江苏省半刚性基层沥青路面使用性能调查与分析

代明

[摘 要] 我国高速公路绝大多数采用半刚性基层沥青路面的结构形式，由于沥青路面工程的复杂性、多变性及早期设计不成熟和施工质量控制等种种原因，建成通车后，由于交通量的迅速增加和货车严重超载等问题，高速公路路面在服役一段时间后会出现不同程度的损坏，其中以路面车辙和横向裂缝为主要地破损形式。设计、施工和运营各个环节都会影响路面使用性能，并且大部分因素都具有不确定性，所以关于半刚性基层沥青路面的使用性能需要进行长期的调查与分析。江苏省高速公路同样以半刚性基层沥青路面为主，且结构类型单一。本文主要介绍半刚性基层沥青路面的结构特点，针对江苏省宁沪高速公路、沿江高速公路和镇溧高速公路进行了观测分析，并提出了半刚性沥青路面的养护防治措施。

[关键词] 高速公路；半刚性基层；沥青路面；路面病害；路面养护

作者简介：代明（1986年07月），男，汉族，江苏省徐州市睢宁县人，工程师。

引言

随着国民经济的迅速发展，我国高速公路在20世纪80年代后得到了迅猛地发展，截至2021年底，全国高速公路总里程已经突破16万公里。随着高速公路的总里程数和使用年限不断增长，我国高速公路的建设已从快速建设阶段向养护管理阶段转型过渡，路面养护工程的占比也逐步增大。因半刚性基层具有整体强度高、稳定性好、板体性强等优点[1]，其被广泛应用于高等级公路沥青路面的基层或底基层，且在未来一段时间内半刚性基层沥青路面仍将是我国高速公路的主要路面结构形式。

我国早期主要以高速公路建设为主，忽视了养护技术的发展与研究，随着我国高速公路使用年限的延长和交通流量的增加，高速公路的病害发展速度也随之增加，高速公路将进入养护的“高峰期”，且对高速公路技术状况的检测、诊断、养护等技术的需求将不断増大[2]。江苏省是我国的经济大省，境内交通运输系统发达，高速公路网已经基本建成，并江苏省高速公路已经逐步从“建养并重”跨入“以养为主”的时代[3]。从高速公路路面结构类型、气候环境、交通特征、高速公路养护管理技术等方面，江苏省高速公路都能很大程度上反映了我国高速公路的普遍特点，具有极强的代表性。因此，本文通过分析江苏省高速公路半刚性基层沥青路面，深入研究半刚性基层沥青路面使用性能的发展规律，提出合理的评价与预测方法，对我国高速公路沥青路面的养护与管理具有十分重要的意义。

一、半刚性基层沥青路面结构特点

半刚性基层沥青路面结构是我国高速公路普遍采用的路面结构，其面层通常有2~3层，从上往下分别称为表面层、中面层和下面层。各层所采用的沥青混合料类型如表1-1所示[4]。

表1 沥青路面面层结构层次及采用混合料类型

结构层次	高速公路、一级公路
	三层式路面	两层式路面
上面层	AC-13、AK-13、SMA-13、Sup-13、SAC-13、AC-16、AK-16、Sup-16、SMA-16、SAC-16、AC-20	AC-13、AK-13、Sup-13、SAC-13、SMA-13、AC-16、Sup-16、AK-16、SMA-16、SAC-16
中面层	AC-20、AC-25、SAC-20、Sup-20	—
下面层	AC-25、SAC-25、Sup-25、AC-30	AC-20、SAC-20、Sup-20、AC-25、SAC-25、Sup-25、AC-30

对于沥青面层的选择，因SMA混合料和OGFC混合料具有良好的抗滑性能和降噪特性而被普遍使用。SMA具有较优的高温稳定性、低温抗裂性和抗渗性能[5]，而OGFC为开级配大孔隙率混合料，其透水性能以及水稳定性能较优，但其内部空隙易被灰尘、杂物等堵塞，使得路面的排水性能逐步衰减[6]。

半刚性基层沥青路面的中、下面层应当具有较好的抗车辙性能、抗透水渗水能力和抗疲劳能力。半刚性基层易受到冲刷，从尽可能消除冲刷唧浆现象来说，路面结构中稳定粒料基层的最小厚度为15 cm~18 cm。加上沥青面层厚度，稳定细粒土底基层应处在路表21 cm~30 cm之下，才能够避免冲刷现象[7]。

二、江苏省半刚性基层沥青路面现状

江苏省高速公路自1992年6月14日，宁沪高速公路江苏段正式开工，截至2021年底江苏高速公路里程达到15.8万公里，其中高速公路里程5023公里。江苏省高速公路的交通量逐年递增，且高速公路重型交通的占比逐渐提高。

