【摘 要】當(dāng)前很多瀝青路面處于維修和待修狀態(tài)的現(xiàn)象引起整個(gè)行業(yè)的深思，如何逐漸從先開(kāi)發(fā)后治理轉(zhuǎn)型到設(shè)計(jì)既考慮工期經(jīng)濟(jì)效益又考慮長(zhǎng)期性能。世界各國(guó)都對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)、加鋪結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)做出大量研究，取得了很多成果，再次基礎(chǔ)上，本文針對(duì)瀝青路面的彎沉控制分析具體手段提高瀝青路面高效性。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；彎沉控制；道路技術(shù)；指標(biāo)控制

1 引言

公路建設(shè)中尤其是村通工程公路一般設(shè)計(jì)為瀝青混凝土面層30mm、水泥砂礫穩(wěn)定基層180~200mm和級(jí)配為15~25cm的砂礫墊層。這樣的方案從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮主要應(yīng)控制墊層的強(qiáng)度指標(biāo)，這也是關(guān)乎瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵所在，足以說(shuō)明墊層的彎沉指標(biāo)的控制的重要性。《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG_D50-2006）將舊規(guī)范三參數(shù)經(jīng)驗(yàn)法修改為以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)的理論設(shè)計(jì)法，并對(duì)舊路加鋪設(shè)計(jì)中彎沉修正系數(shù)F進(jìn)行系數(shù)修正，從設(shè)計(jì)開(kāi)始對(duì)彎沉控制進(jìn)行規(guī)范。

2 從檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究探索路基彎沉控制

作為路面彎沉的重要組成部分的路基沉降，現(xiàn)行公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范（JTJ034-2000）中采用回彈彎沉檢驗(yàn)值確定，土基頂面回彈彎沉計(jì)算按公式 計(jì)算?？紤]到不利季節(jié)的影響，土基回彈模量E0調(diào)整為非不利季節(jié)的 ，帶入上式即為土基進(jìn)行彎沉檢驗(yàn)實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)值，系數(shù)K1為不利季節(jié)影響因素，一般根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際經(jīng)驗(yàn)取值。由于最不利季節(jié)的土基含水率值一定，不利季節(jié)影響因素根據(jù)實(shí)測(cè)即可得到，找出相關(guān)關(guān)系式即可根據(jù)含水土壤稠度計(jì)算土基彎沉值，進(jìn)行檢驗(yàn)控制手段。相關(guān)論文給出了西安地區(qū)土基回彈模量E0與土壤含水稠度試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算可得到彎沉指標(biāo)數(shù)據(jù)，其他地區(qū)亦可查到相關(guān)研究成果。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范推薦的公式進(jìn)行反算現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)所得的數(shù)據(jù)得出回歸式變形，計(jì)算機(jī)擬合得到滿足公式 ，同樣考慮非不利季節(jié)調(diào)整E0為 進(jìn)行彎沉驗(yàn)算。

圖1 瀝青路面彎沉控制實(shí)測(cè)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

路面基層的施工質(zhì)量嚴(yán)重影響路面質(zhì)量，對(duì)個(gè)結(jié)構(gòu)層頂面回彈彎沉值的檢測(cè)可以直觀的反映路基路面各結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度達(dá)標(biāo)程度，施工指標(biāo)同設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足程度。而各結(jié)構(gòu)層及相應(yīng)下臥結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度和剛度綜合表現(xiàn)為該結(jié)構(gòu)層頂面的彎沉數(shù)值，從而有效地保證施工工程中整個(gè)結(jié)構(gòu)的總體彎沉數(shù)值滿足標(biāo)準(zhǔn)就必須從路基彎沉數(shù)值層面保證。我國(guó)目前常用的半剛性基層材料主要由石灰、石灰粉煤灰和水泥等材料結(jié)合形成，強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)在一定溫度范圍內(nèi)有所增長(zhǎng)，且由于水泥同石灰粉煤灰和石灰穩(wěn)定期差距較多，整個(gè)基層穩(wěn)定情況較為復(fù)雜。如若基層施工齡期較短的話基層強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度，實(shí)測(cè)得到的彎沉值和理論計(jì)算的以設(shè)計(jì)齡期參數(shù)獲得的基層彎沉數(shù)值就會(huì)有很大不同，因此半剛性基層很難通過(guò)實(shí)測(cè)彎沉值進(jìn)行施工質(zhì)量控制，彎沉檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)隨著施工齡期處于動(dòng)態(tài)變化之中。在大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和理論分析基礎(chǔ)上，科研工作者發(fā)現(xiàn)半剛性材料強(qiáng)度增長(zhǎng)導(dǎo)致同彎沉數(shù)值都跟齡期有一定的關(guān)系，根據(jù)具體的齡期進(jìn)行當(dāng)?shù)氐膶?shí)測(cè)溫度修正和季節(jié)影響系數(shù)修正實(shí)測(cè)彎沉標(biāo)準(zhǔn)即可得到合理的檢測(cè)效果。實(shí)際施工工程中，路基彎沉值檢測(cè)具有一定難度且無(wú)法取代面層彎沉檢測(cè)，常常需要重新確定新的面層彎沉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，確定彎沉標(biāo)準(zhǔn)必須同步確定齡期和測(cè)定時(shí)刻溫度。對(duì)于面層為多層結(jié)構(gòu)而無(wú)法直接應(yīng)用路面結(jié)構(gòu)路表輪系彎沉公式的經(jīng)公式轉(zhuǎn)化為最原始的彎沉公式測(cè)量計(jì)算。

