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【摘 要】 本文从我国高速公路现阶段发展的需求入手，分别分析了半刚性基层和柔性基层的优缺点，着重讲述了半柔性半刚性组合基层的优势，建议稳步推进半柔性半刚性组合基层路面结构。
【关键词】 半刚性基层;柔性基层;半柔性半刚性组合基层;线弹性模型;拉应力
引言：
我国高速公路发展比西方发达国家晚近半个世纪，我们在不断借鉴发达国家高速公路先进经验的同时，也逐渐研究出来了一套与我国经济发展、环境、气候等相适应的理论方法。但现阶段随着我国经济的不断发展、路面使用性能影响因素的更加复杂化，同时总结前期已建成高速公路中发现的问题，对我国高速公路路面结构技术的改进提出了新的要求。本文主要说明当今我国高速公路路面结构技术存在的问题、发展方向，并提出相关建议。
一、现有路面病害及不良影响
沥青路面以其性能上的绝对优势成为我国高速公路发展中主流的路面结构形式，然而该路面结构易产生裂缝的问题亦接踵而至，成为困扰我国高速公路发展中一个不容忽视的问题。路面破坏基本均以裂缝形式开始，最终演变为由于前期裂缝没有及时修补而造成的次生灾害，包括开裂、坑槽、车辙、唧浆、松散等病害，导致最终破坏，无法使用。相当一部分高速公路在远沒有达到路面15年的设计年限时，就开始进行大、中修，造成了许多不良影响。
路面建成伊始，初期裂缝虽不会影响到路面的使用性能，但将会产生不良的社会影响;随着裂缝的不断发展，路面会出现开裂、坑槽直至破坏，将直接影响行车的安全性、舒适性，降低路面的服务功能;随后对路面进行大、中修的过程中将会产生大量的废弃沥青混合料，这些混合料现仍没有较为成熟的处理方法，堆置处理不但需要占用有限的土地资源，同时也会影响周边生态环境，并且是一种资源浪费。那么就要求我们必须分析裂缝产生的原因并找到解决路面裂缝问题行之有效的方法以控制路面破坏。
二、由路面病害引起的对路面结构技术存在问题的反思
多年来，我国研究人员对沥青路面裂缝产生原因进行了广泛而深入的研究，并不断进行技术改进以期消除裂缝。路面各结构层类型以及结构层材料性质、车辆荷载、气候条件、施工因素等均可能导致裂缝产生。裂缝的表现形也多种多样，主要有纵向裂缝、横向裂缝和龟裂等。
主要将裂缝产生的原因归结为外在因素和内在因素，其中车辆荷载、气候条件、施工因素为外在因素，路面结构层类型和材料性质可归结为内在因素。一般解决问题需要综合多方面因素考虑，是一个从易到难不断尝试、循序渐进的过程。虽然由路面结构类型本身导致的裂缝，即半刚性基层反射裂缝在很早就已被提出，但半刚性基层作为一种成熟的路面结构，符合我国早期道路建设的实际需求，也有利于节省投资，一直被广泛用于我国高速公路修筑当中。在没有另外一种成熟的路面结构出现的前提下，冒然对半刚性基层路面结构进行替换存在一定风险，故对于裂缝的治理一直未得到根本性的突破。在尝试过众多方法解决裂缝且收效并不理想后，同时近些年国际上对柔性基层结构亦有了比较成熟的经验，柔性基层结构在我国一步步被认可。于是尝试新的路面结构技术势在必行。
三、半刚性基层与柔性基层对比分析
半刚性基层（底基层）强度刚度大、水稳定性和抗冻性均较好，同时取材方便，造价较低，与我国高速公路前期发展需求相适应，因而成为主流的基层（底基层）结构。但同时，半刚性基层（底基层）由于收缩系数较大、抗变形能力差、表面易积水、透水性差而容易导致路面反射裂缝的形成亦被意识到。
