佛山市“一环”城际快速干线路面结构方案研究
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摘要
在国内外相关技术资料调研的基础上，着重于介绍国外沥青路面结构设计理念，通过对广东省内八条高等级公路沥青路面的相关路况调查，结合目前省内主要沥青路面结构修筑经验并进行分析、归纳和总结，从而为佛山市“一环”城际快速干线公路路面结构设计方案提供了科学可靠的依据。同时，依据佛山市“一环”的设计资料和交通量调查分析结果，采用我国规范和澳大利亚规范两种设计方法对拟定的沥青路面结构多种组合方案进行了厚度设计比较，并通过技术经济比较分析，确定了佛山市“一环”城际快速干线公路的沥青路面结构的科学可靠的推荐方案。
本文得到如下主要结论：
1、国外永久性沥青路面修筑的实践经验证明，控制路面的损坏只发生在表面层的永久性沥青路面结构设计理念代表了当前国际上沥青路面结构设计理念的发展方向；永久性沥青路面结构需要一个较厚的沥青层(＞20cm)，厚沥青层结构是永久性沥青路面结构的必要条件，同时，厚沥青层结构使用性能要比水泥稳定处治基层上的薄沥青面层结构具有优越性；合理的沥青路面结构设计可以使得路面设计寿命大于40年，而无需一味地增加路面结构设计厚度；永久性沥青路面结构在初期修建费很高，日常养护费较少，总费用效益比最大。
2、广东地区高等级公路沥青路面结构基本以半刚性基层沥青路面结构为主，同时也存在半刚性底基层＋柔性基层构成的组合式沥青路面结构；厚沥青层的组合式基层沥青路面结构较沥青层薄的半刚性基层沥青路面结构运营后的维修和养护方面具有优越性。
3、工程实践应用表明，对于半刚性基层和沥青面层，通过选用先进合理的施工工艺、改性沥青和混合料类型，使得沥青路面的均匀性、平整度、强度、刚度与稳定性等有明显改善，从而大大提高了沥青路面的使用性能。
4、总结并提出的高等级公路沥青路面结构的设计理念应该是：合理设置路面各结构层的位置和层厚，充分发挥各层材料的特性，以抵抗车轮荷载和环境因素的作用，实现表面功能层的设计使用寿命，提供良好的服务质量。同时，整个结构特别是基层以下部分还应保持有足够的剩余强度，以保证路面结构有最低的修复成本和更长的使用寿命。因此，在高等级公路沥青路面结构设计过程中，合理地匹配各结构层的寿命非常重要，并要保证基层与土基具有大致相同的使用寿命并应大于沥青面层的使用寿命；同时，在考虑经济效益和社会效益的前提下，应在路面结构设计中尽量延长结构性维修的周期。
5、根据国内外调研、设计理念、设计资料和交通量等分析结果，在制定路面结构组合方案考虑的主要原则的基础上，初拟了佛山市“一环”城际快速干线公路的主线和辅路的多种沥青路面结构组合方案，并分别按照国内规范和澳大利亚规范进行了厚度设计，设计结果表明我国规范得到的半刚性设计层厚度均比澳大利亚规范设计结果大，表明我国沥青路面结构设计偏安全。
6、通过对设计的多种沥青路面结构方案进行技术经济比较分析，结合目前的实际应用和使用性能情况调查来看，SMA表面层施工均匀性、耐久性、高温性能、抗水损害能力、抗滑性及抗滑耐久性较抗滑表层AK-13A好，推荐佛山“一环”城际快速干线公路的主线采用SMA方案，辅路采用AK-13A方案，从而推荐了佛山“一环”城际快速干线公路的主线和辅路的土质路基和岩石路基的沥青路面结构设计方案，各推荐方案均能够满足40年的使用寿命要求。
总之，通过对佛山市“一环”城际快速干线公路沥青路面结构方案的研究，提出了科学合理的沥青路面结构设计方案，从而为佛山市“一环”城际快速干线公路的“大交通和重交通”的需求和路面长期使用要求提供了科学可靠的保障。
Based on the investigation of correlative technique data domestically and abroad, it emphasizes the instruction of asphalt pavement structure design concept abroad. By surveying the eight high grade paving asphalt condition in Guang Dong, it combines asphalt pavement structure repair experience in province and analyzing, induction, generalize; which offer experience to Fo Shan loop construction project. It comparing analyze asphalt pavement structure design by two design ways.
