華南地區半剛性基層瀝青路面結構優化研究

褚麗晶　劉意恒

摘 要：半剛性基層瀝青路面是華南地區應用最普遍的路面結構類型。文章通過分析華南地區高溫多雨的環境條件下半剛性基層瀝青路面的病害成因及預防措施，提出了相應的瀝青路面結構優化方案，以提高路面整體的抗車轍性能和水穩定性。

關鍵詞：華南地區；半剛性基層；瀝青路面；結構優化

引言

我國華南地區在公路自然區劃中包括東南濕熱區中的Ⅳ6武夷南嶺山地過濕區、Ⅳ7華南沿海臺風區、Ⅳ7b海南島西部潤干副區等，是我國最濕熱的地區，顯著特征是高溫多雨，年平均氣溫22℃左右，年降水量達1400～2000mm。

由于半剛性基層瀝青路面對高溫和水分較為敏感，易產生車轍等高溫病害和下陷、坑洞等水損害，因而在高溫多雨的華南地區，通過對半剛性基層瀝青路面結構的優化提高路面的抗車轍性能和水穩性，是一個值得研究的課題。

1 華南地區常見的半剛性基層瀝青路面結構形式

半剛性基層具有承載能力高、抗變形能力強等優點，工程材料易得，在我國的道路建設中運用范圍較廣。半剛性基層瀝青路面作為我國目前道路常見的結構形式，其特點是“強基薄面”，強度高，經濟性好，在華南地區的城市道路中應用廣泛。在對華南地區城市道路中的半剛性基層瀝青路面結構形式進行調查后，總結為下表。

2 高溫條件下的半剛性基層瀝青路面結構設計

2.1 高溫條件下半剛性基層瀝青路面的損壞及預防

瀝青混合料具有粘彈性性質，高溫時其強度和剛度均會降低，當瀝青路面內部由荷載產生的剪切應力大于瀝青混合料的抗剪強度時，路面會產生材料失穩的流動變形，變形的累積導致失穩型車轍的產生。在高溫的華南地區，瀝青路面車轍類損壞是影響行車舒適性及行車安全的突出問題。半剛性基層瀝青路面車轍的預防措施有：

（1）優化瀝青性能 眾多相關因素中，無疑瀝青的性能是影響瀝青混合料抗車轍能力最顯著的因素之一。添加SBS、SBR、EVA、PE等各類改性劑以改進瀝青性能從而提高道路的抗車轍能力是目前常見的措施[1]。肇慶市鼎湖區民樂大道采用SBS改性瀝青提高瀝青混合料的高溫穩定性，有效減少了車轍等病害。

（2）優化瀝青混合料 華南地區的城市道路瀝青路面常用的材料有密級配瀝青混凝土混合料（AC）和瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）。其他如開級配抗滑磨耗層（OGFC）及大粒徑瀝青混合料（LSAM）也開始廣泛地應用。廣州市珠江新城華夏路、金穗路等道路在廣州亞運前的大修時采用了4cm SMA-13+5cm AC-20C的面層結構，路面經過五年的大交通量運行，基本上沒有出現車轍等病害。

（3）優化基層形式 經調查，我國有部分道路采用了瀝青穩定碎石基層+半剛性基層組成的混合式基層，同時增加瀝青面層厚度后，明顯降低了半剛性基層的疲勞應力水平和層間的剪切應力，從而提高了瀝青路面整體的抗車轍能力。

2.2 高溫條件下半剛性基層瀝青路面結構優化

方案一：優化瀝青性能及瀝青混合料 本方案的特點是瀝青面層使用改性材料，面層厚度和基層材料保持不變。對于城市主干路和次干路，瀝青面層總厚度為14～18cm，對于城市支路，瀝青面層總厚度為7～10cm，面層均可采用改性瀝青混合料，以此提高路面的抗車轍能力。

方案二：優化基層形式 本方案的特點是面層與基層之間增加瀝青碎石過渡層，面層材料和厚度保持不變。對于城市主干路和次干路，瀝青面層總厚度為14～18cm，在面層和基層間增加15～20cm的瀝青碎石過渡層，對于城市支路，瀝青面層總厚度為7～10cm，在面層和基層間增加10～15cm的瀝青碎石過渡層，提高路面整體的抗車轍性能。

