石育韙

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 項目研究依托背景

本項目研究實施依托國道丹阿公路呼瑪至十八站段改擴(kuò)建工程項目的A1瀝青路面面層施工完成。國道丹東至阿勒泰公路呼瑪至十八站段起于國道丹阿公路呼瑪縣呼瑪河大橋北側(cè)橋頭處，止于國道丹阿公路與省道十室公路交叉處，全長155.096 km，其中：新建38.383 km，利用舊路改擴(kuò)建116.713 km。

全線采用二級路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度60 km/h，路基寬度10 m，興華鄉(xiāng)、十八站鄉(xiāng)過境路段采用10 m全寬路面，其他路段路面寬度8.5 m。路面結(jié)構(gòu)分為兩大類；

1.1 新線路面面層

上面層：5 cmAC-16中粒式改性瀝青混凝土

下面層：6 cmAC-20中粒式瀝青混凝土

基層：20 cm4.5%水泥穩(wěn)定碎石基層(設(shè)計強(qiáng)度3.5 MPa)

底基層：30 cm5%水泥穩(wěn)定砂礫碎石底基層(設(shè)計強(qiáng)度2.5 MPa)

1.2 舊路面加鋪段面層

上面層：5 cmAC-16中粒式改性瀝青混凝土

下面層：6 cmAC-20中粒式瀝青混凝土

基層：20 cm4.5%水泥穩(wěn)定碎石基層及找平層(設(shè)計強(qiáng)度3.5 MPa)

2 基于PQI的瀝青層壓實質(zhì)量評價

2.1 瀝青層PQI壓實數(shù)據(jù)采集方法

(1)路段的選取和測點(diǎn)布置

①路段的選擇

在采用PQI對瀝青面層壓實質(zhì)量評價時，評價路段必須是在同一天完成的施工路段，檢測路段的評價長度可以是一天的施工長度，也可以是某一施工組織的路段長度，最好是跟蹤檢測，即壓實完成后就開始檢測。

②測點(diǎn)的布置

測點(diǎn)的布置方式是沿路線方向每隔20 m選擇一個橫斷面，當(dāng)檢測路段為二級及二級以下公路時，當(dāng)半幅檢測時，每個橫斷面布置3點(diǎn)，當(dāng)全幅檢測時，每個斷面上一般布置5個點(diǎn)；當(dāng)檢測路段為高速公路或一級路時，當(dāng)1/4幅檢測時，每個橫斷面布置3點(diǎn)，當(dāng)半幅檢測時，每個斷面上一般布置5個點(diǎn)。測點(diǎn)布置圖如圖1所示。

圖1 PQI壓實質(zhì)量評價檢測測點(diǎn)布置圖

(2)PQI380數(shù)據(jù)采集方法

①數(shù)據(jù)采集時，PQI的剛性底板必須與面層表面充分接觸，保持以“面”的接觸形式，不許出現(xiàn)脫空、翹棱和點(diǎn)接觸的狀態(tài)，必要時，可采用細(xì)砂彌補(bǔ)基層表面空隙，使被測表面平整堅實；

②測試的表面必須干爽，不存在自由水。

③PQI380是現(xiàn)在唯一帶4種操作模式的無核法密度儀：連續(xù)模式、單點(diǎn)模式、分隔模式和取平均值模式：

單次測量：5 s內(nèi)讀取儲存數(shù)據(jù)；

平均測量：取5個讀數(shù)的平均值并儲存數(shù)據(jù)和時間，可存儲數(shù)千個讀數(shù)；

連續(xù)測量：即時密度讀數(shù)；

離析測量(分層測量)：確定與離析有關(guān)的材料密度變化。

建議采用單次測量模式，既能保證準(zhǔn)確性又能節(jié)約檢測時間。

2.2 K58+000～K59+000段壓實度檢測與評價(AC-16)

對呼十公路SBS改性瀝青AC-16上面層進(jìn)行壓實度跟蹤，跟蹤路段為K58+000～K59+000段，每20 m為一個斷面，每個斷面取五個點(diǎn)使用無核密度儀測定其壓實度。這五個點(diǎn)分別距路幅一側(cè)距離為0.5 m，2.4 m，4.3 m，6.1 m，8 m，該路段共檢測255個數(shù)據(jù)。

(1)壓實質(zhì)量評價

將每20 m的一個斷面測得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入matlab，可得到如圖2所示的壓實度三維效果圖。從PQI壓實度三維圖可以直觀判斷路面的非均勻性及其分布。從圖3中可以直觀地看出，雖然在壓實過程中保持壓實工藝和壓實遍數(shù)相同，但在實際碾壓過程過程中，某些位置必然存在過壓或者漏壓，導(dǎo)致壓實度存在高低不同的分布狀態(tài)，密度較小區(qū)域或空隙率較大的區(qū)域極有可能出現(xiàn)早期損害。

圖2 K58+000至K59+000壓實度的三維效果圖(AC-16)

圖3 K58+000至K59+000段壓實度等值線圖(AC-16)

圖4為壓實度分布等值渲染圖，藍(lán)色區(qū)域代表壓實度低，黃色區(qū)域代表壓實度高，藍(lán)色區(qū)域主要出現(xiàn)在路面的邊緣以及攤鋪機(jī)的連接處，因此在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對路面邊緣以及攤鋪機(jī)連接處的施工質(zhì)量控制，發(fā)現(xiàn)密度不足及時進(jìn)行補(bǔ)壓。同時還應(yīng)合理地調(diào)整攤鋪機(jī)螺旋布料器，減少攤鋪機(jī)收料斗收料次數(shù)，盡量采用雙攤鋪機(jī)聯(lián)鋪的方式，減小攤鋪寬度。

