柔性基层与半刚性基层路面对比分析

如 果 仅 以初 期 投 资 来 比 ．柔 性 基
层 路 面 的造 价 将 肯 定 会 大 大 高 于 半 刚 性
受 损坏 。 因 此 在 路 面 结 构 中 ．将 路 面 上 基 层 路 面 但 是 毕 竟 我 们 现 在 的 经 济 承
能 力主 要依 靠 半 刚 性 基 层 ，认 为路 面 破 面 层 设 计 为 功 能 层 ．将 中下 面 层 、基 层 受 能 力 已 经 有 了 相 当 的 提 高 。 前 面 讲 坏 就 意 味 着 是 基 层 破 坏 。 实 际 上 现 在 许 设 计 为结 构 的承 重 层 。 过 ．半 刚 性 基 层 的 破 坏 模 式 属 于 结 构 性
现 代 公 路
《
柔性 基层 与半 刚性 基层路面对 比分析
文 ／蔡 宝红
半 基沥路己为国 等 层 的要构 刚公 青面主我高 级 性路 成结类
型 ．半 刚 性材 料 得 到广 泛应 用 ．提 高 了
路 面 承 载 能 力 ，但 同 时 也 造 成 了 目前 我
特 性 ，以 及 材 料 本 身 的脆 性 ．裂缝 的产 产 生 的塑 性 蠕 变 累 积 ，路 面 最 大 剪 切应 生 不 可 避 免 。 裂 缝 的 存 在 导 致 三 种 结 力 主要 产 生 于 ５ Ｏ ｍ的 范 围 内 ；ｔｐ ～１ ｃ ｏ－
多 高 速 公 路 的 弯 沉值 都 非 常 小 ．似 乎 路
在 柔 性 基 层 路 面 结 构 中 ， 基 层 层 破 坏 ．柔 性 基 层 路 面 的 破 坏 属 于 功 能 性
面 不 应 该 破 坏 ，可 是 实 际 却 坏 了 ，但 一 底 出现 的拉 应 力最 大 ，在 弯 拉 应 力 的 反 破 坏 ． 因此 从 养 护 角 度 来 讲 ，半 刚 性 基
属 于 功 能 性破 坏 。面 层 破 坏 形 式 有 车 辙
９ 面 设 计 的 宗 旨 是 防 止 在 设 计 年 路 限 内 总交 通 量 反 复 荷 载 作 用 引起 路 面 疲
劳破 坏 ．实 际 上 绝 大 部 分 路 面 是 在 交 通
两 种路 面结 构 破坏 模式 比较
半 刚性 基层路 面 的破坏 模式
步 。这 种 情 况 下 柔 性 基 层 沥 青路 面 结 柔 性基 层路 面的破 坏模 式
构 形 式 的 研 究 就 提 上 了 日程 。 柔 性 基 层 只 要 路 面 结 构 的 设 计 、施 工 不 出
路 面 弯 沉 越 小 路 面 结 构 的承 载 能 力就 越
是 采 用 热 拌 或冷 拌 沥 青 混 合料 、沥 青 贯 现 问题 ，柔 性基 层 路 面 的 破 坏 一 般 始 于 高 。 在 沥 青 路 面 结 构 设 计 方 法 和 设计 指
缩特 征 ，使 得 沥 青 路 面 不 可避 免 要产 生
缝 ：其 二 ．水 沿 裂 缝 渗 入 路 面 结 构 内 在 行 车 荷 载 作 用 下 ，对 基 层 、底 基 层 、
所 增加 ，但 增 加 量 相 对 较 小 。沥 青 路 面
层 底 出 现较 大 的 拉应 力 ，经反 复 作 用 ，
入 碎 石 ， 以及 不 加 任 何 结 合 料 的 粒 料 类 等 材料 铺 筑 的基 层 。 面层 ．由于 面层 的车 辙 、开 裂 ，这 些 破 标 上 ． 目前 遇 到 了 实 际 工 作 中难 以解 决 坏 从 上 到 下 的顺 序 发 展 、延 伸 ．其 破 坏 的几 个 问题 ：
ｏ 裂 果 ：首 先 当车 轮 从 裂 缝 的 一 侧 经 过 到 达 ｄ ｗｎ 缝 ，其 产 生 的 原 因 主 要 是 由于
裂缝 的 另～ 侧 时 形 成 突 变 ，并 在 裂 缝 路 面 的 水 平 荷 载 造成 推拉 、 由温 度 梯 度
国高 速 公 路 沥 青 路 面 结 构 形 式 单 一 ．破 处产 生较 大应 力集 中 ，表 现 为面 层 在 裂 引 起 路 表 面 负 弯 矩 的 反复 作 用 。 当 沥青
