李雪連，陳鵬，查旭東

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114）

0 引言

路面結(jié)構(gòu)是承受交通荷載和環(huán)境因素作用的主體，選取合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)、路面材料和結(jié)構(gòu)組合是提高路用性能及延長(zhǎng)路面使用壽命的重要保障［1］。目前國(guó)際上常用的瀝青路面結(jié)構(gòu)主要有剛性基層瀝青路面、傳統(tǒng)柔性瀝青路面、全厚式長(zhǎng)壽命瀝青路面、半剛性基層瀝青路面和組合式基層瀝青路面等，如圖1 所示。其中，剛性基層瀝青路面在溫度和荷載作用下容易產(chǎn)生車(chē)轍和反射裂縫等病害［2］；傳統(tǒng)柔性瀝青路面若承受荷載較大則易出現(xiàn)車(chē)轍和疲勞開(kāi)裂等問(wèn)題［3］；全厚式長(zhǎng)壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)能夠承受荷載的反復(fù)作用，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，但其造價(jià)高且易出現(xiàn)車(chē)轍等病害［4-5］；半剛性基層瀝青路面雖承載能力好且價(jià)格便宜，但反射裂縫和水損壞等問(wèn)題嚴(yán)重［6-8］。組合式基層瀝青路面是在瀝青面層與半剛性基層或剛性基層之間設(shè)置柔性基層的路面結(jié)構(gòu)，柔性基層主要包括粒料類和瀝青穩(wěn)定類基層［9］。與傳統(tǒng)的半剛性基層瀝青路面相比，柔性基層的設(shè)置使半剛性材料層下移，從而可以充分利用柔性基層的優(yōu)點(diǎn)，緩解反射裂縫和水損壞等問(wèn)題［10］。與全厚式瀝青路面相比，組合式基層瀝青路面的底基層采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料，有著較高強(qiáng)度、承載能力和耐久性，能夠減小瀝青層的厚度和節(jié)省造價(jià)［1］。因此，組合式基層瀝青路面具有非常廣泛的應(yīng)用前景［11］。

圖1 常用瀝青路面結(jié)構(gòu)

通常，組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的使用性能受材料種類、結(jié)構(gòu)組合及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)與方法等影響顯著［12］。然而，目前各國(guó)選用的組合式基層瀝青路面材料種類與結(jié)構(gòu)形式存在明顯的區(qū)別［13］，相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也有一定的差異［14-16］。對(duì)于瀝青穩(wěn)定+無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定組合式基層瀝青路面，在進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，各國(guó)大多從控制車(chē)轍和疲勞開(kāi)裂破壞出發(fā)，以瀝青層層底拉應(yīng)變、半剛性底基層層底拉應(yīng)力和路基頂面壓應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計(jì)指標(biāo)［17］，而中國(guó)仍沿用半剛性瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)，針對(duì)性不足［18］。為此，本文針對(duì)這種路面結(jié)構(gòu)類型，總結(jié)國(guó)內(nèi)外組合式基層瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況，分析其破壞模式和病害成因，歸納各國(guó)設(shè)計(jì)時(shí)選取的病害控制類型與設(shè)計(jì)指標(biāo)，最后針對(duì)性推薦相應(yīng)的材料、結(jié)構(gòu)組合與設(shè)計(jì)指標(biāo)。

1 材料組成與結(jié)構(gòu)形式

瀝青穩(wěn)定+無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定組合式基層瀝青路面充分結(jié)合了柔性基層和半剛性基層兩者的優(yōu)勢(shì)［19-21］，目前國(guó)內(nèi)外常用的主要結(jié)構(gòu)組合有：瀝青面層+瀝青穩(wěn)定碎石基層（或?yàn)r青穩(wěn)定碎石基層+級(jí)配碎石過(guò)渡層）+無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料底基層［10］。

1.1 國(guó)外

歐美、日本和非洲等國(guó)家組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)常用的材料與結(jié)構(gòu)層厚度見(jiàn)表1、2。

表1 國(guó)外組合式基層瀝青路面材料

表2 國(guó)外組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)

