河南省交通廳 張曉冰 程日盛 汪麗娟?
　　提要 本文通過對我國幾條高速公路路面結構及其使用情況的調查，進行 了分析，并提出了建議。?
　　關鍵詞 高速公路 瀝青路面結構 現狀調查
?　隨著我國經濟的迅速發展，高速公路的里程不斷增加。瀝青混凝土路面由于它平整性好，行車平穩舒適，噪音低，許多國家在建設高速公路時都優先采用。而半剛性基層具有強度大，穩定性好及剛度大等特點，被廣泛用于修建高等級公路瀝青路面的基層或底基層。在我國已建成的高速公路路面，90％以上是半剛性基層瀝青路面，在今后的國道主干線建設中，半剛性基層瀝青路面仍將是主要的路面結構形式。?
　　半剛性瀝青路面用于高速公路的路面結構具有其合理性，其優點主要表現在：具有較高的強 度和承載能力。一般來說，半剛性基層材料具有較高的抗壓強度和抗壓彈性模量，并具有一定的抗彎拉強度，且它們都具有隨齡期而不斷增長的特性，因此半剛性瀝青路面通常具有較小的彎沉和較強的荷載分布能力。由于半剛性基層的剛度大，使得其上的瀝青層彎拉應力值較小，從而提高了瀝青面層抵抗行車疲勞破壞的能力，甚至可認為半剛性基層上的瀝青面層不會產生疲勞破壞，這就鼓勵人們去減薄面層。并且以多層體系彈性理論為基礎的現行規范計算出的這種路面結構面層受到的彎拉應力很小，已不起控制作用，因此得出的路面厚度也偏小。?
　　隨著半剛性瀝青路面的大量使用，工程實踐證明，如果面層不夠厚，路表面會很快產生裂縫，初期產生的裂縫對行車無明顯影響，但隨著表面雨水或雪水的浸入，在大量行車荷載反復作用下，會導致路面強度明顯下降，產生沖刷和唧泥現象，使裂縫兩測的瀝青路面碎裂，加速瀝青路面的破壞，影響瀝青路面的使用性能。所以路面究競要多厚，還沒有一個確定的觀念。不同高速公路的路面結構存在很大差別，甚至不同單位設計的同一條高速公路的路面結構也有顯著差別。目前我國高速公路瀝青面層的厚度差異很大，薄的僅10cm左右，厚的20cm左右，最厚達32cm，路面結構組合的厚度上的這些顯著差異既反映了我國高速公路的半剛性基層瀝青路面設計還沒有成熟，也反映了設計方法的隨意性和一定程度上的盲目性，使路面結構設計要么過分保守，造成較大的材料和資金浪費，要么路面結構過薄，造成早破壞，也將造成經濟損失。?
　　國外瀝青路面結構設計方法經過幾十年的完善，已經提出了比較成熟的設計方法，許多國家提出了典型結構設計方法。第十八屆世界道路會議上，認為瀝青面層厚度取20cm或20cm以上，則可很少出現表面裂縫。殼牌瀝青路面設計方法在概括各國的觀點和使用經驗時指出，水泥底基層上瀝青路面面層厚度取決于允許產生裂縫的程度，常變化在15～25cm之間。在德、法、英、比利時、西班牙、奧地利等國家是采用典型結構法，并通過適當增加面層的厚度等措施來減少反射裂縫。?
　　為了研究半剛性瀝青路面的合理厚度范圍，為設計路面厚度提供依據，我們對我國廣東、浙江、江蘇、河南等省區的高速公路的路面結構及使用情況作了調查，下面將調查情況介紹如下：?
