如何在有限的财力、物力条件下设计出使用功能好、耐久性强的沥青路面是西部公路建设面临的重大课题。薄表层沥青混凝土路面具有的良好经济和社会效益,在倡导可持续发展的今天,薄表层沥青混凝土路面必将在我国使用得越来越广泛。本文从混合料配合比设计和路用性能两方面,对细粒式薄表层沥青混合料进行系统深入的研究。通过粗集料抗剪强度影响因素相关性分析,认为内摩阻角度可以评价粗集料级配的骨架强度稳定性。采用粗集料-沥青胶浆混合料单轴贯入试验方法,结合粗集料干插捣试验,建立了以粗集料内摩阻角和骨架间隙率为双指标控制的粗集料级配设计体系。借鉴SAC细级配设计理念,并结合粗集料级配设计方法,提出了强骨架细粒式薄表层橡胶沥青混合料配合比设计方法。通过细粒式薄表层沥青混合料常规路用性能试验,分析了不同级配、不同外掺剂、不同铺筑条件对混合料性能的影响,重点研究了不同铺筑条件对细粒式薄表层沥青路面高温稳定性能的影响,提出了适用于细粒式薄表层沥青混合料的材料组成。通过分析认为,细粒式薄表层沥青混合料单位厚度行车荷载冲击破坏能量较高和混合料连通空隙较多是导致薄表层耐久性差的根本原因。本文自主研发自落式冲击仪及相应的冲击冻融劈裂评价方法能反映薄表层沥青混合料使用情况,其相应评价指标-冲击冻融损伤度D与薄表层混合料耐久性相关性良好,通过不同级配、不同沥青、不同厚度沥青混合料冲击冻融试验,分析了各因素对耐久性能的影响,推荐了具有优异耐久性能的细粒式薄表层沥青混合料材料组成。根据细粒式薄表层沥青混合料抗滑和降噪性能试验,分析了不同因素对薄表层沥青路面表面功能的影响,采用路面长期安全效益值Eeff评价路面的抗滑持久性,给出了具有良好抗滑降噪功能的细粒式薄表层沥青混合料推荐组成。通过试验路方案设计、试验路施工和试验路的检测,结合不同铺筑厚度、沥青混合料形式、外掺剂掺量的铺筑方案,验证了细粒式薄表层沥青混合料路面的适用性。