由表1、2 可知：在材料方面，各國(guó)組合式基層瀝青路面面層基本都是采用瀝青混凝土，底基層采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料，其中基層材料的選擇存在一定差異。為使道路建設(shè)更加綠色環(huán)保，德國(guó)基層采用的瀝青穩(wěn)定碎石類材料多是篩分后的碎石、回收的舊瀝青路面材料（RAP）或是將這兩種材料混合［22］；美國(guó)［23］和日本［25］為適應(yīng)不同的道路使用要求，則應(yīng)用了多種類型的基層，如擁有較強(qiáng)承載力且成本低的大粒徑瀝青混合料基層與瀝青穩(wěn)定碎石基層，或是擁有較好排水能力但承載力稍弱的透水瀝青混凝土基層。而在法國(guó)，除瀝青穩(wěn)定碎石和瀝青砂礫之外，為提高路面結(jié)構(gòu)承載能力和抗車(chē)轍能力，常采用高模量瀝青混凝土基層［4］?？傊蟛糠謬?guó)家主要采用瀝青穩(wěn)定碎石基層或大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石基層，還有適合不同道路使用要求的乳化瀝青穩(wěn)定碎石、瀝青混凝土和開(kāi)級(jí)配排水基層等。

在結(jié)構(gòu)層厚度方面，各國(guó)的半剛性底基層厚度選取范圍較廣，除德國(guó)半剛性底基層的厚度統(tǒng)一規(guī)定為15 cm 外，其他國(guó)家將半剛性底基層作為主要承重層結(jié)構(gòu)，要求其厚度均應(yīng)大于15 cm［2］。在瀝青層厚度的選取上，德國(guó)的承重層材料以瀝青混合料為主，因此瀝青層比半剛性底基層厚，一般為22～26 cm［26］。據(jù)美國(guó)DCP 2002 年統(tǒng)計(jì)，大部分路面結(jié)構(gòu)為全厚式長(zhǎng)壽命瀝青路面，組合式基層瀝青路面的比率僅為道路網(wǎng)的4.8%，因此美國(guó)的組合式基層瀝青路面更傾向于采用較厚的瀝青層，其厚度一般大于半剛性底基層，為18～50 cm［27］。而在日本［29］、法國(guó)［30］和非洲等國(guó)家［28］，瀝青層與半剛性底基層的厚度取值相近，法國(guó)組合式基層瀝青路面比日本多，較具代表性的如法國(guó)A10 高速公路［31］和日本山陽(yáng)自動(dòng)車(chē)道［29］等?？傊?，組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的瀝青層厚度取值范圍較廣，為18～50 cm，半剛性底基層厚度與瀝青層厚度的比例為1∶0.5～1∶3.4。

1.2 中國(guó)

自京津塘高速公路修建以來(lái)，中國(guó)組合式基層瀝青路面常用結(jié)構(gòu)見(jiàn)表3。

表3 中國(guó)組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)

由表3 可知：在材料方面，中國(guó)組合式基層瀝青路面的面層基本采用改性瀝青，具有優(yōu)良的抗車(chē)轍能力；基層大部分跟國(guó)外一樣也是使用瀝青穩(wěn)定碎石、大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石或大粒徑透水性瀝青混合料；底基層使用水泥穩(wěn)定碎石，部分路段還會(huì)使用二灰穩(wěn)定碎石以及二灰穩(wěn)定土。其中，使用大粒徑瀝青碎石材料作基層的濱大高速公路試驗(yàn)段、濟(jì)萊高速公路試驗(yàn)段以及青臨高速公路等在通車(chē)多年后，路面狀況依舊良好［34］。不過(guò)，作為基層的瀝青穩(wěn)定碎石材料組成控制不會(huì)像傳統(tǒng)面層的密級(jí)配瀝青混凝土那么嚴(yán)格，最大公稱粒徑一般為19～40 mm，空隙率控制為3%～12%，瀝青用量也比面層的低［23］。

在結(jié)構(gòu)層厚度方面，面層厚度基本為10～18 cm，瀝青碎石基層的厚度為7～15 cm（大部分道路瀝青層較薄），而半剛性材料底基層的厚度大部分在40 cm以上。從京津塘高速公路［32］和寧夏京藏高速公路擴(kuò)建工程［43］的應(yīng)用狀況可知，瀝青層整體厚度偏低，僅為半剛性底基層厚度一半左右。另外，從廣深高速公路［33］、隨岳中高速公路［38］、樂(lè)溫高速公路［37］和山西祈臨高速公路試驗(yàn)路段［35］等的應(yīng)用狀況可知，瀝青層整體厚度有所增加，開(kāi)始接近半剛性底基層厚度。總之，中國(guó)組合式基層瀝青路面瀝青層的取值范圍多為17～33 cm，厚度一般小于半剛性底基層。其中，底基層厚度與瀝青層比例一般為1∶0.35～1∶1。