3 多雨條件下的半剛性基層瀝青路面結構設計

3.1 多雨條件下半剛性基層瀝青路面損壞及預防

瀝青的粘結作用和集料間的骨架作用是瀝青混合料形成強度的兩個原因。當水分通過瀝青混合料空隙進入路面結構內部并滯留，不但會造成瀝青粘結力喪失，還會在交通荷載作用下使基層頂面的水分產生動水壓力，將基層頂部細集料以白漿的形態唧出路表，導致瀝青面層產生網裂和下陷，繼而產生坑洞等病害。華南地區降水量高、降水頻率大，松散、坑洞等水損壞是華南地區半剛性基層瀝青路面較為常見的病害。預防路面水損壞的主要措施是減少水分進入路面結構和將已進入的水及時排出。

（1）設置防水層 在上面層和中面層之間設置SBS改性瀝青粘結防水層。SBS改性瀝青碎石在高溫碾壓后會在上面層的下部形成富油瀝青層，同時防水層下部產生一層瀝青薄膜，兩者共同形成粘結防水層[2]。在廣西百色蓮塘組團的部分道路設置防水層后，明顯降低了瀝青路面的滲透性。

（2）改善瀝青混合料 大孔隙開級配瀝青磨耗層（OGFC）的空隙率能達到18%以上，混合料的空隙相互連通，結構排水能力較強。華南地區的OGFC路面已經實施了不少，不但路面的透水性能好，抗滑性能也得到提升。

（3）采用排水基層 在瀝青路面結構中設置多空隙的瀝青穩定碎石排水層（ATPB），可以使滲入結構層的水迅速排出，減輕水損害的發生。汕頭市中山西路工程中用10cm ATPB代替7cm AC-25瀝青混凝土下面層，檢測結果表明瀝青路面結構滲透能力得到了明顯提高，改善了排水能力。

3.2 多雨條件下半剛性基層瀝青路面結構優化

霧封層是在瀝青面層上噴灑的一種高滲透性高分子改良乳化瀝青，形成的防水層可以減少路面的水破壞。在對華南地區半剛性基層瀝青路面進行結構優化時，均引入了霧封層來改善路面的抗水損壞能力，文章不再作為單獨方案來論述。

方案一：優化基層材料。本方案的特點是不改變面層的結構和厚度，僅對基層材料進行優化。基層采用骨架密實結構的水泥穩定碎石或骨架孔隙結構的水泥穩定碎石，前者可以顯著提高基層強度，后者則能改善基層的排水性能。

方案二：優化面層材料。本方案的特點是保持路面結構的厚度不變，使用改性材料以提高路面整體的水穩定性。對于城市主干路和次干路，瀝青面層總厚度為14～18cm，對于城市支路，瀝青面層總厚度為7～10cm，上面層均采用OGFC混合料，基層材料采用骨架孔隙結構的水泥穩定碎石。

4 結束語

半剛性基層材料具有一定的環境適用性，在高溫條件下，半剛性基層瀝青路面易出現車轍損壞，需對瀝青性能和瀝青混合料進行優化調整，增加瀝青碎石過渡層，提高路面整體的抗車轍性能；在多雨條件下，半剛性基層瀝青路面易出現松散、坑洞等水損壞，需對基層材料進行優化提升，提高基層的強度或改善其排水性能，或采用大孔隙開級配瀝青磨耗層，提高路面整體的水穩定性。

華南地區還有一些其他特殊的氣候、交通特征，同時也有一些如水泥混凝土路面等應用較為廣泛的路面結構類型，在以后的研究中，應注意對其一一分析，總結各種條件下不同路面類型的結構優化方案，提高華南地區道路的耐久性、舒適性和安全性。

參考文獻

[1]邱志雄，李晉峰，盧輝，等.高模量改性瀝青在長陡坡瀝青路面中的應用[J].中外公路，2006，26（3）：105-107.

[2]Huang B S，Shu X，Qiao D and Shen J A. Laboratory evaluation of moisture susceptibility of hot-mix asphalt containing cementitious fillers[J].Journal of Matierials in Civil Engineering，2010，22（7）： 667-673.

作者簡介：褚麗晶（1983，2-），現工作于廣州市城市規劃勘測設計研究院，路橋工程工程師。