The chief conclusions in this paper as follows:
1. The practical experience of perpectual pavement construction abroad proves: perpectual pavement structure design concept that the control pavement breakage only occurs on surface layer, which represents the current international develop direction of asphalt pavement structure design Concept. Perpectual pavement construction needs a deeper asphalt layer(＞20cm), deep asphalt layer structure is the necessary condition of perpectual pavement structure. At the same time, the service performance of deep asphalt layer structure is superior compared with thin asphalt layer structure on the base with cement stability.
2. It makes the pavement design life-time is more than 40 years by proper asphalt pavement structure design, without increase pavement structure design depth; the initial construction cost of perpectual pavement structure is high, but current experience is less, all-in benefit-cost ratio is the most.
3. Most structures of the freeway asphalt pavement structure are semirigid base asphalt pavement structure, there are also semirigid base + flexible base combined asphalt pavement structure; deep asphalt layer combined base asphalt pavement structure is superior compared with thin asphalt layer semirigid base asphalt pavement structure on the maintenance and curing.
4. Engineering practice application indicates: using advanced proper construction technology, selecting modified asphalt materials can advance pavement service performance, rutting resistance, durability well.
5. Summarize and put forward freeway asphalt pavement structure design concept: set pavement the position and layer thickness of all structure layers, make full use of all layer materials characteristics, to resist wheel load and environmental factor action, and realize surface functional layer design useful life, supply good quality of service. At the meantime, the whole structure, especially the part under base should keep enough residual intensity, to guarantee pavement structure have the lowest repair cost and longer useful life.
6. By means of pavement structure technical economy comparing analyze, combine current research of practical application and service performance, the uniformity, durability, elevated temperature property, resistance to water damage, anti-slip performance and anti-slip durability of SAM surface layer construction are better than anti-slide pavement (AK-13A). Fo Shah loop high-speed road major, secondary road pavement structure recommended programme can meet Fo Shan loop high-speed road 40 years useful life.
本文得到如下主要结论：
1、国外永久性沥青路面修筑的实践经验证明，控制路面的损坏只发生在表面层的永久性沥青路面结构设计理念代表了当前国际上沥青路面结构设计理念的发展方向；永久性沥青路面结构需要一个较厚的沥青层(＞20cm)，厚沥青层结构是永久性沥青路面结构的必要条件，同时，厚沥青层结构使用性能要比水泥稳定处治基层上的薄沥青面层结构具有优越性；合理的沥青路面结构设计可以使得路面设计寿命大于40年，而无需一味地增加路面结构设计厚度；永久性沥青路面结构在初期修建费很高，日常养护费较少，总费用效益比最大。
2、广东地区高等级公路沥青路面结构基本以半刚性基层沥青路面结构为主，同时也存在半刚性底基层＋柔性基层构成的组合式沥青路面结构；厚沥青层的组合式基层沥青路面结构较沥青层薄的半刚性基层沥青路面结构运营后的维修和养护方面具有优越性。
3、工程实践应用表明，对于半刚性基层和沥青面层，通过选用先进合理的施工工艺、改性沥青和混合料类型，使得沥青路面的均匀性、平整度、强度、刚度与稳定性等有明显改善，从而大大提高了沥青路面的使用性能。
4、总结并提出的高等级公路沥青路面结构的设计理念应该是：合理设置路面各结构层的位置和层厚，充分发挥各层材料的特性，以抵抗车轮荷载和环境因素的作用，实现表面功能层的设计使用寿命，提供良好的服务质量。同时，整个结构特别是基层以下部分还应保持有足够的剩余强度，以保证路面结构有最低的修复成本和更长的使用寿命。因此，在高等级公路沥青路面结构设计过程中，合理地匹配各结构层的寿命非常重要，并要保证基层与土基具有大致相同的使用寿命并应大于沥青面层的使用寿命；同时，在考虑经济效益和社会效益的前提下，应在路面结构设计中尽量延长结构性维修的周期。
5、根据国内外调研、设计理念、设计资料和交通量等分析结果，在制定路面结构组合方案考虑的主要原则的基础上，初拟了佛山市“一环”城际快速干线公路的主线和辅路的多种沥青路面结构组合方案，并分别按照国内规范和澳大利亚规范进行了厚度设计，设计结果表明我国规范得到的半刚性设计层厚度均比澳大利亚规范设计结果大，表明我国沥青路面结构设计偏安全。
