薛新凱，郭泉穎

（新鄉(xiāng)市公路管理局瀝青一庫，河南 新鄉(xiāng)453000）

1 瀝青路面的理論研究及修建現(xiàn)狀

關(guān)于瀝青路面的修建，國(guó)家不僅有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01—2003）、設(shè)計(jì)規(guī)范（如現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006））、施工技術(shù)規(guī)范（如現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004））、質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（如現(xiàn)行《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004））、公路工程工法（路面篇，中國(guó)公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)編，2008）、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程（如現(xiàn)行《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60—2008）等一系列成套、較完善的國(guó)家行規(guī)及行標(biāo)，而且還具有供實(shí)踐中可參照的較權(quán)威性參考手冊(cè)（如：配合標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的釋義手冊(cè)、瀝青路面工程手冊(cè)（張登良主編）等）、創(chuàng)新專著（如：改性瀝青與SMA 路面（沈金安編著）、瀝青及瀝青混合料使用性能（沈金安編著））、文獻(xiàn)及與國(guó)際瀝青路面建設(shè)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合的新理念、公路設(shè)計(jì)指南、實(shí)用價(jià)值較高的科研成果及學(xué)術(shù)報(bào)告等。從理論上說，瀝青路面的修建應(yīng)該不存在什么較大的問題了。實(shí)則不然，不僅老生常談的瀝青路面使用壽命較短、車轍、開裂等突出問題依然存在，且一般性的滲水、坑槽、網(wǎng)裂等諸多病害仍較普遍，有些損壞現(xiàn)象出現(xiàn)的周期不僅早、頻率高且時(shí)常反復(fù)。

近幾年修建的瀝青路面施工技術(shù)和管理水平已近達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化，從材料選定和加工（如對(duì)集料的精加工等）、從設(shè)計(jì)到施工（結(jié)構(gòu)組合及級(jí)配設(shè)計(jì)、施工拌和、攤鋪、碾壓等）控制等，但瀝青路面的修建成品都或多或少地存在著各種問題，而且發(fā)生的有些損壞現(xiàn)象非常嚴(yán)重。

在瀝青路面的理論研究方面，為了延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，國(guó)內(nèi)外的道路研究機(jī)構(gòu)、專家、學(xué)者付出了巨大努力。但迄今尚未能給出既經(jīng)濟(jì)合理又有效、確切的（如瀝青路面道路的使用壽命周期等）。如以美國(guó)1987 年始的SHRP 計(jì)劃及1998年始的SIMAP 等為代表的最先進(jìn)的細(xì)觀研究，superpave 設(shè)計(jì)、DEM 和FEM 方法，圍繞瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究而采用的X 射線CT 技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)、分形理論、離散元法和拓?fù)鋬?yōu)化等方法，可謂應(yīng)用了多學(xué)科的交叉研究，在道路學(xué)科理論研究領(lǐng)域不斷探索。盡管我國(guó)的基礎(chǔ)理論原始積淀不足和創(chuàng)新缺位，但近年來以《瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論》（孫立軍等編著）、《瀝青路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性與衰變行為》（裴建中著）等為代表的細(xì)觀理論研究水平目前已達(dá)到國(guó)際研究的前沿水平。

我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，近年來隨著各種大噸位不規(guī)范車輛的迅猛增長(zhǎng)和復(fù)雜的地質(zhì)及氣候環(huán)境的日益變化，客觀上給瀝青路面的使用壽命增加了極大的不確定性。但在國(guó)際上突破性的系統(tǒng)理論研究成果來臨之前（至少可在瀝青路面的建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與瀝青路面道路整體質(zhì)量壽命周期關(guān)系定量確立之前），面對(duì)瀝青路面道路的長(zhǎng)壽命問題，面對(duì)政府和社會(huì)的普遍關(guān)注，用發(fā)散型思維方式、應(yīng)用哲學(xué)理念探索、拓展瀝青路面微觀研究與瀝青路面道路整體宏觀受控建設(shè)實(shí)踐與探索富有積極意義和重大價(jià)值。