2 破壞類型與病害成因分析

2.1 破壞類型

德國(guó)A5 高速公路在經(jīng)過(guò)17 年的使用后，其性能依舊良好，只出現(xiàn)了輕微車(chē)轍和開(kāi)裂［44］。日本的山陽(yáng)、廣島巖和館山等高速公路在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，路用性能較好，較少出現(xiàn)疲勞裂縫，主要為車(chē)轍破壞［29］。法國(guó)A10 高速公路［31］和非洲捷斯至圖巴高速公路［28］等組合式基層瀝青路面目前均出現(xiàn)了車(chē)轍和開(kāi)裂。中國(guó)廣深珠高速公路在使用10 年后，路面整體性能較好，車(chē)轍平均深度為7.7 mm，表面裂縫較少［33］。廣東省渝湛、河龍和粵贛等高速公路試驗(yàn)段的組合式基層瀝青路面和半剛性基層瀝青路面車(chē)轍深度均小于15 mm，但裂縫率只有半剛性基層的1/2，甚至只有1/3［33］。山東濱大、濟(jì)萊和青臨等高速公路試驗(yàn)段歷經(jīng)10 多年的持續(xù)跟蹤觀測(cè)，組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在重載交通作用下目前路面狀況依舊良好，僅有輕微表面裂縫［34］。江蘇省沿江高速公路蘇州市常熟段，設(shè)置的兩種組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合在交通荷載作用下均出現(xiàn)了不同程度的車(chē)轍和裂縫［36］。江西省南昌市郊區(qū)的樂(lè)溫高速公路組合式基層路段的車(chē)轍與半剛性基層路段車(chē)轍深度相近，但裂縫數(shù)量更少［37］。

總之，組合式基層瀝青路面病害主要是車(chē)轍和裂縫。該類路面早期雖容易出現(xiàn)表面裂縫，但裂縫并不深，對(duì)于較厚瀝青層的瀝青路面，其裂縫深度通常在10 cm 以內(nèi)，當(dāng)路面性能下降時(shí)，對(duì)面層進(jìn)行維護(hù)即可較快恢復(fù)路用性能［45］。另外，有研究車(chē)轍深度與瀝青層厚度之間聯(lián)系的文獻(xiàn)表明：當(dāng)瀝青層厚度超過(guò)某一臨界厚度后，車(chē)轍深度不會(huì)一直增加，該臨界厚度一般為15～25 cm［46］。因此，組合式基層瀝青路面雖有著較厚的瀝青層，但產(chǎn)生的車(chē)轍深度與半剛性基層路面相差不大［37］。

2.2 病害成因分析

確定路面病害產(chǎn)生的原因?qū)τ诼访娼Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制定養(yǎng)護(hù)對(duì)策和節(jié)約養(yǎng)護(hù)資金具有重要意義，因此有必要對(duì)組合式基層瀝青路面病害的成因進(jìn)行分析。

2.2.1 車(chē)轍

組合式基層瀝青路面同樣容易出現(xiàn)車(chē)轍的原因主要是含瀝青碎石基層在內(nèi)的瀝青層總厚度較大導(dǎo)致的。不過(guò)，組合式基層瀝青路面車(chē)轍大部分出現(xiàn)在瀝青層表面，且一般不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變形［37］。在高溫和交通荷載作用下，可能會(huì)出現(xiàn)瀝青層抗變形能力不足引起瀝青層永久變形或是瀝青層內(nèi)部抗剪強(qiáng)度不足引起瀝青混合料剪切流動(dòng)，從而導(dǎo)致車(chē)轍。不過(guò)，瀝青碎石基層的存在能減輕結(jié)構(gòu)整體的剪應(yīng)力水平，增強(qiáng)路面抗高溫變形能力，進(jìn)而很大程度避免了面層結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的車(chē)轍［20］。

