摘要：本文在对天津市路基等级、交通量等级划分的基础上，通过沥青路面材料和半刚性基层材料的选择，对薄层式沥青混凝土路面结构进行了优化设计，提出了典型结构。

关键词： 薄层沥青砼路面  结构组合  设计

根据我国半刚性路面结构特性和各结构层的功能分工，拟决定采用薄层式沥青混凝土面层的方法降低道路建设成本，即沿用我国公路建设的强基薄面的设计宗旨。为此，我们提出了几种薄层式沥青混凝土路面典型结构，以适应不同的交通量、交通轴载、地质状况及路网配置要求，同时考虑不同地区道路建材的供应状况。

1     路基等级的划分

路基是影响沥青路面承载能力、厚度和使用性的重要因素，土基强弱直接影响路弯沉的大小和路面使用寿命的长短。

路基土的回弹模量除了随作用压力大小而变化外，显然还取决于路基土本身的类型和湿密状态。由此可见，回弹模量是反映路基土强度的综合性指标，它可以因路基土土质以及湿密状态而异，因此路基土强度可以采用回弹模量进行描述。

结合对路基的干湿类型和压实度的要求，将路基按回弹模量分为25 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa、65 MPa五个等级。

2     交通量等级的划分

交通参数是路面结构设计中的重要设计参数之一，它包括：标准轴载及轴载换算，累计当量轴次和交通量增长率等。

交通量等级划分时，选取典型结构来考察分析在不同的累计当量轴次下，对上基层或底基层产生大致相同的效应为依据。根据设计和施工经验，每个交通量等级对基层厚度分别产生4 ～ 5cm左右的影响为宜。因此主要依据累计当量轴次的变化对路面上基层厚度变化的影响程度来划分交通量等级。

根据天津市低等级道路的实际情况，综合上述分析结果，进行理论计算之后，划分交通量等级如下表所示：                

交通量等级	累计当量轴次	交通量等级	累计当量轴次
T6	≤10×104	T3	50×104~100×104
T5	10×104~20×104	T2	100×104~200×104
T4	20×104~50×104	T1	200×104~400×104

3     沥青路面材料的选择

路面的行驶质量或使用性能主要取决于沥青面层。沥青面层应具有良好的技术性质：夏季高温下应有足够的抗变形能力；冬季低温时应有足够的抗裂性能；耐疲劳作用；耐久性和抗滑性。以此保证沥青面层裂缝少、车辙轻、平整、抗滑性能好且经久耐用。沥青面层能否达到这些要求，与所用沥青、沥青混合料的类型和性质以及沥青面层的厚度有密切的关系，应根据各种沥青混合料的特性来选择合适的面层结构。

根据以上原则，选择结果为沥青：标号为AH-90。

沥青混合料：为AC-13或AC-16型。

沥青面层厚度：控制在4 ~ 5 cm。

4     半刚性基层材料的选择和合适厚度

4.1 基层材料的选择

上基层材料应采用收缩性小，抗冲刷能力强的水泥稳定粒料和石灰粉煤灰稳定粒料，其中二灰稳定粒料宜采用粒料占80% ~ 85%的密实型结构，而用做水泥稳定的粒料，其颗粒组成应符合一定的级配要求。

石灰土、皂化渣稳定土、皂化渣粉煤灰稳定土等结构具有较高的强度，但其收缩率较大，弯拉模量与抗拉强度之比也大，即弯拉应变小，而抗拉强度不高。用做半刚性基层宜有较大的抗拉强度，而弯拉模量又不过大，达到刚而不脆的目的，同时希望胀缩系数小。所以，上述结构用于上基层是不利的，而用于底基层则是可行的。

作为半刚性基层的底基层宜采用半刚性材料，在粒料丰富的地区，底基层宜采用与上基层相同的半刚性材料，也可以采用稳定细粒土做底基层，在有粉煤灰的地区宜采用二灰土做底基层。