在施工质量能被严格控制的前提下，半刚性基层（底基层）沥青路面结构的破坏一般是由半刚性基层的缩裂开始，然后破坏由基层（底基层）向面层延伸形成反射裂缝，最终导致整个路面结构的破坏，这种破坏属于结构性破坏，一旦破坏，维修难度大且成本高，社会影响也比较巨大。
柔性基层沥青路面一般包括无结合料粒料基层（底基层）沥青路面，沥青稳定碎石基层（下卧粒料层）沥青路面。其中，沥青稳定碎石基层材料具有较高的抗剪、抗弯强度和耐疲劳性;与半刚性基层材料相比，不易产生收缩开裂和水损害;作为应力消散层，可以有效减少路面结构中的应力集中现象，大大延缓路面反射裂缝的发生。在欧美等国家，这种路面结构形式广泛应用于高速公路和重载交通，取得了良好的效果，在国内相关应用研究亦停留在初期阶段。
柔性基层路面的破坏一般始于面层，由于沥青层车辙、开裂造成，破坏顺序自上而下发展，这种破坏属于功能性破坏，合理选择适宜的柔性基层和沥青面层厚度，这种裂缝能被有效控制，而且该破坏通过面层的及时养护可以得到补救。但这种基层结构强度较低，整体变形性差，单纯的柔性结构难以支撑上部荷载作用，导致路面结构破坏。
四、半柔性半刚性组合基层路面结构分析
基层主要起承重、扩散荷载应力等作用，因此，要求具有一定的整体性、强度、刚度和水稳性。由半刚性基层与柔性基层对比分析可知，单纯的半刚性基层虽具有足够的强度，但正是由于这种强度而容易形成反射裂缝;而单纯的柔性基层路面在预防裂缝上有一定的优势，但却存在作为基层强度不足的问题，因此，单纯的半刚性基层或柔性基层在后期使用中均存在一定隐患。
根据理论分析可知，路面结构厚度与层间模量比有密切关系，沥青回弹模量一般小于半刚性基层的回弹模量，从理论上分析，若沥青层与半刚性基层材料之间是连续体系时，沥青层多处于受压状态或出现较小的拉应力，半刚性基层主要承受拉应力。柔性基层与沥青层模量比较小，选用各结构层间模量逐级递减的材料组合，可使结构层受力更合理。故在半刚性基层与沥青面层之间增加柔性基层从理论上来讲，可以使路面结构模量变化比较连续，受力更为合理。所以，半柔性半刚性组合基层路面结构较单纯的半刚性基层路面结构或单纯的柔性基层路面结构性能更为优越。
我国现行的沥青路面设计方法是以双圆均布荷载作用下弹性层状体系理论为基础，视路面、基层、垫层材料的应力应变关系为线弹性模型;路面各结构层为层间完全连续等假定;以弯沉值、结构层底拉应力、路面结构的压应力和土基顶部的压应变、沥青层底面的最大剪应力为控制指标进行路面设计。 但实际上，以半刚性材料做基层的路面结构，这些假定难以实现。半刚性基层材料与沥青面层材料之间模量存在突变，结构不连续，应力应变关系实际上为非线弹性模型，在半刚性基层和沥青面层之间没有模量过渡层的情况下，沥青面层变形很难像弹性变形那样完全恢复，这会加快沥青面层的疲劳破坏速度;模量的不连续亦会使沥青层底存在较大的拉应力，加厚沥青层虽可改善应力分布，但过厚的沥青层随之会带来车辙、泛油等其他路面病害;沥青面层和半刚性基层的粘结也一直是实际施工中的难点，若层间粘结不紧密，那么计算路面时假定层间完全连续的假设便不成立，计算结果也就与实际情况不完全相符，不利于路面设计，路面结构亦很难成为一个整体来抵抗外力的破壞。
而半柔性半刚性基层是在半刚性基层和面层之间设置柔性基层作为过渡层的结构，这种结构使沥青面层和半刚性基层之间模量得以过渡，路面的整体变形更符合线弹性模型假定，当沥青面层或柔性基层内部出现微小裂缝时，由于面层和基层沥青材料的粘弹性，这些裂缝往往能够自愈，呈弹性变形，而不会象半刚性基层材料那样，出现裂缝后，将迅速进入裂缝扩展阶段，这种强大的裂缝愈合能力大大延缓沥青路面的疲劳破坏速度。
