摘  要：本文通过河北省高速公路SMA沥青路面施工及使用现状的调查与分析，对SMA沥青路面优良的路用性能给予总结，同时也指出目前河北省高速公路SMA沥青路面存在的主要病害，并对病害原因进行了系统分析和研究，并提出SMA应用的改进和建议。

1、前言
    沥青路面的表面层曝露于大气之中，接受日晒、雨淋、风吹、冰冻等自然因素侵蚀，同时受到高速行车荷载的反复冲击和磨耗，如何使沥青面层既具耐久性又有粗糙抗滑的纹理、构造深度，已成为人们探究的焦点课题。河北省在沥青面层抗滑方面进行了多方面的研究和大规模的探索与尝试。一是从矿料的级配入手，通过采用不同的级配组合提高面层的抗滑能力和抗车辙能力；另外从材料的性能入手，通过采用坚固耐磨耗的玄武岩、安山岩等骨料和通过外掺剂等手段改善沥青的路用性能，加强沥青与石料的粘附性等实现路面表层的功能提高。目前国内外常用的普通密级配沥青混凝土、抗滑表层、多碎石面层等面层结构都是针对不同侧面的服务性能而采取相应策略设计的，难以较全面的解决路面在不同情况下的损害问题，SMA的出现则较好的解决了这一难题。本文通过河北省高速公路SMA沥青路面施工及使用现状的调查与分析，对SMA沥青路面优良的路用性能给予总结，同时也指出目前河北省高速公路SMA沥青路面存在的主要病害，并对病害原因进行了系统分析和研究，并提出SMA应用的改进和建议。

2、SMA路面基本情况及路用性能调查与研究
    SMA的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分，为间断级配，粗骨料多，细集料少，矿粉多，沥青含量大，这种结构组成使得SMA具有许多其它路面结构不可比拟的优点。大量的粗骨料形成紧密嵌挤的骨架结构，纤维、矿粉、沥青组成的玛蹄脂填充其孔隙，使混合料既保持了大孔隙排水性路面表面功能好的优点，又克服了其耐久性差的缺点，兼具嵌挤型和密实型混合料之长处。SMA的抗永久形变能力（高温稳定性）强，车辙可减轻30%-40%；表面粗糙度大，抗滑性能好，行车较安全；抗磨耗能力强；提高耐老化能力和早期裂缝较少，耐久性可较普通沥青混凝土延长20%-40%。缺点主要是约增加25%的投资；沥青和矿粉用量较多；加工和铺筑温度较高；生产率较低；实际使用性能对结合料用量和粉料用量都较敏感，对材料质量要求高。

    河北省自1995年开始进行SMA的室内实验，1996年在307国道上铺筑了试验路段，1997年利用ALF快速加载试验机对不同类型的试验路段进行了测定。1997年9月省交通厅成立了SMA推广应用研究领导小组，在保津高速公路上铺筑了第二条试验路并全面应用。此间石（家庄）黄（骅）高速公路也在同年下半年完成了试验路面。与此同时，各线也相继铺筑了大量的SMA-16沥青表面层结构。河北省有SMA路面情况及SMA矿料级配见表1－表4
河北省有SMA沥青路面概况表    表1
名  称 桩号 长度
（Km） 路面结构 通车时间
石黄高速公路 K252+940-k260+910   4cm SMA－16＋5cm SAC－25（调整）粗粒式沥青混凝土＋6cm SAC－25（调整）粗粒式沥青混凝土＋透层油＋20cm水泥稳定级配碎石＋20cm石灰、粉煤灰稳定级配碎石＋20cm水泥、石灰稳定土 1998.12
津保（河北段） K128_895-k113+270;k99+075-k85+500   20cm的石灰土+18cm二灰碎石+18cm水泥稳定碎石+6cm AC-30粗粒式沥青砼+5cm AC-25粗粒式沥青砼+4cmSMA-16 1998.12
 
 
京沈（宝坻-山海关段） K188+009-K212+512;K248+737-K263+837 (双幅)27 4cmSMA-16+5cmAC-20I +6cmAC-30I+19cm水泥稳定碎石+18cm二灰稳定碎石+20cm石灰稳定土 1999.9
京沈（廊坊段） K39+904-k61+207 21.3 4cmSMA-16+5cmAC-20I+6cmAC-25I+18cm水泥稳定碎石+18cm二灰稳定碎石+20cm石灰稳定土 1999.10

保津高速公路SMA矿料级配  表2
筛孔 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配范围（%） 100 95-100 85-95 60-75 20-28 16-24 14-18 12-16 12-15 10-12 8-10
设计级配（%） 100 96 85.3 65.5 24.4 19.4 14.7 11.9 11.4 11.3 9.7

