李清旺（東營市公路管理局公路養(yǎng)護(hù)中心 山東 東營 257000）

0 引言

道路結(jié)構(gòu)基層的均勻性對路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能具有較大的影響。當(dāng)基層的均勻性較低時，路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)較差，且應(yīng)力分布不均勻，很容易產(chǎn)生開裂等病害，降低路面結(jié)構(gòu)的耐久性，大大降低了其使用壽命。有鑒于此，國內(nèi)外學(xué)者針對路基均勻性進(jìn)行了大量的研究。張鋒[1]針對路基材料的力學(xué)指標(biāo)的不均勻性對瀝青路面的力學(xué)性能進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明路基材料彈性模量是路面結(jié)構(gòu)的動力性能的主要影響因素。王翔[2]則采用采用統(tǒng)計學(xué)理論，針對鐵路路基的壓實度進(jìn)行了參數(shù)擬合研究。黃平[3]建立了道路結(jié)構(gòu)的有限元模型，通過數(shù)值分析的方法對路基均勻性進(jìn)行了研究。

1 路基均勻性的意義

路面性能受路基均勻性影響較大。隨著路基均勻性降低，在路基與路面的交界面處易產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致的開裂，極大的縮短路面的使用壽命。根據(jù)美國聯(lián)邦高速公路管理局（Federal Highway Administration，F(xiàn)HA）的研究結(jié)果，若每層覆蓋層的平均剛度的不均勻性只減少25%，可以使路面的使用壽命延長1 倍?？梢姡坊氖┕べ|(zhì)量已成為除基層和面層性能之外導(dǎo)致公路早期破壞的又一重要因素。因此，研究路基材料的變形均勻性，減少不均勻沉降導(dǎo)致的早期開裂，對于確保路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，提高道路的耐久性和使用壽命具有重要意義。

目前的路基質(zhì)量評價方法通常采用彎沉或承載板法，通過路基質(zhì)量的單點強(qiáng)度評價結(jié)果，雖能較好的反映出路基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度均值，但無法表明路基結(jié)構(gòu)整體的空間強(qiáng)度均勻性。故此方法無法評價路基的整體施工質(zhì)量，代表性不足。而若施工過程中離析較少，施工完成后路基強(qiáng)度均勻一致，則認(rèn)為其施工質(zhì)量良好。評價路基強(qiáng)度的一個重要指標(biāo)是路基的回彈模量，不同位置的回彈模量的均勻性能夠直接反應(yīng)路基強(qiáng)度的均勻性，可通過路基強(qiáng)度的均勻性來表征路基施工質(zhì)量的好壞。

為盡量避免路基均勻性差的情況，分析研究其異常值引起的原因進(jìn)行，具體可分為如下情況：

（1） 路基及填料的參數(shù)選曲：壓實層過軟使得壓實層異常，路基的結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致壓實作業(yè)時壓路機(jī)與路面的相互作業(yè)差異顯著；

（2） 填料的粒徑、級配分布：嚴(yán)格控制細(xì)粒填料的含水量，含水量的差異使得壓實異常值頻頻出現(xiàn)；填料級配不均勻也會對壓實值有顯著的影響；

（3） 壓路機(jī)滾輪的不同工作狀態(tài)：實際施工應(yīng)避免壓路機(jī)跳振、滾輪脫離等狀況，避免異常壓實值的產(chǎn)生；

（4） 壓路機(jī)的參數(shù)設(shè)置：壓路機(jī)振幅應(yīng)調(diào)整至適當(dāng)大小，過大或者過小都會使得壓實值出現(xiàn)異常。若振幅過大，則路面極易產(chǎn)生松動，使得測量深度增大。而若振幅設(shè)置過小，壓路機(jī)與路面相互作用力太小，使得傳感器在信號采集時出現(xiàn)偏差。壓實過程中，若頻率發(fā)生改變，則傳感器接受的信號會產(chǎn)生偏差，最終導(dǎo)致信號處理出現(xiàn)誤差，影響壓實值的計算，因此，壓實作業(yè)時要嚴(yán)格控制壓路機(jī)的壓實頻率。同時，壓路機(jī)的行進(jìn)速度和行進(jìn)方向也應(yīng)嚴(yán)格控制，防止壓實值出現(xiàn)異常。

