浙江省高速公路瀝青路面主要典型結(jié)構(gòu)組合的分析與研究

洪淵

摘要：通過(guò)對(duì)浙江省近期建設(shè)的高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查分析，并以現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)，結(jié)合我省的交通荷載、自然環(huán)境、現(xiàn)有材料以及施工水平等要素，總結(jié)提出適合當(dāng)前浙江省高速公路瀝青路面的主要典型結(jié)構(gòu)組合，為高速公路瀝青路面的建設(shè)提供理論支撐和參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】高速公路;瀝青路面;結(jié)構(gòu)組合

浙江省高速公路網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，根據(jù)《浙江省高速公路建設(shè)規(guī)劃（2003-2020）》，浙江省高速公路路網(wǎng)總體布局為“兩縱、兩橫、十八連、三繞、三通道”，到2020年總規(guī)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(dá)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(zhǎng)、超載重載運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，瀝青路面早期破壞現(xiàn)象較為普遍。因此，對(duì)現(xiàn)有瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并提出切合實(shí)際的典型結(jié)構(gòu)組合是十分有必要的。

1.瀝青路面結(jié)構(gòu)

路面結(jié)構(gòu)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?；鶎影床牧项愋涂煞譃樗念?，即無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類、粒料類、瀝青結(jié)合料類、水泥混凝土。底基層按材料類型可分為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類底基層、粒料類底基層、無(wú)底基層。

設(shè)計(jì)階段需根據(jù)交通荷載等級(jí)和路基狀況等因素，結(jié)合路面材料特性和結(jié)構(gòu)特性，合理選擇路面結(jié)構(gòu)類型后進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合，并進(jìn)行厚度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

2.我省高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)的分析與研究

2.1我省高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)調(diào)查

本文對(duì)浙江省近期建設(shè)的高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

綜合表1和《高等級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》DB33/T 896-2013“表6-3”進(jìn)行分析，浙江省早期建設(shè)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(duì)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(wěn)定碎石。

2007年以后建設(shè)的高速公路基層材料以水泥穩(wěn)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(shè)計(jì)建設(shè)的高速公路，表面層AC-C型逐步向SMA轉(zhuǎn)變，并且上、中面層都采用SBS改性瀝青，中、下面層采用美國(guó)Superpave密級(jí)配混合料設(shè)計(jì)方法對(duì)各層混合料級(jí)配進(jìn)行改善;在材料設(shè)計(jì)與施工工藝（如振動(dòng)成型）上改善了水泥穩(wěn)定碎石基層的使用性能。

2.2我省高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)分析

2.2.1路面面層結(jié)構(gòu)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(jí)配瀝青混合料面層（AC面層）。AC型密級(jí)配瀝青混合料是按密實(shí)級(jí)配原理設(shè)計(jì)組成的，級(jí)配曲線平緩連續(xù)，以級(jí)配中值作為典型級(jí)配，各種粒徑顆粒的礦料與瀝青結(jié)合料拌合而成，設(shè)計(jì)空隙率較?。▽?duì)不同交通及氣候情況、層位可作適當(dāng)調(diào)整）的密實(shí)式瀝青混凝土混合料（以AC表示）和密實(shí)式瀝青穩(wěn)定碎石混合料（以ATB表示）。按關(guān)鍵性篩孔通過(guò)率的不同又可分為細(xì)型C型、粗型F型密級(jí)配瀝青混合料。AC-C型是瀝青混凝土中應(yīng)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(shí)后骨料呈懸浮形態(tài)、不嵌擠，多年的工程經(jīng)驗(yàn)也證明該類混合料抗永久變形的能力相對(duì)較差，車(chē)轍、推移病害較為頻繁，并且當(dāng)作為表面層使用時(shí)，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(wěn)定劑及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級(jí)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(xiàn)出良好的路用性能，在浙江省高速公路特重、重荷載等級(jí)的瀝青路面中應(yīng)用較為廣泛，但要相應(yīng)增加工程投資，與AC-C型相比造價(jià)需提高20%以上。SMA的主要優(yōu)點(diǎn)是高溫穩(wěn)定性較好，抗車(chē)轍能力強(qiáng);有較好的低溫抗裂性能;較好的耐久性。SMA結(jié)構(gòu)可延長(zhǎng)路面使用壽命，雖然初期投資有所增加，但后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，長(zhǎng)期看來(lái)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）Superpave高性能瀝青混合料（Sup面層）。Superpave是Superior Performing Asphalt Pavements的縮寫(xiě)詞，Superpave是一個(gè)內(nèi)容廣泛的瀝青混合料設(shè)計(jì)和分析體系，也是美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）的一個(gè)研究成果。其優(yōu)點(diǎn)是：抗車(chē)轍能力強(qiáng);具有良好的密實(shí)性，能夠有效防止和減少水損害;有較好的抗滑構(gòu)造深度，抗滑能力較強(qiáng)。

