随着甘肃省河西戈壁地区高速公路的迅速发展，对高速公路建设质量也提出了越来越高的要求。河西戈壁地区高速公路普遍采用半刚性基层沥青路面，路面结构形式单一，再加上河西戈壁地区冬季严寒、夏季酷热、四季及昼夜温差大等特殊的自然气候特点，高速公路沥青路面的车辙和裂缝病害严重，是急需研究和解决的主要问题。为解决这一问题，对路面设计中路用性能良好的ATB沥青稳定碎石下面层结构进行研究。沥青稳定碎石结构在国外沥青路面中已得到广泛应用，在国内应用较少，研究还处于起步阶段，但是应用前景良好。本文在国内外相关研究的基础上，针对河西戈壁地区的交通及气候特点，提出适合河西戈壁地区的沥青稳定碎石下面层性能要求。采用多种级配设计方法进行了ATB沥青稳定碎石的级配设计，并采用大马歇尔方法确定了各级配混合料的最佳沥青用量。在此基础上，结合河西戈壁地区ATB沥青稳定碎石下面层性能要求，设计了评价高温稳定性能、低温抗裂性能及抗疲劳性能的室内试验方案，研究分析了不同级配对路用性能的影响。并在我国现行规范要求的基础上，综合各种级配的路用性能特点，以确保高温稳定性为重点，并兼顾低温抗裂性能以及抗疲劳性能等，提出了河西戈壁地区高速公路ATB-25沥青稳定碎石下面层的级配范围。最后铺筑试验路，对河西戈壁地区高速公路ATB沥青稳定碎石下面层的施工工艺及质量控制要点进行了研究，并初步探讨了橡胶沥青应力吸收层（AR-SAMI）与ATB下面层的结合应用。