6、通过对设计的多种沥青路面结构方案进行技术经济比较分析，结合目前的实际应用和使用性能情况调查来看，SMA表面层施工均匀性、耐久性、高温性能、抗水损害能力、抗滑性及抗滑耐久性较抗滑表层AK-13A好，推荐佛山“一环”城际快速干线公路的主线采用SMA方案，辅路采用AK-13A方案，从而推荐了佛山“一环”城际快速干线公路的主线和辅路的土质路基和岩石路基的沥青路面结构设计方案，各推荐方案均能够满足40年的使用寿命要求。
总之，通过对佛山市“一环”城际快速干线公路沥青路面结构方案的研究，提出了科学合理的沥青路面结构设计方案，从而为佛山市“一环”城际快速干线公路的“大交通和重交通”的需求和路面长期使用要求提供了科学可靠的保障。
Based on the investigation of correlative technique data domestically and abroad, it emphasizes the instruction of asphalt pavement structure design concept abroad. By surveying the eight high grade paving asphalt condition in Guang Dong, it combines asphalt pavement structure repair experience in province and analyzing, induction, generalize; which offer experience to Fo Shan loop construction project. It comparing analyze asphalt pavement structure design by two design ways.
The chief conclusions in this paper as follows:
1. The practical experience of perpectual pavement construction abroad proves: perpectual pavement structure design concept that the control pavement breakage only occurs on surface layer, which represents the current international develop direction of asphalt pavement structure design Concept. Perpectual pavement construction needs a deeper asphalt layer(＞20cm), deep asphalt layer structure is the necessary condition of perpectual pavement structure. At the same time, the service performance of deep asphalt layer structure is superior compared with thin asphalt layer structure on the base with cement stability.
2. It makes the pavement design life-time is more than 40 years by proper asphalt pavement structure design, without increase pavement structure design depth; the initial construction cost of perpectual pavement structure is high, but current experience is less, all-in benefit-cost ratio is the most.
3. Most structures of the freeway asphalt pavement structure are semirigid base asphalt pavement structure, there are also semirigid base + flexible base combined asphalt pavement structure; deep asphalt layer combined base asphalt pavement structure is superior compared with thin asphalt layer semirigid base asphalt pavement structure on the maintenance and curing.
4. Engineering practice application indicates: using advanced proper construction technology, selecting modified asphalt materials can advance pavement service performance, rutting resistance, durability well.
5. Summarize and put forward freeway asphalt pavement structure design concept: set pavement the position and layer thickness of all structure layers, make full use of all layer materials characteristics, to resist wheel load and environmental factor action, and realize surface functional layer design useful life, supply good quality of service. At the meantime, the whole structure, especially the part under base should keep enough residual intensity, to guarantee pavement structure have the lowest repair cost and longer useful life.
6. By means of pavement structure technical economy comparing analyze, combine current research of practical application and service performance, the uniformity, durability, elevated temperature property, resistance to water damage, anti-slip performance and anti-slip durability of SAM surface layer construction are better than anti-slide pavement (AK-13A). Fo Shah loop high-speed road major, secondary road pavement structure recommended programme can meet Fo Shan loop high-speed road 40 years useful life.
引文
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5、DAVID E. NEWCOMB: Concepts of Perpetual Pavements[R]. Transportation Research Circular, Number 503, December 2001, ISSN 0097-8515.
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