在瀝青路面的建設(shè)實(shí)踐方面，國(guó)內(nèi)為了追求瀝青路面道路的長(zhǎng)壽命，近幾年對(duì)瀝青路面厚度設(shè)計(jì)也已從過去的幾厘米修建到了現(xiàn)在的二十幾厘米。對(duì)高速公路而言，不含路床的整個(gè)路面厚度已修建到了目前的73cm 以上。瀝青材料不僅選用了國(guó)產(chǎn)AH—90號(hào)重交通道路石油瀝青，有的瀝青路面的上、中面層還使用了SBS改性瀝青或橡膠瀝青等。更值得一提的是，瀝青路面混合料已由過去幾厘米的表面處治發(fā)展到現(xiàn)在的熱拌瀝青混合料（HMA）、密級(jí)配瀝青混凝土混合料（AC）或?yàn)r青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）、密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB）技術(shù)，在級(jí)配上還發(fā)展到了骨架密實(shí)型，在瀝青混合料的設(shè)計(jì)上還引入super?pave新理念等。

我國(guó)在瀝青路面的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)上，也從標(biāo)準(zhǔn)車（指后軸重）提升到目前的標(biāo)準(zhǔn)軸載（1986年后由標(biāo)準(zhǔn)車荷載改為BZZ—60雙輪組的單后軸重60kN及BZZ—100雙輪組的單后軸重100kN兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸載， 1996 年后取消了BZZ—60，迄今采用BZZ—100一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸載）。我國(guó)近幾年對(duì)瀝青路面道路建設(shè)的投資力度加大。但所有的努力依然擺脫不了建成后在設(shè)計(jì)周期內(nèi)不應(yīng)發(fā)生重大損壞現(xiàn)象及在使用壽命上達(dá)不到設(shè)計(jì)使用壽命周期的問題。人們不僅要問，這種對(duì)瀝青路面深入創(chuàng)新的理論研究、標(biāo)準(zhǔn)的提升、投資的日益加大、標(biāo)準(zhǔn)化與精細(xì)化施工與瀝青路面道路應(yīng)有的使用壽命周期極大地不協(xié)調(diào)僅僅是因?yàn)槁访娉惺艿暮奢d變化及氣候條件之原因嗎？甚至都可歸結(jié)為建設(shè)質(zhì)量問題嗎？肯定地回答：不全面。

2 瀝青路面道路立體受控建設(shè)對(duì)策實(shí)踐與探索的基本內(nèi)涵

截止目前，對(duì)瀝青路面道路長(zhǎng)壽命問題的實(shí)踐與探索思維認(rèn)為，在現(xiàn)有瀝青路面基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用基礎(chǔ)上，為確保延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命周期，至少還應(yīng)做好以下工作：（

1）強(qiáng)調(diào)路基基底（含結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)底）持力層面（基礎(chǔ)持力穩(wěn)定體的代表）的CBR、彎沉L、壓實(shí)度K三大基本指標(biāo)的科學(xué)、合理受控及該持力層面以下合理范圍內(nèi)的基礎(chǔ)持力穩(wěn)定體以內(nèi)的各種隱患應(yīng)一對(duì)一科學(xué)處治；

（2）瀝青路面道路的整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)倡導(dǎo)有柔（相對(duì)于剛而言，而非絕對(duì)的柔）性結(jié)構(gòu)層的存在，該柔性結(jié)構(gòu)層的位置、定量的柔度與整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中剛性（相對(duì)于柔）層的定量剛度相協(xié)調(diào)；

（3）應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路面層間的特別處置，如：路面各結(jié)構(gòu)層間、路面結(jié)構(gòu)層與路基的路床間、路基路床與路堤間等多個(gè)層間的特別技術(shù)設(shè)置（如：增大抗彎拉應(yīng)力、抗車轍、抗開裂、多層防水、抗滑動(dòng)、整體連接）等提出和實(shí)施新對(duì)策。瀝青路面道路如高度重視了“三位一體”（見圖1）宏觀控制的實(shí)踐與探索，加之對(duì)瀝青路面本身的細(xì)觀理論研究和精細(xì)化實(shí)施，至少可有助于延長(zhǎng)瀝青路面道路的使用壽命周期。