在采用级配粒料作底基层时，粒料中的细土含量及塑性指数必须符合《公路路面基层施工技术规范》的规定。

 在选用冷再生混合料作基层或底基层时，应对可利用的旧路混合料进行土质分析，以确定添加剂的种类。可参照下表进行添加剂种类的选择。

添加剂种类的选择               

土质	层位	塑性指数	粒径（mm）	添加剂种类
砂性土	基层	Ip<12	<37.5	水泥
	底基层		<53
粉质粘土	基层	12<Ip<20	<37.5	水泥+石灰
	底基层		<53	石灰
砂砾土（含粘性土15%以上）	基层	­­_­­____	<37.5	水泥+石灰
	底基层		<53	石灰
粘土	基层	Ip>17	<37.5	石灰或二灰
	底基层		<53

4.2 半刚性基层的厚度

据《公路沥青路面设计规范》推荐的各类结构层的适宜厚度，水泥稳定类、石灰稳定类和石灰工业废渣类均为16～20cm。

根据有关资料表明，从消除半刚性基层表层软化来说，稳定粒料层不需要有多大厚度；从尽可能消除冲刷唧浆现象来说，就稳定粒料基层而言，主要是混合料本身的抗冲刷能力。但稳定粒料上基层的厚度对其下稳定细粒土底基层的冲刷现象有影响，稳定粒料上基层越薄，稳定细粒土底基层越接近表面。表面水透入后，行车荷载产生的动水压力就越大，底基层混合料形成冲刷的可能性也就增加。因此，建议路面结构中采用稳定粒料上基层最小厚度18cm。

根据一些多年的试验研究发现，当半刚性材料层达到一定厚度后，继续增加其厚度，将不会明显提高路面的承载能力，从技术和经济两方面考虑，半刚性材料层应有一个合适厚度。

路面力学计算也表明，当半刚性材料层达到40cm ~ 50cm厚度后，继续增加其厚度对路面的承载能力已无明显影响。因此，在正常路段，强度大的半刚性材料层的总厚度可控制在45cm － 50cm，对低等级公路，厚度还可适当放宽。

5     薄层式路面典型结构的可行性

适当减薄半刚性基层沥青路面沥青面层是可行的，原因如下：

（1）半刚性基层厚度、强度相同，沥青面层厚度有差异时，路面弯沉值无明显差异。

根据有关文献的数据分析表明，半刚性基层的强度很高，很多地方修建的半刚性基层沥青路面其基层的模量已超过了沥青面层的模量。半刚性基层的模量一般为800 ~ 1000MPa，有的实际模量已经达到1300 ~ 1400MPa。沥青面层的平均模量一般为1200MPa左右，从而形成了“倒装结构”或“平装结构”。众所周知，路面厚度设计的理论基础之一是各结构层的合理强度应从上到下递减，为保证结构稳定，上下层之间的模量比一般要保持0.2 ~ 0.5的级差，而“倒装层”的出现，说明半刚性基层的强度已能满足汽车的行驶而不破坏。另外，沥青面层在正常情况下不作为强度层，只起功能性作用。就是说，沥青面层只起保证路面平整、舒适、抗滑，并保护基层与延长基层使用寿命的作用。

（2）适当减薄沥青面层厚度，路面的抗弯拉强度仍能满足要求。

综合分析国内外有关资料及计算可知，沥青面层底面一直处于压应力状态或低压应力状态，因而在半刚性基层的情况下，只要底基层与基层的综合抗弯拉强度足够，则沥青面层的抗弯拉强度就可以基本不做考虑，更何况还有一定厚度的沥青面层应参与抗弯拉作用。因此，如果半刚性基层与底基层有足够的抗弯拉强度，半刚性基层上的薄沥青面层的抗弯拉强度是能满足其使用要求的。大量经验也表明，在半刚性基层的情况下，沥青路面抗弯拉强度一般总能达到规范要求。

（3）适当减薄沥青面层厚度不会引起裂缝的产生与发展。

半刚性基层沥青路面的裂缝主要是低温收缩裂缝，从有关资料来看，由于低温作用，致使沥青面层产生温度收缩而导致裂缝的产生几乎是不可避免的。因此，沥青面层的收缩性裂缝可视为功能性裂缝，适当减薄沥青面层厚度不会引起裂缝的发展。要减少路面裂缝数量，主要依靠使用优质沥青及高质量的沥青混合料。另外，提高施工质量也是防止裂缝产生的一个重要措施。