圖4 施工控制原則下壓實度合格區(qū)域圖(綠色)

在上面層K58+000～K59+000段檢測中，共檢測了255個數(shù)據(jù)PQI數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計，壓實度均值K=96.91%，S=2.43，由于是二級路，ta=1.282，則壓實度的代表值K為：

就施工控制而言，K0=93%，就評定驗收而言，K0=92%，從上式可以看出，代表值K=96.44%，大于93%的要求；在測值中，最小的實測壓實度為Kmin=89.8%，不滿足Kmin≥K0-1%的要求。因此當(dāng)K≥K0，按測定值不低于規(guī)定值減1個百分壓實度(K0-1%)所對應(yīng)的面積Sh與檢測的總面積Sq的比計算合格率h。

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG 2004)要求，采用K0-1%=92%對壓實度三維圖進(jìn)行切割，得到圖3所示的施工過程中壓實度合格區(qū)域圖，其中綠色區(qū)域壓實度大于等于92%，為壓實合格區(qū)域Sh，其面積Sh=82 535 m2，白色部分的壓實度為小于92%的區(qū)域，為壓實不合格區(qū)域Sw，該檢測段為1 km，檢測面積Sq=8.5×1 000=85 000 m2，則壓實合格率為：

根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，在交工驗收階段的工程質(zhì)量檢查與驗收中壓實度需大于最大理論密度的92%，即以最大理論密度計算，壓實度超過92%即為合格，使用91%為等值面切割3維圖像，得到圖5所示的驗收階段壓實度合格區(qū)域圖，其中綠色區(qū)域壓實度大于等于91%，為合格區(qū)域，其面積Sh=84 320 m2，白色部分為不合格區(qū)域Sw，其壓實度小于91%。該檢測段為1 km，檢測面積Sq=8.5×1 000=8 5000 m2，則壓實合格率為：

圖5 驗收評定原則下壓實度合格區(qū)域圖(綠色)

(2)壓實薄弱區(qū)

壓實薄弱區(qū)的定義為壓實度Ki小于規(guī)定值減1個百分壓實度所對應(yīng)的K0-1%點(diǎn)時所對應(yīng)區(qū)域的面積為壓實薄弱區(qū)Sw。

基于施工控制原則下的壓實薄弱區(qū)的壓實度界限為K0-1%=92%，壓實薄弱區(qū)為圖4中的白色區(qū)域，其面積為2 465 m2，薄弱區(qū)所占的比例為hw=1-97.1%=2.9%。

基于驗收評定原則下的壓實薄弱區(qū)的壓實度界限為K0-1%=91%，壓實薄弱區(qū)為圖5中的白色區(qū)域，其面積為680 m2，薄弱區(qū)所占的比例為hw=1-99.2%=0.8%。

3 K58+000～K59+000段壓實均勻性評價

上面層K58+000～K59+000均勻性評價共采集205個點(diǎn)，根據(jù)均勻性的評價方法，計算均勻性的上下界限，該段壓實度均值K為96.91%，標(biāo)準(zhǔn)差S為2.43，本項目為二級路，取Z0.10=1.282，則均勻性的界限ka為：

以ka=[94.9，98.9]為兩邊界，切割該樁號區(qū)間壓實度分布三維圖，圖6，取得壓實度均勻性分布圖，如圖7所示，圖中黑色區(qū)域為均勻性合格區(qū)域sp，白色區(qū)域為壓實度均勻性不合格區(qū)se。

圖6 k58+000～K59+000壓實度的三維效果圖

圖7 K58+000～K59+000壓實度均勻性分布圖

通過計算壓實度均勻性合格區(qū)域為72 080 m2，該檢測段為1 km，檢測面積Sq=8.5×1 000=85 000 m2，則均勻度ts為：

根據(jù)計算結(jié)果可知，該評價段的壓實度均勻性為84.8%，根據(jù)評價等級分級標(biāo)準(zhǔn)，K58+000～K59+000瀝青上面層AC-16的壓實均勻性為“良”。

4 結(jié) 論

根據(jù)PQI采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出了基于大量數(shù)據(jù)前提下瀝青面層壓實質(zhì)量的評價方法，并提出了壓實薄弱區(qū)的確定原則，以便及時補(bǔ)壓，提高整體壓實質(zhì)量。

對呼十公路瀝青路面進(jìn)行PQI檢測，并對其進(jìn)行了質(zhì)量評價，其合格率均大于90%，處于優(yōu)的狀態(tài)，總體壓實質(zhì)量處于較高水平。

根據(jù)瀝青路面PQI數(shù)據(jù)檢測的特點(diǎn)，提出了瀝青路壓實均勻性的定義和檢測方法，并提出了壓實均勻性上下界限的確定方法。

檢測評價路段而言，100%的路段的均勻度大于80%，即100%的路段等級評價為“良”以上，路面總體壓實質(zhì)量處于較好的水平。

通過回歸分析表明，瀝青面層均勻度與壓實度均值具有負(fù)線性關(guān)系，其原因有兩個，一是料組成因素，該種材料無法達(dá)到100%均勻，二是壓實工藝的影響，必須提供邊部壓實，采用提供壓實均勻性。

瀝青面層均勻度與壓實度方差具有負(fù)線性關(guān)系，說明采用方差和均勻度對均勻性的評價具有等效性，采用適合工程的均勻度指標(biāo)評價壓實均勻性具有合理性。