　　廣東省：廣東省全境位于北緯20°09′～25°31′和東經109°45′～117°20′之間。大部分地區為南亞熱帶和熱帶季風氣候類型，是全國光、熱、水資源最為豐富的地區，溫度沿緯度的變化顯著，年平均氣溫自粵北而南為9℃～16℃，盛夏7月平均氣溫為28℃～29℃。全省多數地區年平均降雨量為1500～2000mm，年蒸發量為1000～1200mm，屬濕潤地區，降雨量的季節變化明顯，全省土質以紅壤土為主。我們此次調查的路段有：廣州—佛山高速公路、廣州—深圳高速公路、廣州—花都高速公路和深圳深南大道一級公路。四條路的路面結構形式見表1。
調查路段路面結構形式 　　　　　　表1
名稱路段
面層
聯結層
基層
廣深
4cm瀝青混凝土磨耗層
10cm瀝青碎石
23cm水泥碎石上基層
8cm瀝青混凝土上面層
25cm級配碎石底基層
10cm瀝青碎石下面層
廣佛
4cm瀝青混凝土上面層
6cm瀝青碎石
25cm 6%水泥石屑上基層
5cm瀝青下面層
25~28cm4%水泥土（石粉砂礫）底基層
廣花
3cm瀝青混凝土上面層
20cm6%水泥穩定碎石上基層，30cm4%水泥穩定碎石、石粉底基層
4cm瀝青混凝土下面層
深南
5cm瀝青混凝土上面層
40cm6%水泥石屑上基層
8cm瀝青貫入下面層
15cm4%水泥石屑底基層
　　從表中的路面結構來看，廣深高速公路是最厚的，包括聯結層其面層厚度為32cm，路面總厚為100～110cm，這個結構是當時外商出于商業目的，自己定的，不是從技術角度考慮的，所以受到了專家的批評，被認為是不合理不經濟的結構，尤其不適用于高溫多雨的廣東地區。從現在的情況來看，表面車轍嚴重，由于孔隙較大的LHII型在廣東多雨地區不適應，下雨后唧水，出現大面積松散，翻修率高。從車轍調查來看，這條路上車轍最大深度達17mm，平均車轍深度為10mm。然而對其縱橫縫調查結果來看，這條路上的裂縫率和裂縫度均為零，裂縫率的計算公式為：?Ck＝(CA＋L×0.3)／A?
　　裂縫度的計算公式為： Cd＝(∑L1＋∑ L2)／A?
　　其中：Ck—瀝青路面總裂縫率(m2／1000m2)；?
　　　　　L—單根裂縫的總長度(m)；?
　　　　　CA—龜裂及塊裂的總面積(m2)；?
　　　　　A—測試路段路面面積，以千平方米計。?
　　從這段路的調查情況分析看，車轍較大，是因為瀝青層太厚影響其高溫穩定性所致，而從另一方面來看，瀝青層厚度增加對控制裂縫是非常有效的。?
　　廣佛路是廣東省第一條高速公路，1989年通車，瀝青路面厚度為15cm，由于佛山盛產磁磚，所以佛山到廣州方向重車多，破壞嚴重。其中一段于1993年加鋪的4cm的奧地利 改性瀝青SMA罩面。從調查結果來看，加鋪罩面后路面最大車轍深度為14mm，平均車轍深為4.8mm；裂縫為15.8m／千m2，裂縫率為8.0m2／千m2，未加鋪路段的最大車轍深度為21mm，平均車轍深度為6.8mm，裂縫度為28.1m／千m2 ，裂縫率為21.2m2／千m2。?
　　廣花路建成于1992年，瀝青路面厚7cm，是高速公路中路面厚度最小的 ，當時就是依照強基薄面的思路設計的，建成后出現問題較多， 現已全部加鋪了4cm的磨耗層。這段路上的最大車轍深度為14mm，平均車轍深為7.3 mm，裂縫度為83.3m／千m2，裂縫率為29.2m2／千m2。?
　　深南大道是1990年建成通車的汽一級專用路，瀝青面層13cm厚，瀝青下面層是8cm的瀝青貫入式，從使用情況來看，這段路結構較合理，開始使用前3年沒有裂縫和車轍，3年后出現裂縫，目前裂縫較多，但并不影響行車，到現在沒有大修，其最大車轍深度為15mm，平均車轍深為5.4mm，裂縫度為99.1m／千m2，裂縫率為30.2m2／千m2。從調查結果來看，雖然目前裂縫還未影響行車，但裂縫已成為該路段的主要病害，這段路之所以使用情況較好，主要是因為其上沒有重車通過。?
　　浙江省：在浙江省我們主要考察了杭甬高速公路的情況，這條路始建于1992年，完工于1995年，路面結構為：計劃后續3～4cm細粒式瀝青混凝土?
