瀝青路面彎沉控制

【摘 要】當前很多瀝青路面處于維修和待修狀態的現象引起整個行業的深思，如何逐漸從先開發后治理轉型到設計既考慮工期經濟效益又考慮長期性能。世界各國都對瀝青路面設計、加鋪結構和評價做出大量研究，取得了很多成果，再次基礎上，本文針對瀝青路面的彎沉控制分析具體手段提高瀝青路面高效性。

【關鍵詞】瀝青路面；彎沉控制；道路技術；指標控制

1 引言

公路建設中尤其是村通工程公路一般設計為瀝青混凝土面層30mm、水泥砂礫穩定基層180~200mm和級配為15~25cm的砂礫墊層。這樣的方案從經濟學角度考慮主要應控制墊層的強度指標，這也是關乎瀝青路面質量的關鍵所在，足以說明墊層的彎沉指標的控制的重要性。《公路瀝青路面設計規范（JTG_D50-2006）將舊規范三參數經驗法修改為以彈性層狀體系理論為基礎的理論設計法，并對舊路加鋪設計中彎沉修正系數F進行系數修正，從設計開始對彎沉控制進行規范。

2 從檢測標準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，現行公路路面基層施工技術規范（JTJ034-2000）中采用回彈彎沉檢驗值確定，土基頂面回彈彎沉計算按公式 計算。考慮到不利季節的影響，土基回彈模量E0調整為非不利季節的 ，帶入上式即為土基進行彎沉檢驗實用的標準值，系數K1為不利季節影響因素，一般根據當地實際經驗取值。由于最不利季節的土基含水率值一定，不利季節影響因素根據實測即可得到，找出相關關系式即可根據含水土壤稠度計算土基彎沉值，進行檢驗控制手段。相關論文給出了西安地區土基回彈模量E0與土壤含水稠度試驗統計，計算可得到彎沉指標數據，其他地區亦可查到相關研究成果。根據現行規范推薦的公式進行反算現場實測所得的數據得出回歸式變形，計算機擬合得到滿足公式 ，同樣考慮非不利季節調整E0為 進行彎沉驗算。

圖1 瀝青路面彎沉控制實測試驗現場

路面基層的施工質量嚴重影響路面質量，對個結構層頂面回彈彎沉值的檢測可以直觀的反映路基路面各結構層強度達標程度，施工指標同設計指標滿足程度。而各結構層及相應下臥結構層強度和剛度綜合表現為該結構層頂面的彎沉數值，從而有效地保證施工工程中整個結構的總體彎沉數值滿足標準就必須從路基彎沉數值層面保證。我國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合形成，強度隨著齡期的增長在一定溫度范圍內有所增長，且由于水泥同石灰粉煤灰和石灰穩定期差距較多，整個基層穩定情況較為復雜。如若基層施工齡期較短的話基層強度達不到設計要求強度，實測得到的彎沉值和理論計算的以設計齡期參數獲得的基層彎沉數值就會有很大不同，因此半剛性基層很難通過實測彎沉值進行施工質量控制，彎沉檢驗標準隨著施工齡期處于動態變化之中。在大量的工程實踐經驗總結和理論分析基礎上，科研工作者發現半剛性材料強度增長導致同彎沉數值都跟齡期有一定的關系，根據具體的齡期進行當地的實測溫度修正和季節影響系數修正實測彎沉標準即可得到合理的檢測效果。實際施工工程中，路基彎沉值檢測具有一定難度且無法取代面層彎沉檢測，常常需要重新確定新的面層彎沉檢測標準，同時，確定彎沉標準必須同步確定齡期和測定時刻溫度。對于面層為多層結構而無法直接應用路面結構路表輪系彎沉公式的經公式轉化為最原始的彎沉公式測量計算。