Sup路面和傳統(tǒng)的AC路面相比，其粗集料和細(xì)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(wěn)定性和抗水損害性能，可以解決瀝青路面早期破壞的現(xiàn)象，其施工造價(jià)與AC-C型混合料相當(dāng)。

2.2.2路面基層結(jié)構(gòu)分析

（1）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層主要是采用無(wú)機(jī)結(jié)合料（如水泥、石灰或工業(yè)廢渣等）對(duì)各種粉碎或原裝松散的土、碎石作穩(wěn)定處理的基層結(jié)構(gòu)。

目前，我省的高速公路瀝青路面基層主要以水泥穩(wěn)定碎石混合料為主。該類基層瀝青路面整體剛度較強(qiáng)，因此瀝青面層可適當(dāng)減薄，其主要缺點(diǎn)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(jié)合料類基層。瀝青結(jié)合料類基層材料類型主要有密級(jí)配瀝青碎石、半開(kāi)級(jí)配瀝青碎石和開(kāi)級(jí)配瀝青碎石，通常適用于極重、特重和重交通荷載等級(jí)的基層。

我省主要以密級(jí)配瀝青碎石（ATB）修筑路面基層，由于其力學(xué)特性與瀝青面層一樣都屬于柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變傳遞比較順利，且結(jié)構(gòu)材料均為有級(jí)配的顆粒狀材料，所以排水通暢，路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致工程造價(jià)明顯增加。

3 .浙江省高速公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)分析

3.1地方規(guī)范對(duì)典型結(jié)構(gòu)的解讀

我省的高速公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)主要有半剛性基層（新規(guī)范定義為無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層）、剛?cè)峤M合基層瀝青路面兩種類型[2]，無(wú)機(jī)結(jié)合料類穩(wěn)定基層瀝青路面是我省最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。地標(biāo)規(guī)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(yōu)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(wú)機(jī)結(jié)合料類穩(wěn)定基層以水泥穩(wěn)定碎石混合料為主。為了減少水泥穩(wěn)定碎石基層的收縮開(kāi)裂，進(jìn)一步提高基層、路面的使用性能和使用壽命，我省規(guī)范要求2011年之后的高速公路設(shè)計(jì)和施工，水穩(wěn)基層需采用振動(dòng)成型法控制級(jí)配，提高強(qiáng)度和抗裂性。

3.2我省高速公路瀝青路面主要典型結(jié)構(gòu)組合

結(jié)合表1可知，我省高速公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)組合為水泥穩(wěn)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(wěn)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(jié)合調(diào)查數(shù)據(jù)，我省的高速公路交通荷載等級(jí)主要以特重、重為主，對(duì)標(biāo)規(guī)范，本文提出高速公路瀝青路面主要的典型結(jié)構(gòu)組合形式：面層厚度18cm，表面層采用4cmSMA-13 結(jié)構(gòu)，中面層、下面層采用Superpave結(jié)構(gòu)，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(wěn)定碎石混合料，采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，振動(dòng)成型法施工，建議低劑量3.5%水穩(wěn)、高劑量5%水穩(wěn)各一層，厚度分別為18～20cm和34～36cm。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合規(guī)范要求和我省實(shí)際情況，提出主要的典型結(jié)構(gòu)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(wěn)定碎石混合料，路面結(jié)構(gòu)總厚度在72cm左右。路面結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層的厚度，仍需進(jìn)一步結(jié)合軟件（好路網(wǎng)）進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，合理取值。

【參考文獻(xiàn)】

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