考虑的因素不全面故而换算的结果依旧不准确[3]。

我国虽然起步较晚，但也对柔性基层材料有相应的研究，主要的研究内容是沥青碎石类材料，由于国内外气温、交通量等实际情况不同，所以不能照抄，我国在外国的研究基础上进行研究并取得了成果。东南大学的杨群教授提出了沥青稳定基层的设计标准以及标准，并对其影响的各方面因素进行了讨论与研究，提出了沥青稳定基层混合料的设计方法。长安大学的袁宏伟教授提出了沥青稳定基层的设计方法以及施工方法，并且通过实践证明了沥青稳定基层的低温抗裂性要优于半刚性基层。

最近几年来，柔性基层的重要性越来越凸显出来，而级配碎石作为柔性基层的常用材料，其相关研究也在进行着。我国的沥青路面设计规范之中的关于级配碎石的相关参数由于是基于低等级道路和工艺的总结，所以该参数并不准确，因此制约了我国路面结构的发展。我国在使用级配碎石时，大多是将其使用于半刚性基层，于底基层的相关研究知之甚少。以后这方面可能会加大力度去研究。

综上所述，我国关于柔性基层的研究成果还相对较少，需要广大研究人员结合实际逐步加深我国柔性基层沥青路面的研究。

3 柔性沥青路面设计中存在的为题

我国国内常用的沥青公路设计方法是以弯沉值来作为指标的，这种单一性的指标只能反映沥青路面的部分特性，不能反应出沥青路面的结构上的多样性。尤其是对于柔性基层来说，荷载疲劳是其出现裂缝的的原因，而弯沉值不能反映出柔性基层沥青路面抗疲劳的能力。目前我国对沥青混合料疲劳的能力的影响因素及规律尚缺乏完善的研究，而沥青混合料的性能有直接影响着柔性基层沥青路面的使用寿命。故而应着手于沥青的抗疲劳能力进行研究。

目前，我国大量使用半刚性基层沥青路面已经凸显出许多问题，希望可以通过对柔性基层沥青路面的研究，为解决我国这一方面的问题提供一种思路与方向。

[1] 蒋建明,张立文,罗雪坤.基于弯沉等效的柔性基层沥青路面轴载换算原则[J].山西建筑. 2013(01)

[2]AASHTO. AASHTO Guide for Design of Pavement Structures.Washington,1993

[3] 杨群.高速公路沥青稳定基层结构与设计方法研究[D].南京：东南大学，2001