圖1 填方路基“三位一體”橫斷面示意圖

2.1 關(guān)于路基基底“零沉降基準(zhǔn)面”與持力穩(wěn)定體

道路工程建設(shè)的長(zhǎng)期實(shí)踐表明，從道路工程專業(yè)的教與學(xué)、從科研課題的研究到建設(shè)實(shí)踐，均把道路工程中的路基、路面及橋涵等結(jié)構(gòu)物工程與其承載的地基分割起來，盡管在理論上有成套的地基基礎(chǔ)工程理論如：《軟土工程施工技術(shù)與環(huán)境保護(hù)》、《路基路面工程》、《巖土工程》等，人們也深知基礎(chǔ)失穩(wěn)的嚴(yán)重性，但在實(shí)踐中未對(duì)道路的立體架構(gòu)進(jìn)行有機(jī)、特別地整體設(shè)計(jì)和實(shí)施予以系統(tǒng)實(shí)踐與探索，這不符合細(xì)觀與宏觀相結(jié)合整體駕馭的理念。道路路基基底的持力層面及橋涵結(jié)構(gòu)物工程的基礎(chǔ)持力層面對(duì)其以上的工程穩(wěn)定支撐起著至關(guān)重要的作用。基礎(chǔ)以下的持力穩(wěn)定體對(duì)整個(gè)道路的使用長(zhǎng)壽命的作用具有永久性，從道路的線性、帶狀、立體的人工構(gòu)造物定義本身也可悟出，對(duì)一條道路而言，路面、路基、基礎(chǔ)持力層面以下合理范圍的持力穩(wěn)定體共同構(gòu)成的三位一體結(jié)構(gòu)才應(yīng)是道路工程真正的完整體，且在三位一體中，基礎(chǔ)持力穩(wěn)定體更加重要。只有道路工程的三位一體在長(zhǎng)期的道路運(yùn)營(yíng)中相互協(xié)調(diào)支撐、共同維系承載和抵御地質(zhì)及復(fù)雜氣候、環(huán)境的破壞，道路的使用壽命周期才會(huì)得以延長(zhǎng)。從這一思維出發(fā)，道路工程應(yīng)把道路路基基底（含結(jié)構(gòu)物基底）持力層面建立起獨(dú)立的概念，這個(gè)持力層面實(shí)際上是該層面以下持力穩(wěn)定體的堅(jiān)強(qiáng)代表，也是與路面、路基的呼應(yīng)。本文在此將這一持力層面稱為“路基相對(duì)零沉降基準(zhǔn)面”。該持力層面標(biāo)準(zhǔn)的高低及處治的深度和范圍還要取決于該持力層面以下天然組合體的復(fù)雜程度，如：井、窖、墓、穴、洞、浜、軟基、膨脹土基、泥巖基、采空區(qū)、高水位、垃圾等各種隱患，必須一對(duì)一地得到科學(xué)處治，使該天然組合體經(jīng)科學(xué)處治及專項(xiàng)評(píng)估后變?yōu)槁坊摹盎A(chǔ)持力穩(wěn)定體支撐工程”。從目前的理論水平考慮，該基礎(chǔ)持力穩(wěn)定體支撐工程的承載能力及穩(wěn)定性表現(xiàn)在“路基相對(duì)零沉降基準(zhǔn)面上”，至少需要通過該基準(zhǔn)面上的回彈模量CBR、彎沉L、壓實(shí)度K等三大基本指標(biāo)滿足不同等級(jí)、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同使用功能的道路設(shè)計(jì)要求來體現(xiàn)。填方路基持力層面基準(zhǔn)線及壓實(shí)級(jí)區(qū)實(shí)施標(biāo)示示意圖見圖2。

由于車輛荷載（靜與動(dòng)）及溫度、濕度變化對(duì)道路產(chǎn)生的各種應(yīng)力與變形均集中在道路路面結(jié)構(gòu)的上部，并逐漸向下傳遞、擴(kuò)散或消失，為滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性要求，該基準(zhǔn)面以下的天然組合體處治深度和范圍應(yīng)與不同等級(jí)、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同承載與不同環(huán)境條件下的該應(yīng)力擴(kuò)散深度相協(xié)調(diào)。

2.2 關(guān)于瀝青路面結(jié)構(gòu)層中的柔層控制

在瀝青路面道路建設(shè)上，筆者認(rèn)為柔至少可分散或緩解或抵消一大部分應(yīng)力，但柔的度、柔的位置、剛?cè)岜取⑷岬慕Y(jié)構(gòu)（如目前已成功實(shí)踐的大粒級(jí)密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB）結(jié)構(gòu)等）有待系統(tǒng)和整體深入研究。眾所周知，我國(guó)的瀝青路面設(shè)計(jì)采用的是以彈性層狀體系作為力學(xué)分析的基礎(chǔ)理論，所遵循的原則之一是路面各結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度、抗變形能力與各層次的力學(xué)響應(yīng)相匹配，但決不能出現(xiàn)倒裝組合結(jié)構(gòu)，通常要求面層、基層具有較高的強(qiáng)度、模量和抗變形能力，且回彈模量越接近匹配就越理想。瀝青路面結(jié)構(gòu)的回彈模量與其材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性有關(guān)，彈性模量大，說明其剛度大，相對(duì)而言，剛度大抗折性就差。從主要依靠路面承受重復(fù)的車輛沖擊荷載考慮，抗折性能差的路面結(jié)構(gòu)就易出現(xiàn)開裂，而剛度小時(shí)就易出現(xiàn)車轍，如何解決車轍與開裂這對(duì)矛盾體，如何從定量角度準(zhǔn)確把握路面結(jié)構(gòu)中剛與柔的度，如何解決和把握像層間彈模比一樣的“剛?cè)岜取敝档醚芯?。任何的“剛”都是相?duì)于“柔”而言的，日常生活的實(shí)踐感悟和事實(shí)告訴人們，應(yīng)用以柔克剛的哲理，以柔來消解或緩解車輛荷載及其沖擊應(yīng)力當(dāng)是有效的措施。

