半刚性材料具有抗变形能力强、承载能力高、具有较好的水稳定性和抗冻性，因此半刚性基层路面在我国应用广泛。但随着半刚性基层沥青路面的大量使用，人们逐渐发现其存在路面使用性能降低快，路面服务年限缩短等问题。尤其在南方多雨潮湿地区，半刚性基层路面的早期破坏现象更为严重。针对这一问题，本论文提出在半刚性底基层与路基之间设置碎石垫层，起到排水及透气的功能，以此来增强路面结构的承载能力和延长使用寿命。本论文以我国传统的双圆荷载模型为计算模型，利用Bisar3.0软件对影响路面结构的重要指标如路表弯沉、半刚性基层层底拉应力、沥青层底拉应变及路基顶面压应变进行了分析；通过改变土基模量和轴载的大小，对路表弯沉和层底拉应力进行分析，说明了碎石垫层能够提高路面承载能力的作用；利用HPDS2006软件，通过路表弯沉反算累计轴载作用次数证明了碎石垫层能够起到提高路面的使用寿命的作用。本论文根据沙院士的SAC级配设计方法与检验方法对粗集料含量分别为55%，65%，65%，70%，75%及矿粉含量分别为2%，4%，6%，8%，10%的不同级配的混合料进行渗水性能，强度性能及储水能力的试验，确定出碎石垫层的推荐级配范围，并根据碎石垫层粗集料的干捣实空隙率提出了碎石垫层的级配检验方法。通过宁道高速的观测数据进行了深入的研究，提出了在施工质量过程控制的的重要指标；针对级配碎石垫层不同施工方法的集料进行级配筛分试验进行数据的判断，分析其离析程度，判断施工方法的优劣；通过含水量的检测确定出拌合时适宜的加水量，通过实验路确定出碎石垫层的压实遍数；通过对碎石垫层弯沉值、回弹模量及其渗水性能的检测，验证了级配碎石垫层的路用性能。