第４２卷第７期 交通标准化 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．７ ２０１４年４月 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ａｐｒ．２０１４ 长寿命沥青路面与传统沥青路面的比较分析 申来明 ，马庆伟 （１．陕西省交通建设集团公司，陕西西安７１００７５；２．西安公路研究院，陕西西安７１００６５） 摘要：在介绍长寿命沥青路面与传统沥青路面特点的基础上，从寿命周期成本、设计理念、路用性能及结构层 四个方面对长寿命沥青路面与传统沥青路面进行比较分析，可为长寿命沥青路面的推广与应用提供一定的参考 与借鉴。 关键词：沥青混凝土路面；长寿命路面；路用性能；寿命周期成本；设计使用年限；设计理念 中图分类号：Ｕ４６１．２１７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１４）０７—００６０—０３ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ＳＨＥＮ Ｌａｉ—ｍｉｎｇ ，ＭＡ Ｑｉｎｇ—ｗｅｉ （１．Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｘｉ ａｎ ７１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｘｉ ａｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｌｏｎｇ ｌｉｆｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｌｏｎｇ ｌｉｆｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ，ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔ，ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｌａｙｅｒｓ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ ｌｉｆｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｌｏｎｇ ｌｉｆｅ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｌｉｆｅ—‘ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ；ｄｅ－ ｓｉｇｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ；ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔ １长寿命沥青路面的基本概念 长寿命沥青路面是指设计寿命达到５０年以上 （１）设计使用年限一般为２０年，而且认为不 管路面面层有多厚，在车载反复的荷载作用下， 都会不可避免地出现疲劳开裂和结构性车辙； （２）由于路面在使用年限内出现的开裂和车 的沥青路面，在设计寿命内无需结构性大修，仅 需根据表面层损坏状况进行周期性维修。 ２长寿命沥青路面与传统沥青路面的特点 长寿命沥青路面具备以下特点： （１）路面设计寿命达到５０年以上； （２）在设计寿命内，路面不发生结构性破 坏，损坏只发生在表面层，不需要进行结构性大 辙较多，不得不进行修复，严重时甚至需要重修 路面，所以维修养护费用较高； （３）初期修建费用较低； （４）如果路面需要结构性大修时，可能对交 通造成较大的干扰，甚至是封闭交通，给实际车 辆通行带来不便。 ３寿命周期成本的比较分析 修，只对表面层进行养护维修； （３）路面厚度较厚，初期建设费用偏高，但 后期维修费用低，在整个寿命周期内经济成本低； （４）长寿命沥青路面不需要结构性大修，由 于排除了大修对交通的干扰，封闭也可能较少。 传统沥青路面具备以下特点： 寿命周期成本分析是设计长寿命路面又一重 要的因素，它包括：道路初期修建费用、维修费 用、养护费用、折现率、用户成本、车辆操作损 耗成本。前四种成本对路面方案选择的影响最 收稿日期：２０１３—０９—１１ 第４２卷第７期 申来明，等：长寿命沥青路面与传统沥青路面的比较分析 ６１ 大，而后两种成本对选择性价比最好的方案影响 是最大的，但是在实际设计和研究过程中，由于 要考虑诸多因素，所以用户成本模型很难确定。 寿命周期费用净现值分析方法是目前比较科学的 经济分析方法，主要通过计算一定时期内所有费 用的总和，并把一定时期内产生的费用折算为现 值，再进行比较，就能够比较直观地反映出分析 期内建设、养护和维修所需的各项费用。 重庆交通科研设计院周刚研究员以昆明一安 宁高速公路路面工程为实例，提出计算寿命周期 费用净现值的公式为： Ｓ ＮＰＶ＝Ｌ＋ 一 式中：厶为初期建设费用；Ｘｋ为分析期第ｋ年产生 的费用（养护费、维修费等）；ｋ为费用发生的时 间；ｇ／为分析期；ｉ为折现率；Ｓ为残值。该公式实 际上是分析周期内不同时间发生的费用来计算长 寿命沥青路面周期成本，包括初期修建费用和各 个周期内的维修养护费用。 本文根据不同的折现率分别计算了寿命周期 费用净现值和等额年费用，并与传统的沥青路面 进行比较。在折现率０％～５％的范围内，对比２个 方案的寿命周期净现值ＮＰＶ，传统沥青路面比长 寿命沥青路面高２６３９７．０万元～６３９０．８万元，也就是 说传统沥青路面的寿命周期成本是长寿命路面的 １．４２ ２．２７倍。由此可见，长寿命沥青路面总费用 比传统沥青路面低得多。 ４设计理念的比较分析 ４．１传统沥青路面的设计理念 传统的柔性路面损坏最主要是疲劳开裂和永 久变形这两种结构性损坏，对应的控制指标是设 计弯沉值和层底弯拉应力。但是沥青路面在实际 使用过程中，除了设计弯沉值和结构层层底弯拉 应力两种控制指标外，引起路面损坏的形式还有 很多种，在条件成熟的时候也可以考虑增加与之 相应的设计控制指标，如为了控制热稳定性不足 产生的车辙，有的设计方法将车辙永久变形的深 度作为设计控制指标，也有将沥青面层的抗剪极 限强度作为设计控制指标以控制路面永久变形， 还有将低温裂缝的断裂应力作为设计控制指标。 ４．２长寿命沥青路面的设计理念 根据美国长寿命路面的设计理念，采用较厚 的柔性沥青结构层，降低了传统沥青面层层底开 裂的概率且避免了结构性车辙的产生，而且由于 此类路面的损坏仅限于表面层，因此只需要定期 对表面进行刨挖、罩面修复，可使沥青路面在使 用年限内不需要大的结构性改建，可保证所设计 的沥青路面能使用５０年以上。 ５路用性能的比较分析 传统沥青路面设计使用年限一般为２Ｏ年，虽 然沥青具有良好的性能，如：足够的力学强度； 一定的弹性和塑性变形能力；与汽车轮胎的附着 力较好；有高度的减震性；不扬尘，且容易清扫 和冲洗；维修工作比较简单，且沥青路面可再生 利用等。但是由于设计、施工以及车辆运行等因 素，沥青路面经常出现一些病害，如裂缝、车 辙、松散剥落、表面磨光等，而且易出现结构性 破坏，修复困难。这些病害会影响沥青路面设计 使用年限，需要维修养护，严重时还需要大面积 重修。若路面需要经常的维修养护，其费用肯定 会增加，还会影响交通的运行。 相比传统沥青路面，长寿命沥青路面设计使 用年限更长，且在其设计使用年限内无大的结构 性维修和重建，仅需要一些表面层的修复。另 外，长寿命沥青路面也同样具有传统沥青路面的 其他良好性能，但是它的维修养护很简单，在使 用年限内不需要大的结构性修复或重建，所以维 修养护的费用比较低。 ６结构层的比较分析 传统沥青路面和长寿命沥青路面路面结构分 层及应力分布如图１、图２所示。 ６２ 交通标准化 ２０１４年４月 车辙和裂缝仅发生在长寿命路面的面层，不会出 敬 姑 程耀 ｓ之５ 父 ６ｃｍ改性沥青Ａｃ一２０中面层 敛 ｇｅｍ沥青混凝土Ａｃ一２５下面层 现在下面的联结层和基层中。 ７结语 ：：：；：：：；：：：：：：：： １４ｃｍ大粒径沥青碎石ＬｓＭ一３Ｏ基层 ：：：：：：：：：：：：：：：： 下封层＋透层 ２０ｃｎｌ水泥稳定碎石基层 经过以上的分析比较可知，无论是在寿命周 期成本方面，还是在结构性能和路用性能方面， 长寿命路面都优于传统沥青路面。虽然各国均对 长寿命路面进行了相关研究也取得了一些成果， 但到目前为止，长寿命路面设计方法在设计参 数，如该如何建立用户成本分析模型，车辆操作 损耗成本如何计算以及设计标准上还没有一个统 一１８ｃｍ石灰粉煤灰稳定土底基层 图２传统沥青路面结构示意图 对长寿命路面结构层的分析如下： （１）路表以下１００～１５０ｍｍ区域是高压应力区 域，也是经常发生各种损坏的区域； （２）路表以下４０—７５ｍｍ区域应采用有足够的 表面构造深度、抗车辙、水稳定性好的沥青混凝 土，保证车辆的行驶性能； （３）中面层１００～１７５ｍｍ区域采用高模量、抗 的标准，仍处于发展完善阶段。 同时，本文认为，长寿命沥青路面肯定是 今后主流的道路结构形式，在选择路面结构方 案时，除了结构方面的设计外，还要考虑设 计、原材料、生产、养护及管理等方面的因 素，从不同角度对不同设计与养护方案进行比 选，才能真正推动长寿命沥青路面研究的发展 与广泛应用。 参考文献： Ｉ １】周刚，张颖，王祺．柔性基层长寿命沥青路面全寿命周 期成本分析ｌＪＩ．公路交通技术，２００９，（６）：６０—６４． 【２］侯国荣，王选仓，冯治安．长寿命路面结构与裸化技术 研究【ＪＩ．郑州大学学报：工学版，２００７，（１）：７２—７５． 【３］唐明德．长寿命沥青路面的结构设计［Ｊｌ＿黑龙江科技信 息，２０１０，（２４）：２５９． 、蠕 蠕 矗 文 蠕 ｆ 蠕 ｆ ≈蠕 、 、 、 亡 、 ｆ｝坊 ； 膏 工 膏 车辙性高的沥青混凝土，以起到扩散荷载的作用； （４）基层７５～ｌＯＯｍｍ区域应采用高柔性、抗 疲劳、水稳定性好的沥青混凝土，以减少疲劳开 裂的产生； （５）ＨＭＡ基层底部最易发生疲劳开裂，因此 控制该区域的弯拉应变，对于防止路面过早出现 结构性损坏具有特别重要的作用。 传统沥青路面随着裂缝和车辙的增加，会延 伸到基层中，对路面产生较大的结构性损伤；长 寿命沥青路面结构分层比传统沥青路面分层简 单，但是路面面层的厚度却比传统面层大，因此 靠 ≈ 盘 ；、 、 、蠕 工 工、 矗、蠕 工 矗、 、蠕 分蠕 ； 矗、 ； 蠕 分 （上接第５９页） 影响。 这些措施并不是孤立的，必须科学、辩证、 ３．５高速公路沥青路面早期损坏对策 针对两种类型的早期损坏的对策措施包括： 全面地看待各种技术对策，其中管理和路基稳定 是先决条件，路面结构、设计、材料、施工以及 防排水都是重要的，缺一不可，而维修养护和大 修则是发生损坏后的补救。 参考文献： ［１］郑晶．高速公路路基路面早期病害治理措施［ＪＪ＿交通标 准化，２０１３，（１２）：３１—３３． （１）改进高速公路建设管理工作； （２）做好沥青混合料的配合比设计，提高沥 青混合料的使用性能； （３）改进沥青路面施工工艺、加强施工质量 控制； （４）严把材料关； （５）合理选择沥青路面的结构，引进并完善 设计技术； （６）切实做好沥青路面的防排水设计； （７）加强预防性养护，延长大修年限； ［２】付丽琴．高速公路桥面铺装早期病害产生原因及养护措 施ｆＪ１＿辽宁交通科技，２００５，（１１）：３５—３７． 【３］ 吕全中．高等级沥青路面早期病害类型、产生原因与预 防性养护措施ＩＪ１．科技信息，２０１２，（７）：５６９－５７０． （８）慎重进行沥青路面的大修，减小社会