　　中粒式瀝青混凝土4～6cm
　　瀝青碎石5～8cm
　　二灰碎石或水泥穩定碎石28～34cm
　　級配碎石 20cm
　　杭甬路所經地帶的軟土深度在全國是最嚴重的，深達60m，含水量70～80％，沉降量達到填一半陷一半，全線145km，有94.5km為軟土， 占杭甬路總長的65.2％，考慮到深層特厚軟土通車后必定會出現較大的不均勻沉降，計劃采用過渡路面，分二期鋪筑，一期面層厚度為12cm左右，二期路面間隔5年，鋪筑后為12～18cm。全線路基平均高度為3.8m。由于當時工期緊，預壓期沒達到要求，提前1年完工。通車1年半以后，局部路段不同程度地出現了瀝青混凝土路面裂縫、斷裂、貧油、松散 、龜裂，上基層、底基層開裂、變形、破損、唧漿等病害。由于破壞嚴重，有些數據已無法 統計。從工程實踐來看，采用超載預壓效果比較好，但有些路段穩定性不夠，沒辦法加載。穩定性計算夠時，應采用盡量大的超載，實際表明，實際沉降量遠大于計算的沉降量。若采用等載預壓，則耗費時間較長。施工時在中間設置了排水溝，但實際看來，因路基變形而排水溝斷裂，在江南多雨地區，水都滲下去了，沒起到作用，造成的危害較大。分析其路面結 構方面的原因可能是：所采用的過渡路面將原設計的路面面層的4cm中粒式瀝青混凝土＋6cm 粗粒式瀝青混凝土＋7cm瀝青碎石＋1cm瀝青砂下封層結構，改為5cmIA型半密實式中粒式瀝 青混凝土＋7cm半開級配瀝青碎石混合料＋乳化瀝青透層油結構似有不妥，其一是高速公路路面結構設計中為加強防水抗滲功能明確要求應有一層及一層以上是I型級配瀝青混凝土混合料。現場修補表明，當半剛性基層損壞后，此時瀝青碎石混合料浸水、松散，并導致瀝青混凝土面層間的結合不良，就有可能降低路面結構層的整體受力、抗彎拉應力降低，面層開裂。改變后的路面厚度為12cm，也有些偏薄。?
　　調查路上我們又對正在建設的滬杭高速公路進行了了解，滬杭高速屬于世行項目，開工于1994年7月，計劃1998年底通車。全線102km，所經地區大部分為軟土，平均300多米一個構造物，因此解決軟土地基上的橋頭跳車問題將成為此條路上的關鍵技術。該路路基設計為6車道，一期路面4車道，所有橋梁均為6車道，路基平均填高為3.05m，軟土路段主要是采用預壓，打插板樁，部分橋頭是粉噴樁，局部換土。路面結構如下：?
　　4cm中粒式瀝青混凝土上面層?
　　6cm粗粒式瀝青混凝土中面層?
　　7cm粗粒式瀝青混凝土下面層?
　　37cm二灰碎石(分兩層攤鋪)?
　　20cm水泥碎石土
　　江蘇省：滬寧高速公路是江蘇省的第一條高速公路，江蘇段長248.21km，1994年6月開工，1996年9月竣工，歷時2年3個月。沿線水網密布，地質復雜，有軟土分布的路段長約92km，軟土層厚薄不勻，厚的達幾十米。全線平均路基填土高3.73m，軟土處理基本上是采用了堆載預壓、砂墊層＋土工布、噴粉攪拌樁3種方法。對于路面結構，滬寧路進行了大量的試驗研究，從1992年至1994年，歷時3年的研究內容包括：瀝青混凝土、基層、底基層基本材料與混合料試驗研究；路面結構組合與結構厚度研究；路面表面使用品質研究；路面結構環道試驗研究；試驗路面工程研究；經濟調查與分析等。最后提出了符合江蘇省實際的優化路面結構組合：
　　上面層：4cm厚AC—16B多碎石級配類型?
　　中面層：6cm厚AC—25I級配類型?
　　下面層：6cm厚AC—25II級配類型?
　　瀝青下封層：不計入結構厚度?
　　基層：20cm厚二灰碎石?
　　底基層：40cm厚二灰土、二灰及石灰土 總厚度76cm。?