柔性基层实际也是一种骨架结构，与半刚性基层不同的是，粘结材料为沥青，其强度和抗变形能力均优于沥青面层，与沥青面层的合理搭配使结构对抗车辙、裂缝能力更强。在沥青面层下增设柔性基层过渡层，面层与基层粘结的紧密程度会明显优于其与半刚性基层的粘结，这会使整个路面结构更像是一个整体，既改善了沥青面层底部拉应力分布，又可使结构协调性变形更加同步。该组合结构更加贴近路面计算方法，更能体现出各项控制指标的指导意义，是一种值得深入研究和推广的路面结构。
五、半柔性半刚性组合基层发展面临的问题
半柔性半刚性组合基层已逐渐进入我国公路工作者的视野，一些试验路段的建成也彰显出该结构的优势，但我国对于柔性基层的研究毕竟还在起步阶段，随着该结构的大量应用，以下矛盾亦会比较突出：
1、我国现行的各种设计方法、施工方法和养护方法更适合半刚性基层，对于新的结构形式并不能完全适用，需尽快设计出一套适合半柔性半刚性组合基层的方法。
2、半柔性半刚性组合基层路面结构造价相对半刚性基层路面结构要高出不少，虽然我国经济实力综合国力不断增强，但如果全国范围快速大面积应用，支出费用亦不可小觑。
3、半柔性半刚性组合基层对于现阶段高速公路存在的裂缝问题改善作用明显，但其固有变形大的缺陷亦不可忽视，在没有一套完善的设计、施工、养护方法出现之前，不能盲目推进。
4、希望政策上对于新结构的研究能给予大力支持，推动我国高速公路良性发展。
六、结语
半刚性基层沥青路面结构有其固有的缺陷，单一的半刚性基层高级路面结构已不能适应我国交通发展的需要，国外大量实践检验和国内试验路段也表明柔性基层具有良好的性能，其应在国内稳步推进。
参考文献：
[1]公路沥青路面设计规范.人民交通出版社，JTG D50-2006.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防（第二版）[M].人民交通出版社，2008.
[3]黄沙.碎石过渡层结构半刚性基层沥青路面参数的研究[J].广西交通科技，2002，27（3）：59-61.
【关键词】 半刚性基层;柔性基层;半柔性半刚性组合基层;线弹性模型;拉应力
引言：
我国高速公路发展比西方发达国家晚近半个世纪，我们在不断借鉴发达国家高速公路先进经验的同时，也逐渐研究出来了一套与我国经济发展、环境、气候等相适应的理论方法。但现阶段随着我国经济的不断发展、路面使用性能影响因素的更加复杂化，同时总结前期已建成高速公路中发现的问题，对我国高速公路路面结构技术的改进提出了新的要求。本文主要说明当今我国高速公路路面结构技术存在的问题、发展方向，并提出相关建议。
一、现有路面病害及不良影响
沥青路面以其性能上的绝对优势成为我国高速公路发展中主流的路面结构形式，然而该路面结构易产生裂缝的问题亦接踵而至，成为困扰我国高速公路发展中一个不容忽视的问题。路面破坏基本均以裂缝形式开始，最终演变为由于前期裂缝没有及时修补而造成的次生灾害，包括开裂、坑槽、车辙、唧浆、松散等病害，导致最终破坏，无法使用。相当一部分高速公路在远沒有达到路面15年的设计年限时，就开始进行大、中修，造成了许多不良影响。
路面建成伊始，初期裂缝虽不会影响到路面的使用性能，但将会产生不良的社会影响;随着裂缝的不断发展，路面会出现开裂、坑槽直至破坏，将直接影响行车的安全性、舒适性，降低路面的服务功能;随后对路面进行大、中修的过程中将会产生大量的废弃沥青混合料，这些混合料现仍没有较为成熟的处理方法，堆置处理不但需要占用有限的土地资源，同时也会影响周边生态环境，并且是一种资源浪费。那么就要求我们必须分析裂缝产生的原因并找到解决路面裂缝问题行之有效的方法以控制路面破坏。
二、由路面病害引起的对路面结构技术存在问题的反思