3 彎沉指標(biāo)控制在工程設(shè)計(jì)施工中淺析

由于路面結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，工程實(shí)地操作上，往往采用路面結(jié)構(gòu)層碾壓后相對(duì)密實(shí)度作為主要驗(yàn)收控制指標(biāo)而將彎沉控制作為參考值，這與規(guī)范規(guī)定的以設(shè)計(jì)容許彎沉檢驗(yàn)作為控制指標(biāo)不一致，不能使得施工和設(shè)計(jì)使用統(tǒng)一控制指標(biāo)進(jìn)行操作。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，碾壓以后的路基路面的彎沉檢驗(yàn)往往比通過(guò)壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)要容易，且壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)的前提下實(shí)測(cè)得到的彎沉值也會(huì)比設(shè)計(jì)容許彎沉值小得多，工程中廣泛采用的彎沉檢驗(yàn)和壓實(shí)度檢驗(yàn)同步操作的雙控手段其實(shí)可以只是驗(yàn)證壓實(shí)度指標(biāo)滿足即可。由于多方面的原因，瀝青柔性路面的結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜。一方面是其層狀結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)使得各層材料性質(zhì)多變，實(shí)際情況形成的為彈粘塑狀且各項(xiàng)異性，同時(shí)還受到水文地質(zhì)環(huán)境影響。另一方面瀝青道路一般承受著重且多的汽車動(dòng)荷載，這些荷載形成的不均勻力系難以構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，所采用的分析方法都是假定或簡(jiǎn)化的經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。還有現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)上采用的簡(jiǎn)化假定公式都是按照偏安全考慮，在可靠安全的基礎(chǔ)上都有很大的富余，沒(méi)有明確的安全系數(shù)。

彎沉指標(biāo)控制在工程中的應(yīng)用需要多方面考慮，要根據(jù)路面設(shè)計(jì)公式進(jìn)行修改，對(duì)于一些偏安全因素的考慮進(jìn)行反向改正，用于施工檢驗(yàn)的彎沉控制指標(biāo)計(jì)算有別于設(shè)計(jì)所使用的。對(duì)于目前很大程度上施工檢驗(yàn)彎沉控制計(jì)算法則的不確定性，暫時(shí)不宜應(yīng)用一些現(xiàn)行的不成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)公式，這方面還需要廣大科研人員加大工作力度。

4 預(yù)估法彎沉控制試驗(yàn)研究

部分科研專家根據(jù)瀝青路面半剛性基層眾多的不確定性因素，在遼寧等地區(qū)進(jìn)行了預(yù)估法完成控制的跟蹤測(cè)定試驗(yàn)，應(yīng)用非線性回歸和概率統(tǒng)計(jì)方法理論，進(jìn)行不同材料和不同含量的瀝青混合料穩(wěn)定材料路面基層表面彎沉及其回彈模量發(fā)展變化規(guī)律的研究，得到了重要的研究成果和發(fā)現(xiàn)。試驗(yàn)在凍結(jié)深度1.3m，最高氣溫38.40C的遼東山區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)路段采用2%、3.6%和5%等不同水泥含量的7段瀝青試驗(yàn)路面，對(duì)基層和路面進(jìn)行彎沉跟蹤檢測(cè)分析，根據(jù)通過(guò)力學(xué)模型分析發(fā)現(xiàn)不同齡期的彎沉檢測(cè)值差異很大，其中90d和180d的路面彎沉檢測(cè)值具有代表性意義。公路建造初期時(shí)段處基層便面彎沉隨齡期近似于指數(shù)函數(shù)的曲線發(fā)展趨勢(shì)，初期變化很快，約20d后開(kāi)始變緩并趨于穩(wěn)定。隨著水泥比例增加，瀝青路面基層回彈模量增加并逼近一個(gè)穩(wěn)定值，同樣也是初期增長(zhǎng)速度很快，增加到一定劑量逐漸變緩趨于定值。盡管現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值具有很大的離散性和隨機(jī)性，但是基層彎沉指標(biāo)測(cè)得結(jié)果均值較為均勻，隨著齡期的增加，趨于集中，基于豐富的工程經(jīng)驗(yàn)得到的適當(dāng)?shù)幕貧w方程具有很大的工程價(jià)值。經(jīng)大量試驗(yàn)可看出，施工初期時(shí)由于路基的不穩(wěn)定，彎沉控制指標(biāo)都是很不穩(wěn)定的，用于工程實(shí)踐中應(yīng)待到較為穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。

現(xiàn)行的相關(guān)研究包括預(yù)估法在內(nèi)都尚有不足，在彎沉指標(biāo)控制基礎(chǔ)上，應(yīng)該增加疲勞開(kāi)裂和車轍試驗(yàn)作為瀝青路面長(zhǎng)期性能的全面控制指標(biāo)，結(jié)合半剛性基層瀝青路面的實(shí)際情況，建立同步的路面疲勞開(kāi)裂和車轍設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，綜合考慮交通荷載、材料特性和環(huán)境因素同路面扯著深度、路面裂縫和路面彎沉的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

從先開(kāi)發(fā)后治理轉(zhuǎn)型到設(shè)計(jì)既考慮工期經(jīng)濟(jì)效益又考慮長(zhǎng)期性能是目前道路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)研究方向，而路面的彎沉控制正是基于該理念所提出的，通過(guò)對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)、加鋪結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)做出大量研究，針對(duì)瀝青路面的彎沉控制分析，從而有效地提高瀝青路面高效性，為道路路面設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。

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