　　由于這條路經過了室內試驗和試驗路鋪筑，所以使用情況良好。經過2年運營，面層出現少量橫縫和松散，在少數丘嶺地帶仍有沉降發生，造成了路面縱縫發生。從工程實踐的體會中了解到，16cm厚的面層仍感覺有點薄，18cm可能會較合適。如果中間加瀝青碎石層反射裂縫會少，但疲勞裂縫可能會成為主要問題。?
　　南京機場高速公路北起南京繞城公路，南至南京祿口機場，全長28.75km。1995年6月28日開工建設，1997年6月28日建成通車。在總結現有國內高速公路瀝青面層使用情況的基礎上，確定了如下路面結構：
　　上面層：4.5cm厚AC—16B級配類型?
　　中面層：6cm厚AC—25I級配類型?
　　下面層：6cm厚AC—25II級配類型?
　　基層：34cm厚二灰碎石?
　　底基層：20cm厚二灰土
　　從通車1年的使用情況來看，效果良好。路面各方面都滿足要求，唯一出現的是滲水問題，這可能一個是因為級配造成，另一個是當時壓實不夠，使用1年出現了壓密現象，但沒有泛油現象，路面平整度均方差通車時為0.549mm，1年后為0.68mm。?
　　河南省：河南省地處中原，即黃河中下游、淮河上游地帶，自然氣候大部分屬暖溫帶半濕潤半干旱區，南部跨亞熱帶濕潤半濕潤區。目前，河南省已建成高速公路467km，其主要路面結構如表4。?
　　我們重點調查了鄭許高速公路的機場段和安新高速公路。鄭許高速公路鄭州至機場段全長25km，建成于1994年12月，通車3年多來，現場調查發現主要有以下3種破壞類型：
河南省高速公路路面結構一覽表　　　　　　　 表4
公路名稱
面層（cm）
基層（cm）
底基層（cm）
總厚（cm）
開鄭路
5AC+22RCC
15水泥穩定碎石
15石灰（水泥或綜合）土
57
鄭洛路
4AC+5粗粒式+6熱拌瀝青碎石
15水泥（二灰穩定碎石）
40石灰土
70
安新路
4AC+5粗粒式+7熱拌瀝青碎石
20水泥穩定碎石
35二灰土
71
鄭許路
1．鄭州至機場
1.5AC+25RCC
1.120水泥穩定碎石
1.35石灰土
1．85
2．機場至許昌段
2.5AC+22RCC
2.15水泥穩定碎石
2.15石灰土
2．57
許漯路
4AC+6粗粒式瀝混凝土+6粗粒式
25水泥穩定碎石
35石灰土
76
　　1)AC層剝落，RCC層完好。調查了解到，這種情況可能是因為當時RCC層施工平整 度較差，受設計標高控制，局部路面的AC層攤鋪未達到設計厚度，采用雷達測厚儀測量后，從數據可以看出，面層太薄的地方容易剝落。?
　　2)AC層與RCC層全部破壞，形成坑槽。這種情況大都出現在切縫處，這是由于在通 車初期，RCC切縫處的瀝青成層很快出現反射裂縫，縫寬逐漸加大(大都在2～4mm之間)滲水后RCC層縫隙處出現唧泥、斷裂，然后破碎。
　　3)面層擁包。從現場情況看，發現路面部分標線扭曲變形，有些出現擁包，這可 能是由于瀝青混合料配比不當或拌和設備計量不準造成。?
　　安新高速公路全長120.704km，1994年9月14日開工，1997年11月28日完工，通車運營10個月，現出現的病害主要表現為局部泛油，不均勻沉降、路面車轍，橋面鋪裝局部脫落，橋涵兩頭沉陷引起的橋頭跳車等。?
　　從調查分析可得出如下結論：?
　　●半剛性基層瀝青路面是我國高速公路的主要路面結構形式，常用的半剛性基層 有水泥穩定粒料和二灰穩定粒料；?
　　●為了保證公路的使用性能，必須保證半剛性基層有足夠的強度，適宜的剛度和 耐久性，較小的變形，良好的抗裂性能。?
　　●裂縫是半剛性瀝青路面最主要的缺陷之一，由于裂縫的出現會導致一系列病害 的產生。為了防止裂縫過早出現，即使基層有足夠的強度，瀝青面層也要有一定的厚度。
　　●根據所調查路段的使用情況，高速公路的瀝青面層厚度在15～18cm之間較為合 適，究竟多厚最佳，還需要做進一步的理論研究和試驗。