多年来，我国研究人员对沥青路面裂缝产生原因进行了广泛而深入的研究，并不断进行技术改进以期消除裂缝。路面各结构层类型以及结构层材料性质、车辆荷载、气候条件、施工因素等均可能导致裂缝产生。裂缝的表现形也多种多样，主要有纵向裂缝、横向裂缝和龟裂等。
主要将裂缝产生的原因归结为外在因素和内在因素，其中车辆荷载、气候条件、施工因素为外在因素，路面结构层类型和材料性质可归结为内在因素。一般解决问题需要综合多方面因素考虑，是一个从易到难不断尝试、循序渐进的过程。虽然由路面结构类型本身导致的裂缝，即半刚性基层反射裂缝在很早就已被提出，但半刚性基层作为一种成熟的路面结构，符合我国早期道路建设的实际需求，也有利于节省投资，一直被广泛用于我国高速公路修筑当中。在没有另外一种成熟的路面结构出现的前提下，冒然对半刚性基层路面结构进行替换存在一定风险，故对于裂缝的治理一直未得到根本性的突破。在尝试过众多方法解决裂缝且收效并不理想后，同时近些年国际上对柔性基层结构亦有了比较成熟的经验，柔性基层结构在我国一步步被认可。于是尝试新的路面结构技术势在必行。
三、半刚性基层与柔性基层对比分析
半刚性基层（底基层）强度刚度大、水稳定性和抗冻性均较好，同时取材方便，造价较低，与我国高速公路前期发展需求相适应，因而成为主流的基层（底基层）结构。但同时，半刚性基层（底基层）由于收缩系数较大、抗变形能力差、表面易积水、透水性差而容易导致路面反射裂缝的形成亦被意识到。
在施工质量能被严格控制的前提下，半刚性基层（底基层）沥青路面结构的破坏一般是由半刚性基层的缩裂开始，然后破坏由基层（底基层）向面层延伸形成反射裂缝，最终导致整个路面结构的破坏，这种破坏属于结构性破坏，一旦破坏，维修难度大且成本高，社会影响也比较巨大。
柔性基层沥青路面一般包括无结合料粒料基层（底基层）沥青路面，沥青稳定碎石基层（下卧粒料层）沥青路面。其中，沥青稳定碎石基层材料具有较高的抗剪、抗弯强度和耐疲劳性;与半刚性基层材料相比，不易产生收缩开裂和水损害;作为应力消散层，可以有效减少路面结构中的应力集中现象，大大延缓路面反射裂缝的发生。在欧美等国家，这种路面结构形式广泛应用于高速公路和重载交通，取得了良好的效果，在国内相关应用研究亦停留在初期阶段。
柔性基层路面的破坏一般始于面层，由于沥青层车辙、开裂造成，破坏顺序自上而下发展，这种破坏属于功能性破坏，合理选择适宜的柔性基层和沥青面层厚度，这种裂缝能被有效控制，而且该破坏通过面层的及时养护可以得到补救。但这种基层结构强度较低，整体变形性差，单纯的柔性结构难以支撑上部荷载作用，导致路面结构破坏。
四、半柔性半刚性组合基层路面结构分析
基层主要起承重、扩散荷载应力等作用，因此，要求具有一定的整体性、强度、刚度和水稳性。由半刚性基层与柔性基层对比分析可知，单纯的半刚性基层虽具有足够的强度，但正是由于这种强度而容易形成反射裂缝;而单纯的柔性基层路面在预防裂缝上有一定的优势，但却存在作为基层强度不足的问题，因此，单纯的半刚性基层或柔性基层在后期使用中均存在一定隐患。
根据理论分析可知，路面结构厚度与层间模量比有密切关系，沥青回弹模量一般小于半刚性基层的回弹模量，从理论上分析，若沥青层与半刚性基层材料之间是连续体系时，沥青层多处于受压状态或出现较小的拉应力，半刚性基层主要承受拉应力。柔性基层与沥青层模量比较小，选用各结构层间模量逐级递减的材料组合，可使结构层受力更合理。故在半刚性基层与沥青面层之间增加柔性基层从理论上来讲，可以使路面结构模量变化比较连续，受力更为合理。所以，半柔性半刚性组合基层路面结构较单纯的半刚性基层路面结构或单纯的柔性基层路面结构性能更为优越。
