承載板法在道路檢測中的應用研究

鐘智

摘要：為了研究舊路面碎石化加鋪級配碎石和瀝青路面結構組合的穩(wěn)定性，文章依托國道大修工程，通過彈性層狀體系理論計算出各結構層設計條件下的當量回彈模量，并采用承載板法對不同結構層的當量回彈模量進行測試。檢測結果表明：各結構層的當量回彈模量均滿足設計要求，能保證路面結構的力學性能要求。

關鍵詞：路面結構;承載板法;當量回彈模量;結構強度

In order to study the stability of structural combination of old pavement gravel overlay with graded gravel and asphalt pavement，and relying on the national highway overhaul project，this article calculates the equivalent rebound modulus under the design conditions of each structural layer through the theory of elastic layered system，and tests the equivalent rebound modulus of different structural layers by bearing plate method.The test results show that the equivalent rebound modulus of each structural layer meets the design requirements and can ensure the mechanical properties of pavement structure.

Pavement structure;Bearing plate method;Equivalent rebound modulus;Structural strength

0 引言

和瀝青路面相比，水泥路面具有造價低、水穩(wěn)定性好、溫度穩(wěn)定性高的優(yōu)點，因此水泥路面在廣西早期國省道的建設中得到了廣泛的應用。隨著交通行業(yè)的發(fā)展，近年來廣西地區(qū)的國省道進入維修養(yǎng)護期。經過多年的探索與實踐，工程技術人員總結出一套適用于廣西地區(qū)國省道大中修的路面結構方案：對舊水泥路面進行碎石化處理，鋪筑15～22 cm厚的大粒徑級配碎石基層，灑布雙層同步碎石進行界面處理，鋪筑5～9 cm厚瀝青面層。采用這種結構方案，能充分利用舊路面的殘留強度，同時和普通級配碎石相比，大粒徑級配碎石層具有強度及剛度方面的優(yōu)勢，能充分保證路面結構的力學性能要求。然而，這種路面結構屬于柔性基層瀝青路面結構，相對于傳統(tǒng)半剛性基層瀝青路面結構有著較大的不同，技術性要求更高。雖然目前該種路面結構應用情況良好，但是對于結構強度僅以路面彎沉值為控制依據(jù)，無針對性的檢測方法評價，不利于該種路面結構的推廣使用。

本文依托G325合浦段大修工程，采用承載板法測量路面結構層頂當量回彈模量，可更好地評價該種路面結構積累有效的原始數(shù)據(jù)，有利于施工的監(jiān)控，更有利于該種路面結構的推廣。

1 承載板法檢測當量回彈模量分析

1.1 各結構層當量回彈模量設計值計算

路面結構的厚度設計是以彈性層狀體系為理論基礎的，各結構層為彈性層，路基為彈性半空間體。以承載板法檢測路基以及各結構層頂?shù)漠斄炕貜椖Ａ浚磳⒏鲗禹斠韵驴醋鲝椥园肟臻g體。參照承載板法檢測路面結構的當量回彈模量，利用BISAR軟件，建立彈性層狀模型，層間為完全連續(xù)，荷載大小為0.7 MPa，荷載作用的直徑為30 cm，如圖1所示。利用彈性層狀理論將設計值（彈性模量及厚度）轉化為各結構層頂當量回彈模量，然后將實測值與設計值進行比較，由此對比設計與施工的一致性。

檢測路段的路面結構形式為：舊路面碎石化后加鋪22 cm厚大粒徑級配碎石，灑布雙層同步碎石封層后加鋪9 cm厚瀝青面層。結合設計文件及《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2017）相關內容，路面結構層的模量及厚度的取值如表1所示。

由彈性層狀體系的理論可知，當路面結構確定后，各結構層的響應僅與荷載的大小有關。因此，為了方便后續(xù)計算分析，將荷載固定為0.7 MPa，直徑為30 cm。依據(jù)表1的路面結構參數(shù)，建立彈性層狀模型，計算在設計值的條件時，各結構層頂?shù)漠斄炕貜椖Ａ浚嬎憬Y果如表2所示。