 宝山高速公路SMA矿料级配      表3
筛孔 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配范围（%） 100 95-100 85-95 60-75 20-28 16-24 14-18 12-16 12-15 10-12 8-10
设计级配（%） 100 98.7 91 72.1 27 20.3 17.2 14.8 12.3 11.1 8.6

 
            石黄高速公路SMA矿料级配     表4
筛孔 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配范围（%） 100 95-100 85-95 60-75 20-28 16-24 14-18 12-16 12-15 10-12 8-10
设计级配（%） 100  97.5  90 67.5  24  20  16 14 13.5 11 9

3.1、保津高速公路SMA路面调查与评价
    该段SMA抗滑石料采用了玄武岩。中面层采用PE改性沥青。纤维采用德国JRS公司的颗粒状木质素纤维VIATOP66（用量0.45%）及美国INTERFIBER公司的松散木质素纤维（用量0.3%）、并与我省自己研制的岩棉纤维进行了比较试用。基质沥青为90号韩国沥青。表面构造深度一般可达1.2mm以上。在最初三年里，SMA路面没有发生大面积的早期破坏，车辙不明显，只是局部路段有坑槽现象和泛油现象。2004年4月的检测表明，主线超车道路面状况基本良好，行车道路况相对较差，存在网裂、沉陷、车辙、纵向裂缝等不同种类不同程度的病害，部分横向裂缝出现唧浆、啃边等现象，尤其是车辙病害K85-K128段尤为突出。裂缝类病害在全线均有分布，主要为横向裂缝、纵向裂缝和网裂，部分裂缝带有一定宽度的破碎，唧浆现象比较明显，有的轮迹带部位有沉陷网裂；纵向裂缝在全线分布比较广，表现形式复杂，裂缝带宽度从几毫米至几十毫米不等，沉陷深浅程度不同。抗滑性能保定（顺桩号）方向的抗滑性能指数为67.1，天津（逆桩号）方向的抗滑性能指数为55.7,总平均值为61.4。全线的抗滑性能（SRI指标）偏低；部分路段的弯沉值较高，在日常养护工作中应加强监测。

3.2、京沈高速公路宝坻至山海关段SMA路用性能调查与评价
    在该段做了两段双幅合计27公里的SMA-16沥青路面。沥青材料中、下面层采用加德士70号重交通道路沥青，表面层采用了壳牌SBS改性沥青和玄武岩。中、下面层为石灰岩集料。

路面检测结果（平均值）
  SMA路段 其它路段
检测
时间 平整度IRI 横向力系数SFC 弯沉
（0.01mm） 平整度IRI 横向力系数SFC 弯沉
（0.01mm）
通车时 1.17 62 2.51 1.13 67 2.81
2002.5 1.21 52 14.3 1.34 56 17.7

    通车以来，路面总体使用技术状况有了一定的衰减，出现了一些不同程度的破坏，其中路面透水是导致路面产生各种病害的重要原因之一。调查过程中，针对不同路段的具体情况，分别进行钻芯取样及实地开挖取样，并对试样进行空隙率、沥青抽提、集料筛分等试验，同时在取样点附近进行了透水试验。作为对比路段，对一些路表尚无明显病害的路段及SMA试验路段也进行了相关取样和试验。

    对表面观察透水路段与不透水路段以及SMA-16路段分别进行了现场透水试验，试验结果表明，两种路段所测透水度值并没有明显的规律和差异，有的在试验过程中，距试验部位3～4cm处就可见有水冒出，这一现象在多处试验点发生。而没有水冒出的试验点在两分钟以后其读数值变化仍很小甚至没有变化。这表明中下面层的渗水并不明显，渗水主要发生在表面层内部结构中的某些串通的空隙和孔洞中。另外与其它路段对比发现，SMA段的车辙总体来说比普通路段要小的多。同时裂缝等其它病害也较普通路段少得多。

3.3、石黄高速公路SMA路用性能调查与评价（表6－表11）
    石黄高速公路SMA路段沥青采用AH－70#沥青。主骨料上面层采用玄武岩，中、下面层采用石灰岩。SBS改性沥青采用AH－70#沥青掺加5％～5.5％SBS。SAC路段1998年弯沉5.0，1999年为6.5，可以看出经过一年的运行，SMA试验段的弯沉值有所衰减，但比同结构的SAC段落稍小。
    弯沉检测结果（0.01mm）             表6
SMA K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 平均值
98年12月 3.67 5.10 4.70 3.40 5.00 4.10 3.80 4.90 L＝4.334
99年12月 6.04 5.31 5.03 5.51 4.86 5.88 4.99 4.90 L＝5.315

