城市道路路面半剛性基層試驗研究

王守君，邵玉振，任瑞波

（1.濟南市市政工程設計研究院有限責任公司，山東濟南 230041；2.山東建筑大學，山東濟南250101）

0 引言

在半剛性瀝青路面設計時，對設計參數（如抗壓回彈模量等）的選取，往往設計單位大都根據《公路瀝青路面設計規范》規定的范圍來選取，不通過試驗結合各地工地現場材料配比等來確定，因此路面結構的設計結果與路面結構的實際狀況有較大的差異，這可能導致兩個不利的結果：一是設計的路面結構層太厚，不經濟；二是設計的路面結構層厚度太薄，不安全。

目前,許多單位和高等院校對半剛性基層試驗研究進行了大量的研究，但研究往往局限于室內研究，沒有結合道路現場的實際情況開展研究，而且大都集中在半剛性基層材料抗裂性能和防治措施方面，對半剛性基層材料設計參數的室內外對比試驗研究很少。本文通過采用室內試驗和施工過程中的現場試驗結合的方式，對半剛性基層設計參數、材料設計和性能進行了深入研究分析。

1 半剛性基層設計參數擬定差異造成路表彎沉和半剛性基層層底拉應力變化分析

1.1 計算圖式

計算采用三層層狀體系，路面結構墊層和土基作為一層，模量取值80 MPa，半剛性基層通常兩層合為一層，瀝青層作為一層。擬定路面結構厚度：瀝青層18 cm，半剛性基層40 cm。計算圖式如圖1所示。

1.2 結果分析

采用BISAR程序進行計算，計算時瀝青層抗壓模量1000 MPa保持不變，半剛性基層抗壓模量從 500 MPa、1000 MPa、1500 MPa、2000 MPa、2500 MPa、3000 MPa變化計算路表彎沉和半剛性基層層底最大拉應力變化情況。計算時瀝青層和半剛性基層的泊松比取0.25,其他層泊松比取0.35，荷載強度取0.7MPa。

彎沉計算結果見圖2，半剛性基層層底拉應力計算結果見圖3。

由圖2、圖3可以看出，半剛性基層模量變化，路表彎沉和半剛性層底拉應力均產生變化，當半剛性基層模量大于2500 MPa時，變化都處于平穩。當半剛性基層模量小于2500 MPa時，路表彎沉和半剛性層底拉應力變化幅度都很大。目前，我們在擬定設計參數時，往往半剛性基層模量小于2500 MPa，所以模量擬定時，微小的差別都能導致計算結果差別很大。

2 常用半剛性基層(底基層)材料室內試驗模量和劈裂強度試驗結果匯總分析

選取濟南市某工程現場使用的建材，按照現行的有關試驗規程，對常用半剛性基層(底基層)材料進行室內實驗研究。

各種無機結合料穩定材料28 d的抗壓回彈模量見表1,水泥穩定類90 d,二灰穩定類180 d劈裂強度見表2。

表1 各種無機結合料穩定材料28d的抗壓回彈模量匯總（單位：MPa）

表2 各種無機結合料穩定材料劈裂強度匯總（單位：MPa）

通過表1、表2和現行規范材料設計參數參考資料對比分析可以看出，水穩碎石的抗壓回彈模量比規范偏高，二灰穩定碎石和二灰土抗壓回彈模量在規范范圍內；各種無機結合料穩定材料劈裂強度比規范偏高。

3 現場FWD測試及半剛性基層模量的反算

3.1 現場FWD測試布置

選取濟南市某現場施工的道路工程，基層從下往上采用兩層二灰碎石和一層水泥穩定碎石。每一層鋪筑并進行養護之后，現場進行FWD測試，測量方位和基層層位如圖4和圖5所示。

3.2 現場FWD中心點的測試彎沉值

在每點所測的彎沉數據中，選用其中FWD中心點的彎沉值，并現場測定每層的厚度如表3所示。

3.3 利用FWD實測數據反算半剛性材料層模量結果

表3 各層頂部中心點彎沉值及各層厚度

利用本研究過程中編制的FWD現場試驗單層反算模量的傳遞矩陣法程序對二灰碎石結構層和水泥穩定碎石結構層抗壓模量進行反算。

根據第二層和第三層的彎沉和厚度，以及計算的半無限體模量值，反算第二層二灰穩定碎石和第三層水泥穩定碎石的模量如表4所示。

表4 第二層二灰穩定碎石和第三層水泥穩定碎石模量反算結果

4 現場試驗與室內試驗結果對比分析

根據室內測定結果（見表1）與現場測定的結果（見表4）進行對比可見，對于平均值來說現場試驗與室內試驗相差不多，但可以發現現場測試結果離散性較大，說明現場施工很不均勻。

5 結語

本研究結合當地地材，通過室內試驗和現場測試開展城市道路半剛性基層試驗研究，對當地半剛性基層設計參數選取、材料設計具有指導意義，也可為路面設計提供參考。因各地原材料的差異，在進行路面結構設計時，不能生搬硬套規范規定的設計指標值，應針對項目所使用的原材料進行配合比設計，通過試驗確定設計指標值，這樣設計的路面結構才合理，避免過于保守，或者不安全。此外，應進一步研究總結設計指標值與齡期的相互關系，為快速確定設計指標值提供依據，節約試驗工作量。

[1]任瑞波.瀝青路面結構計算方法與FWD應用技術的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學，2000.

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