我国现行的沥青路面设计方法是以双圆均布荷载作用下弹性层状体系理论为基础，视路面、基层、垫层材料的应力应变关系为线弹性模型;路面各结构层为层间完全连续等假定;以弯沉值、结构层底拉应力、路面结构的压应力和土基顶部的压应变、沥青层底面的最大剪应力为控制指标进行路面设计。 但实际上，以半刚性材料做基层的路面结构，这些假定难以实现。半刚性基层材料与沥青面层材料之间模量存在突变，结构不连续，应力应变关系实际上为非线弹性模型，在半刚性基层和沥青面层之间没有模量过渡层的情况下，沥青面层变形很难像弹性变形那样完全恢复，这会加快沥青面层的疲劳破坏速度;模量的不连续亦会使沥青层底存在较大的拉应力，加厚沥青层虽可改善应力分布，但过厚的沥青层随之会带来车辙、泛油等其他路面病害;沥青面层和半刚性基层的粘结也一直是实际施工中的难点，若层间粘结不紧密，那么计算路面时假定层间完全连续的假设便不成立，计算结果也就与实际情况不完全相符，不利于路面设计，路面结构亦很难成为一个整体来抵抗外力的破壞。
而半柔性半刚性基层是在半刚性基层和面层之间设置柔性基层作为过渡层的结构，这种结构使沥青面层和半刚性基层之间模量得以过渡，路面的整体变形更符合线弹性模型假定，当沥青面层或柔性基层内部出现微小裂缝时，由于面层和基层沥青材料的粘弹性，这些裂缝往往能够自愈，呈弹性变形，而不会象半刚性基层材料那样，出现裂缝后，将迅速进入裂缝扩展阶段，这种强大的裂缝愈合能力大大延缓沥青路面的疲劳破坏速度。
柔性基层实际也是一种骨架结构，与半刚性基层不同的是，粘结材料为沥青，其强度和抗变形能力均优于沥青面层，与沥青面层的合理搭配使结构对抗车辙、裂缝能力更强。在沥青面层下增设柔性基层过渡层，面层与基层粘结的紧密程度会明显优于其与半刚性基层的粘结，这会使整个路面结构更像是一个整体，既改善了沥青面层底部拉应力分布，又可使结构协调性变形更加同步。该组合结构更加贴近路面计算方法，更能体现出各项控制指标的指导意义，是一种值得深入研究和推广的路面结构。
五、半柔性半刚性组合基层发展面临的问题
半柔性半刚性组合基层已逐渐进入我国公路工作者的视野，一些试验路段的建成也彰显出该结构的优势，但我国对于柔性基层的研究毕竟还在起步阶段，随着该结构的大量应用，以下矛盾亦会比较突出：
1、我国现行的各种设计方法、施工方法和养护方法更适合半刚性基层，对于新的结构形式并不能完全适用，需尽快设计出一套适合半柔性半刚性组合基层的方法。
2、半柔性半刚性组合基层路面结构造价相对半刚性基层路面结构要高出不少，虽然我国经济实力综合国力不断增强，但如果全国范围快速大面积应用，支出费用亦不可小觑。
3、半柔性半刚性组合基层对于现阶段高速公路存在的裂缝问题改善作用明显，但其固有变形大的缺陷亦不可忽视，在没有一套完善的设计、施工、养护方法出现之前，不能盲目推进。
4、希望政策上对于新结构的研究能给予大力支持，推动我国高速公路良性发展。
六、结语
半刚性基层沥青路面结构有其固有的缺陷，单一的半刚性基层高级路面结构已不能适应我国交通发展的需要，国外大量实践检验和国内试验路段也表明柔性基层具有良好的性能，其应在国内稳步推进。
参考文献：
[1]公路沥青路面设计规范.人民交通出版社，JTG D50-2006.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防（第二版）[M].人民交通出版社，2008.
[3]黄沙.碎石过渡层结构半刚性基层沥青路面参数的研究[J].广西交通科技，2002，27（3）：59-61.