1.2 檢測方案設計

由于大粒徑級配碎石層易離析，分布不均勻，且原水泥板碎石化亦難保證均勻性，測試結果必然存在一定的變異性。為了減小這種變異性，使得測試結果更加可信，檢測路段及點位的選擇就顯得相當重要。本次檢測的重點在于探索承載板法測得的當量回彈模量是否能夠滿足設計要求。

參考《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008）中對于承載板法測試回彈模量的要求，選擇一般性路段，以1 km為單元，檢測的層面分別為碎石化層頂、大粒徑級配碎石層層頂以及瀝青層層頂。為保證參數(shù)計算的準確性，各結構層的檢測位置需大致重合。檢測方法步驟依據(jù)規(guī)程的要求進行。需要注意的是，由于瀝青層的模量對溫度敏感性較大，在檢測瀝青層的過程中，必須嚴格記錄測點氣溫，并根據(jù)規(guī)范要求處理檢測結果，如表3所示。

1.3 檢測結果分析

根據(jù)上節(jié)設計的檢測方案，對1 km檢測路段內的碎石化層頂、大粒徑級配碎石層頂、瀝青層頂?shù)漠斄炕貜椖Ａ窟M行檢測。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008）中的計算方法，計算各檢測點的當量回彈模量，如表4～6所示。

從檢測結果來看，數(shù)據(jù)具有一定的偏移，這是由于測量誤差的存在以及施工質量控制的不均性，導致測點數(shù)據(jù)存在一定的差異性，例如數(shù)值的突然偏大或者偏小。為了利用上述數(shù)據(jù)對路段的質量進行評價，就必須剔除離群數(shù)據(jù)，評價正常施工工藝下，路面結構的當量回彈模量數(shù)值。

拉依達準則（3σ準則）是一種有效的檢測數(shù)據(jù)處理手段，能夠剔除粗大誤差產生的異常數(shù)據(jù)。對上述檢測數(shù)據(jù)應用拉依達準則進行取舍，去除離散比較大的測值，可最終得到各層測試的平均值及變異系數(shù)，如表7所示。

（2）大粒徑級配碎石層頂當量回彈模量為431 MPa，實際檢測的均值為459 MPa，20個點中有8個點小于設計要求，變異系數(shù)達到19%;（3）ATB層層頂當量回彈模量實測平均值為529 MPa，滿足設計要求（485 MPa），變異系數(shù)達到13%。

舊水泥路面在碎石化以后，其表面強度相對均勻，采用碎石化技術基本能夠消除舊水泥路面斷板、脫空等造成的強度不均勻問題，因此檢測的當量回彈模量值變異性較小。

大粒徑級配碎石是松散材料，一般而言，其強度隨著圍壓的增加逐漸增加，當大粒徑級配碎石層下承層的強度增加，大粒徑級配碎石層的強度隨之增加。另外，大粒徑級配碎石層施工質量不易控制，離析程度較大，這會直接導致大粒徑級配碎石層回彈模量變異性很大。

對于瀝青層而言，其路面結構相對均勻穩(wěn)定，但是由于瀝青層的強度對溫度較敏感，隨著溫度的增加，強度降低，回彈模量同樣降低，因此導致檢測結果出現(xiàn)一定的離散。

2 結語

本文依托國道G325合浦段大修工程，采用承載板法檢測了路面各結構層的當量回彈模量，并通過與反算的設計當量回彈模量進行對比可知，各結構層的當量回彈模量均滿足設計要求，能保證路面結構的力學性能要求。采用承載板法檢測此種柔性基層的強度，為設計及檢測提供了一種評價手段，有利于施工的監(jiān)控，更有利于大粒徑級配碎石瀝青路面結構的推廣。

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