2.3 關(guān)于路面結(jié)構(gòu)中層間的特別處置

影響道路路面長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除與車輛靜、動(dòng)（沖擊）荷載、溫度、水有關(guān)之外，還與路面各結(jié)構(gòu)層本身的功能及層間受力和層間工作狀態(tài)有關(guān)，道路路面在使用壽命周期內(nèi)的整體穩(wěn)定狀態(tài)與層間的工作狀態(tài)是相輔相成的。因此，在對(duì)路面主結(jié)構(gòu)層予以細(xì)觀研究和精細(xì)化實(shí)施外，對(duì)主結(jié)構(gòu)層間還應(yīng)作特別的過渡處置，這種處置包括：過渡層應(yīng)滿足不同功能（抗彎拉、抗彎切、防水、抗開裂、抗滑、聯(lián)結(jié)等）的專門設(shè)計(jì)與精細(xì)化實(shí)施（含施工技術(shù)、工藝及特別材料），如能對(duì)主結(jié)構(gòu)層或各層間特別處置（含橋面間）綜合整體受控，對(duì)整個(gè)瀝青路面道路的使用壽命周期延長(zhǎng)定將事半功倍。如近幾年在路面層間處置的實(shí)踐有：應(yīng)力吸收層（含玻纖格柵等）、橋面拋丸噴砂防水層、瀝青碎石封層、路面與路基間墊層設(shè)置等。但如能對(duì)不同等級(jí)、不同標(biāo)準(zhǔn)、滿足不同功能需求的層間特別處置層以既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)合理為目標(biāo)予以成套研究，將更有利于延長(zhǎng)瀝青路面道路的使用壽命周期。

3 長(zhǎng)壽命路面道路的立體受控科學(xué)思維探索

道路是構(gòu)筑在地球運(yùn)動(dòng)球體上的線性、帶狀、立體人工構(gòu)造物，它不僅承受各種靜、動(dòng)車輛的重復(fù)荷載，且隨時(shí)承受各種地質(zhì)、氣候與環(huán)境的影響。因此，延長(zhǎng)瀝青路面道路使用壽命周期是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱巨的任務(wù)。盡管有多年對(duì)瀝青路面的國(guó)內(nèi)外理論全新研究和實(shí)踐，人們期待瀝青路面技術(shù)有整體突破性研究創(chuàng)新成果的問世，盡管本文在此提出了瀝青路面道路三位一體的宏觀立體受控對(duì)策，瀝青路面道路的使用壽命也只能在科學(xué)、合理、有限的設(shè)計(jì)周期內(nèi)得到延長(zhǎng)。除了上述微觀與宏觀的有效統(tǒng)一研究和實(shí)施之外，還應(yīng)有諸多哲學(xué)理念融入設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐中。如：路面及路基的多層防水理念、全線瀝青路面厚度確保一致及合理延長(zhǎng)臺(tái)后過渡搭板、橋端控制縱向沉降及橫向位移的預(yù)壓漿與包鑲邊（含中分帶兩側(cè)）防止橋頭跳車技術(shù)理念，確保路基長(zhǎng)年處于中濕狀態(tài)措施等。路面、路基工程本身的細(xì)觀研究與道路三位一體宏觀受控實(shí)踐與探索及規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化建設(shè)共同構(gòu)成了道路的立體受控體系，立體綜合受控體系的建立和在實(shí)踐中有針對(duì)性地提出合理的專門預(yù)案并能在實(shí)施中嚴(yán)格受控，有理由相信，瀝青路面道路在設(shè)計(jì)使用壽命周期內(nèi)能最大限度地為道路使用者提供最佳服務(wù)的目標(biāo)一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

[1] 張登亮. 瀝青路面工程手冊(cè)[M]. 北京：人民交通出版社，2003.