（4）适当减薄沥青路面沥青面层的厚度，能明显增强面层的抗车辙能力。

根据有关文献，沥青混凝土路面的车辙将随着沥青面层厚度的增大而有所增加。

（5）适当减薄沥青路面沥青面层的厚度不会引起面层推挤现象。

沥青面层的推挤主要是在路面水平推力或水平剪应力下发生的，沥青面层的最大水平剪应力发生在表面，向下随层厚逐渐减小。计算表明，在正常温度下，沥青面层表面的实际水平剪应力只为它的容许值的0.94倍，这说明面层的水平抗剪应力已能抵御面层的实际剪应力，面层以下各层的材料水平抗剪应力自然也能达到要求。因此，采用薄沥青面层不会引起沥青面层的推挤或拥包现象产生。

从经济角度考虑，适当减薄半刚性基层沥青路面的面层厚度，可以带来非常显著的经济效益。

综上所述，适当减薄沥青面层厚度，是可行的，也是必要的。因此，提出的薄层式沥青面层是一个可贵的尝试，有很重要的意义。

根据前面的研究分析，下面提出天津市薄层式沥青混凝土路面的典型结构的形式。

6     薄层式沥青混凝土路面结构优化设计

根据前面的研究分析，下面提出天津市薄层式沥青混凝土路面的典型结构的形式。

天津市薄层式沥青路面典型结构图表
土基模量 结构层 　交通等级		(25-30)	30-40	40-50	50-65	>65
T1	沥青混凝土	5	5	5	5	5
	二灰碎石（水稳碎石）	15	18	16	18	18
	二灰土	15	18	18
	石灰土	31	20	20	33	30
T2	沥青混凝土	5	5	5	5	5
	二灰碎石（水稳碎石）	18	18	16	18	16
	二灰土	18	18	18	30	33
	石灰土	20	18	20
T3	沥青混凝土	5	5	5	5	5
	二灰碎石（水稳碎石）	16	16	15	16	15
	二灰土	18	18	18
	石灰土	20	18	15	30	30
T4	沥青混凝土	5	5	4	4	4
	二灰碎石（水稳碎石）	18	18	16
	二灰土	20	18	18	16	15
	石灰土				18	15
T5	沥青混凝土	4	4	4
	二灰碎石（水稳碎石）	16
	二灰土		16	16
	石灰土	19	20	16
T6	沥青混凝土	4	3
	二灰碎石（水稳碎石）
	二灰土	16	16
	石灰土	18	16

如果是道路改建工程，路面结构在进行路面结构设计时可以考虑旧路面层材料的再生利用，推荐选用以下结构：

利用冷再生技术的路面结构形式    

交通 等级	结构层 土基模量	25-30	30-40	40-50	50-65	>65
T1	沥青混凝土	/	/	/	/	5
	水泥稳定碎石	/	/	/	/	18
	冷再生混合料	/	/	/	/	20
T2	沥青混凝土	/	/	5	5	5
	水稳碎石	/	/	18	18	18
	冷再生混合料	/	/	21	18	15
T3	沥青混凝土	/	5	5	5	5
	水稳碎石	/	18	16	16	15
	冷再生混合料	/	21	20	16	15
T4	沥青混凝土	4	4	4	/	/
	水泥稳定碎石	16	15	15	/	/
	冷再生混合料	20	18	15	/	/
T5	沥青混凝土	4	/	/	/	/
	水泥稳定碎石	15	/	/	/	/
	冷再生混合料	16	/	/	/	/
T6	沥青混凝土	/	/	/	4	4
	冷再生混合料	/	/	/	20	18

7     结论

利用该优化设计，我们已经在跃进路、津赤公路、武落路、马平路等道路上进行了应用，节省了工程造价，取得了一定的效果。如果交通量超出了该典型结构提出的范围，将进一步有待完善。