（5） 壓實路段的地形狀況：當(dāng)壓實區(qū)域的坡度變化較大時，壓路機(jī)很難保持一致的碾壓狀態(tài)，上下坡測得的壓實值會產(chǎn)生較大差異，部分過壓區(qū)域可能產(chǎn)生異常值。同時，在曲線路段或者壓實區(qū)域過窄路段也會對壓實值有顯著的影響。

（6）測量深度：若壓實過程中采用不同的碾壓設(shè)備，也會影響測量深度，造成壓實值出現(xiàn)異常。

2 路基均勻性的影響

中國公路工程的病害除了面層的影響因素之外，基層的施工質(zhì)量也逐漸成為了其主要因素之一。當(dāng)路基施工質(zhì)量較差時，即使面層擁有較好的施工質(zhì)量也難以阻止病害的產(chǎn)生。同時當(dāng)路基施工質(zhì)量較差時，對其進(jìn)行翻修、管養(yǎng)的成本也大大增加。因此道路基層的施工質(zhì)量對道路工程的綜合施工質(zhì)量影響重大，且道路面層的其他結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量也會受到來自基層施工質(zhì)量的影響。可以采用貝克曼梁彎沉法或者承載板法等方法對路基施工強(qiáng)度進(jìn)行局部評價。但路基的施工作業(yè)面積較大，采用這些方法很難對路基的整體力學(xué)性能進(jìn)行評價，即不能給出路基的均勻性。當(dāng)路基施工質(zhì)量較好時，混合料的各組分能夠均勻分布，離析現(xiàn)象也較少；當(dāng)施工質(zhì)量較差時，混合料往往出現(xiàn)離析現(xiàn)象，此時路基的均勻性也較差。因此路基的均勻性可以較好的反映出路基的施工質(zhì)量。路基施工質(zhì)量可通過路基的回彈模量這個參數(shù)反應(yīng)出來，因此其是路基施工質(zhì)量的重要指標(biāo)。可以通過對道路基層不同位置處對回彈模量進(jìn)行檢測，進(jìn)而得到路面基層的施工質(zhì)量以及路基強(qiáng)度的均勻性。

3 路基均勻性的評價指標(biāo)

可以采用變異系數(shù)Cv 來作為路基的均勻性評價指標(biāo)，其可按照下式進(jìn)行計算：

其中，μ 為一系列檢測中路基回彈模量的平均值、σ 為路基回彈模量的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

基于式（1）可根據(jù)道路結(jié)構(gòu)的設(shè)計公路等級，根據(jù)不同的可靠度要求，給出不同路基材料所對應(yīng)的容許偏差系數(shù)，分別如表1 和表2 所示：

表1 一級、高速公路不同可靠度等級下的允許偏差系數(shù)

表2 二級公路不同可靠度等級下的允許偏差系數(shù)

對表1 和表2 進(jìn)行回歸分析，在進(jìn)行線性擬合后便可得到不同道路等級及可靠度要求下容許偏差系數(shù)與對應(yīng)回彈模型的函數(shù)關(guān)系式，將其匯總?cè)绫? 所示：

表3 不同道路等級及可靠度要求下容許偏差系數(shù)Cv 計算

根據(jù)上述分析結(jié)果，可以對路基施工的不均勻性進(jìn)行評價。此外，不同可靠度要求的路基，其最大偏差系數(shù)可參考表4、表5：

表4 最大偏差系數(shù)

表5 不均勻性評價標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

對路基均勻性評價方法進(jìn)行了研究，并提出了基于可靠性的路基均勻性評價方法，并在此基礎(chǔ)上給出了不同可靠度等級下的瀝青路面和混凝土路面你的路基均勻性評價標(biāo)準(zhǔn)。提出的路基均勻性評價方法具有較好的精度和工程推廣應(yīng)用前景，為路基施工質(zhì)量提供了可靠的保證。