2.2.2 裂縫

組合式基層瀝青路面裂縫的產(chǎn)生原因非常復(fù)雜，由荷載、溫度、瀝青老化以及施工等多因素造成［47］。當(dāng)位于高寒高海拔等溫差較大區(qū)域時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的低溫作用或高低溫循環(huán)產(chǎn)生溫度應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致瀝青面層早期易出現(xiàn)橫向溫縮裂縫，后期在車(chē)輛荷載作用下，輪跡帶兩側(cè)易隆起出現(xiàn)縱向疲勞裂縫，并逐漸發(fā)展為自上而下的Top-down 裂縫［8］。對(duì)于厚瀝青層，面層的溫縮裂縫比底基層嚴(yán)重，故主要需控制瀝青面層的溫縮開(kāi)裂［17］。此外，雖然組合式基層瀝青路面采用較厚的瀝青層，能夠緩解反射裂縫的出現(xiàn)，但是在熱脹冷縮和荷載的反復(fù)作用下，半剛性底基層作為主要承重層可能會(huì)由于抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生開(kāi)裂［48］。在其開(kāi)裂后，底基層與基層之間的黏結(jié)會(huì)逐漸失效，此時(shí)瀝青層變?yōu)橹饕兄貙?，也?huì)容易出現(xiàn)抗拉強(qiáng)度不足導(dǎo)致的路面開(kāi)裂［10］。如果沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)的維修養(yǎng)護(hù)，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致瀝青路面發(fā)生網(wǎng)裂等病害［49］。

3 設(shè)計(jì)方法

組合式基層瀝青路面是在柔性基層與半剛性基層瀝青路面基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，各國(guó)目前常用的設(shè)計(jì)方法［50］如圖2 所示。

3.1 國(guó)外

3.1.1 AI 法

AI 設(shè)計(jì)方法把路面看成多層彈性體系，考慮各層材料的彈性模量和泊松比［51］。在對(duì)組合式基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，AI 法首先通過(guò)交通量預(yù)估、路基回彈模量、設(shè)計(jì)溫度和選擇的基層材料厚度確定路面結(jié)構(gòu)組合，然后從控制路面永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種病害出發(fā)，以瀝青層層底拉應(yīng)變以及路基頂面豎向壓應(yīng)變作為設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算，最后通過(guò)經(jīng)濟(jì)性比較確定最終設(shè)計(jì)方案。

3.1.2 SHELL 法

Shell 設(shè)計(jì)方法由英荷Shell 石油公司研究提出，理論較為完善，將組合式基層瀝青路面假定為層間接觸連續(xù)的三層體系，從控制路面永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種病害出發(fā)，以路基頂面豎向壓應(yīng)變和瀝青層層底拉應(yīng)變?yōu)橹饕O(shè)計(jì)指標(biāo)，以水泥穩(wěn)定類基層層底拉應(yīng)力（或應(yīng)變）、路表總變形和瀝青層低溫縮裂為次要指標(biāo)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)［52］。

3.1.3 AASHTO 法

AASHTO MEPDG-3 是典型的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法［53］。在對(duì)組合式基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，該方法主要通過(guò)在MEPDG 軟件輸入交通資料、氣候資料和路面結(jié)構(gòu)材料等參數(shù)，經(jīng)迭代分析后得出滿足要求的路面結(jié)構(gòu)組合，然后從控制路面永久變形、疲勞開(kāi)裂和平整度不足3 種病害出發(fā)，選取瀝青層層底拉應(yīng)變、半剛性層底拉應(yīng)力、瀝青層永久變形量、土基頂面豎向壓應(yīng)變和平整度指數(shù)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行不同設(shè)計(jì)方案的工程分析與壽命周期分析［54］。

3.1.4 英國(guó)TRL 法

英國(guó)規(guī)范的路面設(shè)計(jì)方法最早是基于試驗(yàn)路段采用經(jīng)驗(yàn)方法，而后TRL615 報(bào)告中補(bǔ)充了多層線彈性模型的理論設(shè)計(jì)方法。TRL 設(shè)計(jì)法首先根據(jù)交通量和路基頂面的半空間等效剛度，選定路基頂面基礎(chǔ)等級(jí)，然后依靠經(jīng)驗(yàn)公式或規(guī)范附圖確定基層厚度，并從控制路面永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種病害出發(fā)，以半剛性底基層層底拉應(yīng)力、路基頂面豎向壓應(yīng)變和瀝青層層底拉應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)組合式基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)［55］。

3.1.5 日本設(shè)計(jì)方法

目前，日本瀝青路面設(shè)計(jì)有TA法和理論設(shè)計(jì)方法兩種［56］。在對(duì)組合式基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，兩種方法均考慮了路面的永久變形和疲勞開(kāi)裂。不過(guò)，TA法是一種采用以車(chē)輛行駛試驗(yàn)為基礎(chǔ)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理導(dǎo)出計(jì)算式的設(shè)計(jì)方法，不需要驗(yàn)算應(yīng)力應(yīng)變指標(biāo)，只需驗(yàn)證各設(shè)計(jì)層厚度是否滿足規(guī)范最小厚度下?lián)Q算后的各設(shè)計(jì)層厚度即可。然而，理論設(shè)計(jì)方法則是將路面作為多層結(jié)構(gòu)，采用彈性和黏彈性理論，選取瀝青層層底拉應(yīng)變、路基頂面豎向壓應(yīng)變作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)路面進(jìn)行設(shè)計(jì)［57-58］。