两 种 路面结 构设 计 比较
由 于 两 种 材 料 的 不 同特 点 ， 因 此
两种 路 面 的设 计 思 想 也 不 同 。基 于 半 刚
供 设 计 选 择 。这 将 有 利 于 公 路 工 作 者 根 面 结 构 的破 坏 ． 因此 这 种 路 面破 坏模 式
据 实 际情 况 选 择 合 适 的路 面 结 构 形 式 ． 属 于 路 面 的 结 构 性 破 坏 。 一 旦 损 坏 ．维
多雨 潮湿 地 区 ．渗入 沥 青层 的水 界 面 成 为 半 连 续 甚 至 光 滑 接 触 模 式 ，这 展 阶段 。 因此 柔 性 基 层 路 面 的这 种 破 坏 分 滞 留在基 层表 面逐 渐使 基层软 化 ，形成 种 情 况 使 得 路 面 的 受 力 状 态 变 得 十分 不 泥 浆使 沥青 层与 基层 之 间的界面 条件 从连 利 ．沥 青 层 底 有 可 能 出 现 超 过极 限 拉应 属于 功能 性破 坏 ，可 以通 过 面 层 的预 防 性 养护 得 以补 救 。 为 了保 持 路 面 的行 车 舒 适 性 和 良好 的服 务 性 能 ，需要 定 期 进
反 射 裂缝 ，最 终 导 致 沥 青 路 面 的破 坏 ： ９ 刚性 基 层 的抗 冲 刷 能 力 差 易 半 引起 水 损 害 等 不 利 影 响 ：
结 构破 损 ：第 三 ，界面 上水 的存 在 改 变 往 往 能 够 自愈 ．而 不 致 于 象 半 刚 性 基 层 了界 面 接 触 条 件 ，于 是 结构 不再 连 续 ， 材 料 ．出现 裂 缝 后 ．将 迅 速 进 入 裂 缝 扩
旦 破 坏 以后 ，水 渗入 基层 、路 基 ．弯 沉 复 作 用 下 出现 层 底 疲 劳 开 裂 的 可 能 性也 层 材 料 的 养 护 费 用 更 高 ．使 用 寿 命 更 又 会 变 得 很 大 。也 就 是 说 ，路 面 破 坏 程 最 大 ， 因 此 要 求 基 层 具 有 很 好 的 耐 久 度 与 路 面 验 收 时 的 弯 沉 经 常 不相 关 。 性 ．特 别 具 有 优 良 的抗 疲 劳 性 能 ，而且 短 。 美 国 使 用 的 长 寿 命 路 面 ，其使 用 年
。 面 结 构 设 计 以 容 许 弯 沉 为 唯 一 有 可 能 出现 剪 切破 坏 ．因 此 要 求 有 较 好 路
的 设 计 指 标 ，在 ｌ 路 面 改 造 加 铺 罩 面 时 的抗 车 辙 性能 ，同 时 要 求 有 一 定 的 抗 水 Ｅ ｌ
矛 盾 更 加 突 出 。 对 弯 沉 超 过 的 路 段 只 能 损 害 的能 力 。设 计 时 采 用 改 性 沥 青 ．塑 判 断 为强 度 不 足 ，只 能 重 新 设 计 其 小 于 料 隔 删 混 合 料 采 用 骨 架 嵌 锁 结 构 因
路基 形 成 水 力 ；刷 ，将 材 料 中的 细 料 唧 最 终 在 沥 青 层 底 形 成 反射 裂缝 。 对 于 柔 中
出 ．材 料 松 散 并 形 成 坑 槽 ．半 刚 性 基 层 性 基 层 路 面 内部 出现 的微 小 裂缝 ，由于
失 去板 体 性 ．弯沉 迅 速 增 大 最 终 导 致 沥 青 材 料 的 粘 弹 性 ，所 以这 些 微 小 裂 缝
ｔ ｐ ｄ ｗｎ 缝 ￣ ｄ ｗｎ ｔ ｐ ｏ —ｏ 裂 ｎ ｏ — 裂缝 ．但 是 ｏ 最 主 要 的破 坏 还 是 车辙 。 车辙 主要 是 由
由 于 半 刚 性 基 层 材 料 温 缩 和 干 缩 于 路 面 结 构 处 于 反 复 剪 切应 力状 况 下而 量 远 未 达 到 设 计 交 通 量 的 早 期 已 经 破 坏
产生 车辙 等 病 害 ，成 为导 致 路 面 破 坏 的
又一 原 因 。
行 沥 青 罩 面 或 铣刨 加铺 ．以保 证 整个 路 面 结 构 的 功能 性 。