 
平整度检测结果             表7
SMA段 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 平均值
98年12月 1.173 1.071 1.138 1.099 1.142 1.222 1.234 1.107 IRI＝1.149
99年12月 1.06 1.08 1.03 1.02 1.03 1.05 1.09 1.10 IRI＝1.058
2001年8月 1.002 0.992 0.990 0.980 0.965 1.112 1.162 1.078 IRI＝1.035

  
     多碎石SAC段IRI＝1.217，可以认为，经过三年的通车运营，SMA段平整度比普通SAC段衰减的缓慢。

    横向力系数检测结果                  表8
  K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 平均值
98年12月 60.1 59.9 60.6 61.9 61.2 60.2 60.8 55.6 SFC＝60.04
99年12月 59 47 50 46 43 47 49 50 SFC＝48.58

   
    多碎石SAC对比段1998年SFC检测结果为58.5，1999年检测结果为61.1；检测结果表明，通车前，横向力系数大致相同，但经过一年运营，SMA段SFC值由60.04下降到了48.58，下降了22.8%， SAC对比段增长了4%，经现场观察，SAC段表面突出的石料油膜大部分磨光，石料直接与轮胎接触，SMA段表面突出的石料油膜保持的较SAC段完整。

    通过对车辙的观测，可以发现，在超车道上SMA试验基本上检测不到车辙，多碎石段车辙也很轻微，在0-1.0mm之间，车辙表现最突出的在行车道靠近紧急停车带的轮迹带上。

试验路裂缝情况统计表                 表9
检测时间及项目 南半幅 北半幅
7KM SMA段 11KM SAC段
2001．3 裂缝条数 3 27
裂缝指数（条／KM） 0.43 2.45
2002．5 新增加裂缝条数 4 4
裂缝指数（条／KM） 0.57 2.82
2002.10 新增裂缝条数 6 38
裂缝指数（条／KM） 0.85 3.5

    由以上数据可以说明， SMA段在抗裂性能上明显优于多碎石SAC结构。

3.4、京沈高速公路廊坊段SMA路面调查与评价
    本段目前除有横向裂缝外,尚无其它病害发生。沈阳（上行）方向中间、外侧行车道行驶质量指数RQI平均分别为96.5、96.1，北京（下行）方向中间、外侧行车道行驶质量指数RQI平均分别为96.4、96.0。沈阳方向（上行）中间、外侧行车道路面结构强度指数PSSI平均分别为99.9、99.7；北京方向（下行）中间、外侧行车道路面结构强度指数PSSI平均分别为99.9、99.7，路面结构强度指数PSSI双幅平均为99.8，从百米评测区间代表弯沉值可以看出，中间行车道略优于外侧行车道。全线路面结构强度普遍很高，路面结构强度指数PSSI均为“优”。

    该段抗滑性能沈阳（上行）方向中间、外侧行车道的抗滑性能指数SRI平均分别为87.6、87.3，北京（下行）方向中间、外侧行车道的抗滑性能指数SRI平均分别为85.6、84.6，上行方向优于下行方向，中间行车道稍优于外侧行车道，全路段SRI平均值为86.3。该路段抗滑性能指数SRI大部分为“良”，相对其结构强度和行驶质量两项指标稍差。

4. SMA路段病害调查分析与治理方案
    通过以上调查结果看，SMA沥青路面的确表现出较多优良的路用性能，少裂缝、抗车辙等等，但由于施工的不均匀性和材料变异性过大，目前河北省SMA沥青路面主要是出现了的水损坏，下面就以某段高速公路试验段典型水损坏病害调查与治理为例来总结病害原因，并给出病害治理方案和建议。

4.1 SMA路段病害调查分析
    通过现场调查，路面主要病害类型为沉陷、唧浆、网裂、横向裂缝等。其中，行车道轮迹带挖补处沉陷、唧浆等病害现象较为突出，多处小面积挖补连续出现，且挖补部位经车轮作用又出现沉陷、推移等病害现象。另外，车辆高速通过时强大的冲击跳动作用，也加速了挖补部位的再次损坏，路面出现的大量“补中补”现象充分证明了这一点。调查路段路面存在一定数量的横向裂缝，并均已在日常养护工作中进行了灌缝处理。

    该路段路面的病害特征主要还是表现为沥青混凝土路面早期“水损害”。根据调查，病害现象均是由于路面渗水后内部滞留水的存在，在长期大量车轮荷载作用下形成的。虽然在日常养护中及时进行了挖补处理，但受施工作业面的限制，大多采取了小面积修补的方式进行病害处理，不仅降低了路面平整度，并且对路面透水情况未能起到改善作用，因此，陆续出现了多处连续小面积修补和“补中补”现象。综上所述，单纯对该路段路面病害进行小面积挖补已不能消除路面“水损害”现象的发生。为进一步确定不同病害类型、不同病害程度情况下的路面结构层破损的深度和范围，选取具有代表性的病害部位及其附近尚未出现病害部位进行对比性钻孔取芯试验，结果详见表11。
 