（一）江苏省高速公路调查实例

从江苏省半刚性基层沥青路面的调查实例出发，本文对宁沪高速公路、沿江高速公路和镇溧高速公路进行观测分析，分别从路面弯沉、路面破损状况和车辙等长期路用性能方面对其进行评价与分析[8, 9]。高速路面的结构组合参数和形式分别如表2、表3、表4所示。

表2 沿江高速公路观测路段路面结构参数和形式

基层形式	路面结构形式	厚度（cm）
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青Sup-20	6
	普通沥青Sup-25	8
柔性基层	普通沥青LSM-25	10
	乳化沥青再生层	10
	级配碎石	20
	二灰碎石旧料再生层	16
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青Sup-20	6
半刚性基层	普通沥青Sup-25	8
	水泥稳定碎石	40
	二灰碎石旧料再生层	16

表3 宁沪高速公路观测路段路面结构参数和形式

基层形式	路面结构形式	厚度（cm）
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青AC-20	6
	普通沥青AC-25	8
柔性基层	普通沥青ATB-25	18
	FDAC-13	9
	级配碎石	16
	二灰土底基层	15
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青AC-20	6
半刚性基层	普通沥青AC-25	8
	水泥稳定碎石	40
	二灰土底基层	15

表4 镇溧高速公路观测路段路面结构参数和形式

基层形式	路面结构形式	厚度（cm）
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青AC-20	6
	普通沥青AC-25	8
柔性基层	普通沥青ATB-25	18
	级配碎石	9
	低剂量水稳碎石	16
	改性沥青SMA-13	4
	改性沥青SUP-20	6
半刚性基层	普通沥青SUP-25	8
	水泥稳定碎石	40
	低剂量水稳碎石	15

朱磊等[10]对以上三条高速公路进行了观测，分别从弯沉、路面破损、车辙三个方面进行了分析，其结果分别如图1、图2和图3所示。其中，柔性基层A、柔性基层B、柔性基层C分别为沿江、宁沪、镇溧高速公路各自的柔性基层，半刚性基层A、半刚性基层B、半刚性基层C分别为沿江、宁沪、镇溧高速公路各自的半刚性基层。

图1 柔性基层和半刚性基层代表弯沉随观测时间的变化趋势

图2 柔性基层和半刚性基层路面破损率随观测时间的变化趋势

图3 柔性基层和半刚性基层路面车辙随观测时间的变化趋势

通过这三组数据可知，相比于柔性基层的沥青路面，半刚性基层沥青路面初期弯沉值远小于柔性基层，但其增长率大于柔性基层，耐久性劣于柔性基层。半刚性基层沥青路面的破损普遍高于柔性基层，半刚性基层为脆性材料，多表现为反射裂缝，属于结构性破坏[11]，而柔性基层材料为粘弹性材料，对微裂缝有一定的自愈能力，多表现为疲劳裂缝，属于功能性破坏。此外，半刚性基层沥青路面的车辙深度远小于柔性基层，且两种基层的车辙增长幅度基本一致，表明其耐久性没有明显区别。

（二）江苏省高速公路的养护措施

江苏省高速公路沥青路面根据作业内容划分为日常养护和病害维修，路面养护维修方法目前主要采用稀浆封层、微表处、冷补、热补、灌缝、铣刨摊铺、热再生、薄层罩面等[12]。传统的养护管理模式仍被江苏省高速公路路面养护所使用，其主要依靠对沥青路面破损状态的定性观察和技术人员的经验判断，进而采取相应的养护技术进行养护维修，但这种传统的养护决策模式无法准确地掌握路面的损坏程度，易受到人为因素的影响，进而产生判断结果的差异，造成养护资金的浪费的同时，可能加速了沥青路面性能的衰减。因此，需要在结合相关技术规范及设计经验的基础上，开发路面养护的新技术、研发新型路面材料、创新优化路面工艺，对路面进行结构性修复和功能性修复，进一步提升路面的养护效果，提高路面的使用年限。

三、结论

本文分别从高速公路半刚性基层沥青路面的结构特点和路用性能评价指标等方面，对江苏省半刚性基层沥青路面的调查分析，并选择沿江、宁沪、镇溧三条江苏省典型高速公路进行具体的实例分析，对比了柔性基层和半刚性基层两者的优缺点。半刚性基层初期弯沉较小，但增长率较大，且半刚性基层的车辙深度远小于柔性基层。在今后的工作中，还需要不断对高速公路沥青路面车辙和裂缝状况评定进行深入研究完善，根据地域特点和实际情况进行分析并制定相应的养护防治措施，进而延长高速公路的使用寿命。

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