半 刚 性 基 层 路 面 的 破 坏 一 般 从 半
性 ，都 需 要 发展 和 研 究 更 多样 化 的 基 层 刚 性 基 层 的 缩 裂 开 始 然 后破 坏 由基 层 材 料 丰 富 高速 公 路 的路 面 结 构 形 式 ． 向 面 层 和 路 基 延 伸 ，最 终 发展 为 整个 路
６ ｍ时 沥 青 面 层 易 产 生 坏 类 型 相 似 的 情 况 。 这 种 单 一 的 路 面 结 缝 处 的 上 下 剪 切 和 层 底 弯 拉 ，这 些 应 层 厚 度 超 过 ３ ｃ
构 形 式 很 难 适 应 在 不 同气 候 环 境 下 的 使 力 加 之 温 度 应 力 的综 合 、反 复 作 用 ．
之 间 、 沥 青 层 各 层 之 间 ． 基 层 各 层 之
间 ，都 有 可 能 是 部 分 连 续 或 者 滑 动 的 。
剪切 应 力 分 布 图 上 看 ，其 峰 值 主 要 集 中
速 公 路 使 用 的可 行 性 ．改 进 我 国 沥 青 路
在 中 、 下 面层 ．因 此 中面 层 、下 面 层 最 面 结 构 单 一 的 问题 。
Hale Waihona Puke Baidu
限 一 般 ２ ～ ４ 年 ，若 按 照 总 的全 寿 命 ０ ０ 成 本 效 益 计 算 ， 柔 性 基 层 路 面 更 加 经
济 。 正是 出于 这种 考 虑 ．不 少地 方 已经
结 构 设 计 假 定 路 面 各 层 的 界 面 条 作 为 承 重 层 要 求 有 一 定 的抗 车 辙 能 力 。
续 状 态变成 滑动 或 半连续 半滑 动状 态 。 因 此 ，不 论 是 考 虑 到 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面 的 反 射 裂 缝 问 题 还 是 考 虑 到 我 国 地 形 地 质 条 件 和 气 候 条 件 的 多 变
力 导 致 沥 青 面 层 开 裂 ，承 载 力 降 低
件 连 续 ，使 薄 的 沥 青 层 底 面 弯拉 应 力不 它 可 以通 过 增 加 沥 青 用 量 达 到 目的 ，设
会 超 过 容 许 强 度 。 实 际 上 沥 青 层 与 基 层 计 适 宜 的 层 厚 也 能 取 得 同 样 的 效 果 ；从 开 始 铺 筑 试 验 路 ， 以探 讨 它 对 于 我 国 高
了 ，疲 劳 破 坏 的 指 标 没 有 起 作 用 。破 坏 范 围 内 国 外 提 出 了 长 寿 命 路 面 ” 的
模 式 没 有 反 映 实 际使 用情 况 。 结 构 设 计 的 基 本 思 想 是 路 面 承 载
思 想 。 而 确 保 路 面 基 层 、路 基 结 构 层 不
这 种 裂 缝 ｄ ｗｎ ｔｐ 缝 ．这 种 裂 缝 主 ｏ — 裂 ｏ
用要 求 。 多年 来 的 实践 表 明 ，半 刚 性 基 最 终 导 致 面 层 疲 劳 破 坏 而 产 生 反 射 裂 要 是 由于 沥 青 层 增 厚 ．层 底 剪 应 力 将 有 层 沥 青路 面结 构 暴 露 出一 些 不 容 忽 视 的 缺 陷 和不 足 ．其 主 要 表 现 在 ： 半 刚性 基 层 材 料 具 有 的 干 缩 和 温
结语
柔 性 基 层 路 面 不 同 于 半 刚 性 基 层
路 面 ，其 破 坏 模 式 主 要 为 面 层 一 定厚 度
容 许 弯 沉 。要 么在 沥 青 层 上 重 新 加 铺 半 此 上 面 层 设 计 就 要 求其 材料 有 较 好 的 抗 范 围 内的 功 能 性破 坏 ，其 设 计思 想可 扩
性材 料 强 度 高 、模 量 大 、板 体 性 强 的 优
点 ．在我 国 ，设 计 时将 半 刚 性基 层 作 为 承 重 层 ．提 出 强 基 薄 面 的设 计 思 想 ，即
推 动 我 国 的公 路 建 设 技 术 取 得 新 的 进 修 养 护 是 目前 面 临 的一 个 大 难 题 。