3.1.6 法國(guó)LCPC 法

現(xiàn)行法國(guó)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要有典型結(jié)構(gòu)卡片查詢法和軟件計(jì)算法。通常情況下卡片法主要用于初步確定路面結(jié)構(gòu)類型，軟件法主要用來(lái)確定經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)厚度和驗(yàn)算應(yīng)力應(yīng)變等指標(biāo)。在對(duì)組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，從控制路面永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種病害出發(fā)，以瀝青層層底拉應(yīng)變、半剛性底基層層底拉應(yīng)力和路基頂面壓應(yīng)變作為設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。不過(guò)，因該結(jié)構(gòu)瀝青層總厚度和底基層厚度的比例接近1∶1。法標(biāo)認(rèn)為：當(dāng)半剛性底基層破壞后，瀝青類基層會(huì)作為主要承重層，繼續(xù)發(fā)揮作用直至破壞［59］。因此，組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該分兩階段設(shè)計(jì)：在第一階段，半剛性底基層良好，與瀝青碎石基層黏結(jié)正常，設(shè)計(jì)需滿足半剛性底基層底面拉應(yīng)力小于容許值和土基頂面的壓應(yīng)變小于容許值的要求；在第二階段，半剛性底基層發(fā)生破壞，底基層模量下降至完好時(shí)的1/5，強(qiáng)度降低的同時(shí)兩基層層間脫離，設(shè)計(jì)需滿足瀝青碎石基層底面的水平拉應(yīng)變小于容許值和土基頂面的壓應(yīng)變小于容許值的要求［60］。

3.2 中國(guó)

目前，中國(guó)現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）（簡(jiǎn)稱“2017 版規(guī)范”）采用多層彈性連續(xù)體系理論進(jìn)行組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［61］，首先根據(jù)交通量、道路環(huán)境和材料等因素初步確定各結(jié)構(gòu)層厚度，然后從控制路面永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種病害出發(fā)，以瀝青混合料層永久變形和無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)路面結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行驗(yàn)算［62］。

3.3 小結(jié)

在對(duì)組合式基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，各設(shè)計(jì)方法大多主要考慮了永久變形和疲勞開(kāi)裂兩種破壞，但設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)指標(biāo)等方面存在一定差異。在設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)流程方面，AI 法、Shell法、英國(guó)TRL 法、日本理論設(shè)計(jì)方法和中國(guó)2017 版規(guī)范所用方法皆是將組合式基層瀝青路面看成多層彈性體系，根據(jù)交通量、道路環(huán)境和材料等因素初步確定各結(jié)構(gòu)層厚度，再驗(yàn)算設(shè)計(jì)指標(biāo)是否滿足道路交通要求；而采用日本TA法不需要驗(yàn)算應(yīng)力應(yīng)變指標(biāo)，只需驗(yàn)證各設(shè)計(jì)層厚度是否滿足規(guī)范最小厚度下?lián)Q算后的各設(shè)計(jì)層厚度即可。此外，AASHTO 法主要通過(guò)MEPDG 軟件確定各結(jié)構(gòu)層厚度，再驗(yàn)算力學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)是否滿足要求，只有法國(guó)進(jìn)行了考慮半剛性底基層破壞前后的兩階段設(shè)計(jì)［59］。

4 設(shè)計(jì)推薦

基于上述各國(guó)瀝青穩(wěn)定+無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定組合式基層瀝青路面的材料與結(jié)構(gòu)組合情況、病害類型與成因分析，本文建議面層宜采用抗車(chē)轍能力較好的瀝青混凝土，基層宜采用承載能力較強(qiáng)的瀝青穩(wěn)定碎石或大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石，半剛性底基層宜采用水泥穩(wěn)定碎石。在結(jié)構(gòu)方面，從路用性能角度出發(fā)，瀝青層總厚度應(yīng)當(dāng)與半剛性底基層厚度相近，受投資限制可略小于底基層厚度。鑒于組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)車(chē)轍和裂縫，本文還對(duì)各國(guó)的瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行匯總，如圖3 所示。