3 彎沉指標控制在工程設計施工中淺析

由于路面結構體系較為復雜，工程實地操作上，往往采用路面結構層碾壓后相對密實度作為主要驗收控制指標而將彎沉控制作為參考值，這與規范規定的以設計容許彎沉檢驗作為控制指標不一致，不能使得施工和設計使用統一控制指標進行操作。工程實踐經驗表明，碾壓以后的路基路面的彎沉檢驗往往比通過壓實度進行檢驗要容易，且壓實度滿足設計的前提下實測得到的彎沉值也會比設計容許彎沉值小得多，工程中廣泛采用的彎沉檢驗和壓實度檢驗同步操作的雙控手段其實可以只是驗證壓實度指標滿足即可。由于多方面的原因，瀝青柔性路面的結構體系較為復雜。一方面是其層狀結構支撐系統使得各層材料性質多變，實際情況形成的為彈粘塑狀且各項異性，同時還受到水文地質環境影響。另一方面瀝青道路一般承受著重且多的汽車動荷載，這些荷載形成的不均勻力系難以構建科學的數學模型，所采用的分析方法都是假定或簡化的經驗半經驗模型。還有現行路面設計上采用的簡化假定公式都是按照偏安全考慮，在可靠安全的基礎上都有很大的富余，沒有明確的安全系數。

彎沉指標控制在工程中的應用需要多方面考慮，要根據路面設計公式進行修改，對于一些偏安全因素的考慮進行反向改正，用于施工檢驗的彎沉控制指標計算有別于設計所使用的。對于目前很大程度上施工檢驗彎沉控制計算法則的不確定性，暫時不宜應用一些現行的不成熟的方法和經驗公式，這方面還需要廣大科研人員加大工作力度。

4 預估法彎沉控制試驗研究

部分科研專家根據瀝青路面半剛性基層眾多的不確定性因素，在遼寧等地區進行了預估法完成控制的跟蹤測定試驗，應用非線性回歸和概率統計方法理論，進行不同材料和不同含量的瀝青混合料穩定材料路面基層表面彎沉及其回彈模量發展變化規律的研究，得到了重要的研究成果和發現。試驗在凍結深度1.3m，最高氣溫38.40C的遼東山區進行，試驗路段采用2%、3.6%和5%等不同水泥含量的7段瀝青試驗路面，對基層和路面進行彎沉跟蹤檢測分析，根據通過力學模型分析發現不同齡期的彎沉檢測值差異很大，其中90d和180d的路面彎沉檢測值具有代表性意義。公路建造初期時段處基層便面彎沉隨齡期近似于指數函數的曲線發展趨勢，初期變化很快，約20d后開始變緩并趨于穩定。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穩定值，同樣也是初期增長速度很快，增加到一定劑量逐漸變緩趨于定值。盡管現場實測值具有很大的離散性和隨機性，但是基層彎沉指標測得結果均值較為均勻，隨著齡期的增加，趨于集中，基于豐富的工程經驗得到的適當的回歸方程具有很大的工程價值。經大量試驗可看出，施工初期時由于路基的不穩定，彎沉控制指標都是很不穩定的，用于工程實踐中應待到較為穩定時進行檢測。

現行的相關研究包括預估法在內都尚有不足，在彎沉指標控制基礎上，應該增加疲勞開裂和車轍試驗作為瀝青路面長期性能的全面控制指標，結合半剛性基層瀝青路面的實際情況，建立同步的路面疲勞開裂和車轍設計控制指標，綜合考慮交通荷載、材料特性和環境因素同路面扯著深度、路面裂縫和路面彎沉的影響。

5 結語

從先開發后治理轉型到設計既考慮工期經濟效益又考慮長期性能是目前道路設計的重點研究方向，而路面的彎沉控制正是基于該理念所提出的，通過對瀝青路面設計、加鋪結構和評價做出大量研究，針對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，為道路路面設計提供有價值的參考。

參考文獻：

[1]徐正良，黃愛軍，田海波，張海波．用逐層實測彎沉控制路面施工質量[J]．華東公路，2011，28（09）：118~119．

[2]馮光樂，許志鴻，凌天清．半剛性基層施工彎沉檢測標準研究[J]．同濟大學學報(自然科學版)，2011，27（01）：31~33．

[3]劉金榮．論道路工程各實施階段的彎沉相關控制[J]．中國市政工程，2001，31（12）：57~58．