公路改建工程舊瀝青路面回彈模量研究

朱義銘，胡光偉，顧迎春

（江蘇省交通規劃設計院，江蘇 南京 210005）

0 引言

在公路改擴建工程瀝青路面加鋪設計中，原路面結構承載能力是決定路面改造方案的關鍵指標，而在加鋪補強設計中，原路面的當量回彈模量則是重要的設計參數，對合理確定改建路面的結構形式也起了至關重要的作用。對路面當量回彈模量的測定，采用承載板現場測定最為直接和準確，但是其測定過程比較復雜、耗時較長，而且會受到設備、自然等外界因素影響，綜合考慮檢測效率，一般不采用此方法進行大規模的回彈模量測定。因此，規范提出了以路表彎沉值l0換算路面當量回彈模量E0的計算公式。

《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2006）（以下簡稱“路面設計規范”）中規定原路面當量回彈模量的計算公式為：式中：Et為原路面的當量回彈模量（MPa）；p、δ為標準軸載的輪胎接地壓強（MPa）和當量圓半徑（mm）；l0為原路面的計算彎沉（0.01mm）；m1、m2為輪板對比值與擴大系數。

《公路路面基層施工技術規范》（JTJ 034—2000）（以下簡稱“基層施工規范”）中給出了彎沉值和回彈模量的回歸方程：

公式中變量的含義同式（1）。

《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）（以下簡稱“測試規程”）中給出的當量回彈模量計算公式為：

式中：μ為材料泊松比；a為彎沉系數；其余變量含義均同式（1）。

在路面結構設計過程中，通常采用“路面設計規范”中的式（1）來計算原路面當量回彈模量，以此作為路面結構厚度計算與驗算的依據。但該公式的計算結果和現場路面實際當量回彈模量有多大差異，設計人員以此確定的路面加鋪層結構組合是否合理，這些都需要通過現場試驗進一步驗證和分析。

1 承載板試驗測定回彈模量

試驗路段為某高速公路，于1999年通車，路面結構形式為：4cm AC—16+6cm AC—25+28cm水泥穩定碎石+20cm級配碎石，在2006年，對其中一段進行過加鋪改造，加鋪層為4cm AC—16+5cm AC—16。

在該高速公路路面較為平整且縱坡較小的路段中，選定若干具有代表性的測點，分別測定路表回彈彎沉和路面當量回彈模量。回彈彎沉采用貝克曼梁測定，測試車采用BZZ—100標準軸載汽車，貝克曼梁采用5.4m長規格。為了測試方便，承載板試驗加載設施也采用BZZ—100標準軸載車。回彈彎沉和回彈模量測試方法分別采用測試規程中的T 0951—2008和T 0943—2008。

本次試驗共選取了15個測點，各測點路表彎沉值和路面當量回彈模量試驗結果見表1。

表1 路表彎沉與回彈模量檢測結果

將路表彎沉和路面當量回彈模量實測值繪制散點圖，并回歸E0-l0關系曲線如圖1所示。回歸公式見式（4）。

圖1 E0-l0關系曲線

由圖1和式（4）可知，承載板試驗測定的路面當量回彈模量和路表彎沉的回歸公式的相關系數達到了0.930 9，說明兩者具有很好的回歸關系。

2 回彈模量公式的分析比較

為了進一步比較，將本次試驗中路表彎沉值分別代入上文不同規范的公式中，計算路面當量回彈模量值，并與實測模量進行對比，計算結果列于表2。其中，輪胎接地壓強p取值為0.70MPa，當量圓半徑δ取值為10.65cm，輪板對比值m1取值為1.1，當量回彈模量擴大系數m2取值為1.0。材料泊松比μ取值為0.25，彎沉系數a取值為0.712。對應的回彈模量和路表彎沉關系曲線見圖2。

表2 不同規范回彈模量計算結果匯總

表2（續）

圖1 不同規范E0—l0關系曲線

由表2和圖2可以看出，與路面當量回彈模量實測值最為接近的是“測試規程”計算公式，平均偏差率僅為5%，其次是“基層施工規范”計算公式，平均偏差率約為44%，而瀝青路面設計經常采用的“路面設計規范”計算公式相差最大，比回彈模量實測值增加約70%以上。顯然，直接采用“路面設計規范”中的計算公式得出的原路面當量回彈模量偏大，高估了原路面實際強度和承載能力，據此設計的路面加鋪層厚度也偏薄，在其他文獻中也有類似的結論，而這對于公路改擴建工程中路面加鋪補強設計是不利的，該問題需要引起設計人員的足夠重視。

3 結論

（1）通過承載板測定回彈模量試驗和貝克曼梁測定回彈彎沉試驗，建立試驗路段路面當量回彈模量和路表彎沉關系公式關系數達0.930 9，相關性較好。

（2）通過與“路面設計規范”、“基層施工規范”和“測試規程”中路面當量回彈模量計算公式的比較與分析，發現“測試規程”公式的回彈模量與實測值最為接近，而“路面設計規范”公式的計算結果比實測值增大超過70%，以此為參考設計加鋪層厚度偏薄。

（3）在公路改擴建工程瀝青路面加鋪補強設計中，建議通過承載板試驗建立相應的回彈模量和路表彎沉回歸公式，并以此公式計算的原路面當量回彈模量作為設計依據，如無承載板試驗條件，可參考“測試規程”公式進行比較選用。

[1] JTG D50—2006，公路瀝青路面設計規范[S].

[2] JTJ 034—2000，公路路面基層施工技術規范[S].

[3] JTG E60—2008，公路路基路面現場測試規程[S].

[4] 任成志.瀝青路面當量回彈模量的研究[J].中外公路，2003，23（6）：23-24.