圖3 不同國(guó)家或組織組合式基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)主要是由瀝青混凝土面層、瀝青穩(wěn)定基層和半剛性底基層組成的，容易出現(xiàn)車(chē)轍和開(kāi)裂［10］。因此，各國(guó)設(shè)計(jì)時(shí)大多從這兩種病害類型出發(fā)，以瀝青層層底拉應(yīng)變、半剛性底基層層底拉應(yīng)力和路基頂面壓應(yīng)變等為設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)［4］。但從圖3 可知：目前各國(guó)所采用的設(shè)計(jì)指標(biāo)并不統(tǒng)一。中國(guó)2017 版規(guī)范也考慮了路面永久變形和疲勞開(kāi)裂，但仍沿用半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)，缺乏針對(duì)性［62］。其實(shí)，高溫下瀝青層剪應(yīng)力過(guò)大也容易導(dǎo)致組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表面裂縫［63］，故為避免瀝青層內(nèi)剪應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)型車(chē)轍，中國(guó)1986 版規(guī)范曾采用路表剪應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)［61］。此外，當(dāng)位于高寒高海拔或溫差較大區(qū)域時(shí)，瀝青路面在溫度應(yīng)力的作用下，極易出現(xiàn)低溫縮裂現(xiàn)象，為保證路面結(jié)構(gòu)的低溫性能，還應(yīng)控制瀝青層的低溫開(kāi)裂指數(shù)［6］。

因此，綜合考慮組合式基層瀝青路面材料組成、結(jié)構(gòu)形式、破壞類型、病害成因及設(shè)計(jì)指標(biāo)與方法等，本文推薦將半剛性底基層層底拉應(yīng)力和瀝青層永久變形作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，以路基頂面壓應(yīng)變、瀝青混合料低溫開(kāi)裂指數(shù)、瀝青層最大剪應(yīng)力和瀝青層層底拉應(yīng)變4 個(gè)指標(biāo)作為次要設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行半剛性底基層破壞前后兩階段的設(shè)計(jì)指標(biāo)驗(yàn)算［59］。

5 結(jié)論與建議

（1）在基層材料方面，國(guó)內(nèi)外主要采用強(qiáng)度高且瀝青用量低的瀝青穩(wěn)定碎石或大粒徑瀝青碎石，有時(shí)還采用適合不同道路使用要求的乳化瀝青穩(wěn)定碎石基層、瀝青混凝土基層和開(kāi)級(jí)配排水基層等。在結(jié)構(gòu)厚度方面，國(guó)外瀝青層厚度選取范圍較廣且一般大于半剛性底基層，而中國(guó)一般小于半剛性底基層。

（2）在病害類型與成因方面，組合式基層瀝青路面主要容易出現(xiàn)車(chē)轍和開(kāi)裂。其中，車(chē)轍是瀝青層抗變形能力和抗剪能力不足導(dǎo)致的；開(kāi)裂主要是由于長(zhǎng)時(shí)間的低溫作用或高低溫循環(huán)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與車(chē)輛荷載反復(fù)作用導(dǎo)致的，另外，承重層位抗拉強(qiáng)度不足以及路面結(jié)構(gòu)層間黏結(jié)失效也容易導(dǎo)致該類路面底基層開(kāi)裂并反射至瀝青層。

（3）在設(shè)計(jì)方法方面，各國(guó)設(shè)計(jì)方法大多在初步確定路面結(jié)構(gòu)組合后，驗(yàn)算設(shè)計(jì)指標(biāo)，從而選定最終結(jié)構(gòu)方案，只有法國(guó)采用考慮半剛性底基層破壞前后的兩階段設(shè)計(jì)，更符合路面實(shí)際破壞過(guò)程。

（4）建議面層材料宜采用抗車(chē)轍能力較好的瀝青混凝土，基層材料宜采用強(qiáng)度高且瀝青用量低的瀝青穩(wěn)定碎石或大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石，半剛性底基層材料宜采用水泥穩(wěn)定碎石；瀝青層總厚度與底基層厚度比例宜接近1∶1；關(guān)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，建議以半剛性底基層層底拉應(yīng)力和瀝青層永久變形為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，以路基頂面壓應(yīng)變、瀝青混合料低溫開(kāi)裂指數(shù)、瀝青層最大剪應(yīng)力和瀝青層層底拉應(yīng)變4 個(gè)指標(biāo)為次要設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行半剛性底基層破壞前后兩階段的設(shè)計(jì)指標(biāo)驗(yàn)算。