                                                                       表11
序号 设  计                      桩  号 位  置 表  观              描  述 结构层厚度（cm） 芯 样 现 场 描 述
面  层 上基层 面    层 上基层
上 中 下
1 K259+103 行车道 沉陷 4.0 5.0 5.0 17.5 芯样完整 芯样存在竖向贯通裂缝
2 K259+095 行车道 良好 4.0 4.8 4.5 17.6 芯样完整 芯样完整
3 K258+430 行车道 网裂、沉陷、唧浆 4.0 － － － 上面层芯样完整，中、下面层芯样松散 芯样存在竖向贯通裂缝，局部轻微松散
4 K258+420 行车道 良好（两小块修补之间） 4.5 4.5 5.0 18.6 芯样完整 芯样完整
5 K256+406 行车道 多处连续修补不良（唧浆）之间 4.0 5.0 4.5 17.8 芯样完整 芯样完整
6 K254+240 行车道 修补 13.7 － 芯样完整，下面层底部轻微松散 芯样存在竖向贯通裂缝，局部轻微松散
7 K254+236 行车道 修补 17.2 17.7 芯样完整 芯样完整

   
    钻孔取芯试验及探坑挖验的结果显示：调查路段路面各结构层总体状况基本良好；SMA沥青混凝土上面层芯样基本完整, 各钻孔取芯部位的石灰、粉煤灰稳定级配碎石下基层基本完好, 但面层与水泥稳定级配碎石基层粘接较差；无明显沉陷、唧浆、网裂等病害存在的修补部位，面层和基层整体状况是良好的；修补损坏部位的面层和基层存在较轻微的破损现象；出现网裂、唧浆、沉陷的部位，中、下面层和上基层均存在不同程度的松散等病害现象；路面层间内部有滞留水，渗水现象较为明显。

    通过对路面病害调查、钻芯试验等检测结果以及交通量统计资料进行综合分析，得出如下结论：

    1、调查路段路面总体状况基本良好，严重病害（如网裂、唧浆、沉陷）部位的沥青混凝土面层和水泥稳定级配碎石上基层存在有不同程度的破损现象，石灰、粉煤灰稳定级配碎石下基层状况良好。

    2、上面层SMA沥青玛蹄脂碎石混合料中纤维掺加量偏低，沥青用量偏小，无法将骨料间空隙充分填充饱满，导致调查路段路面普遍存在有“透水”现象，这是造成各种“水损害”病变发生的一个主要内因和诱因。

    3、交通量的迅猛增长，大、重型车辆所占比例逐年提升，对于路面的使用性能提出了更高的要求。

    4、日常养护中的零星小面积挖补，仅能起到短期维持作用，不能从根本上解决现有路面病害问题。

    5、在路面病害治理及路面设计、施工过程中，应充分认识到“水”对路面的破坏作用，对路面的防水、排水和层间粘结应格外重视，采取行之有效的预防性措施。

4.2 SMA路面透水病害治理方案及建议
    根据路面病害调查和钻孔取芯试验的结果，制定如下处治方案:

    1）、对于路面严重网裂、唧浆、沉陷的部位，挖除沥青混凝土面层和松散的水泥稳定级配碎石上基层后重新铺筑。

    2）、对于路面多处已做过连续修补和“补中补”较为集中的路段，采取连续挖除沥青混凝土面层，并根据水泥稳定级配碎石上基层的破损状况进行彻底挖补。

    3）、对于路面多处连续修补和“补中补”较为集中的路段，铣刨沥青混凝土面层后，根据现场水泥稳定级配碎石上基层的实际状况分别进行治理，对于失去结构强度的层面应进行彻底清理，坏到哪一个深度就处理到哪一个深度。

    4）、待现有路面病害全面治理完工之后，采取沥青混凝土罩面或微表处等预防性养护措施，对路面防水性能进行全断面改善。

5.结语
    通过调查，SMA沥青路面除解决了高温稳定性外，目前水损害就是SMA的主要病害，在对现有路面病害进行全面治理的同时，采取积极有效的预防性措施，避免路面“水损害”发生，是路面病害治理及预防性养护设计的关键所在。前三至五年内SMA段显现出优良性能，用于其他路段的养护费用大约为每年3万元/公里，SMA段养护费用为1万元/公里。在建设时期暂时的多投入，其实是为养护阶段的节约资金打下了基础；从以上指标及养护分析结果不难看出，如果配比合理，施工严格按照有关操作规程执行，整体效益SMA路面优于普通沥青路面，值得推广。在今后的设计与施工中，应进一步加强层间防水设计和SMA混合料设计研究，以减少早期损害的发生，充分发挥SMA路面的优良性能。