貴臺路面大修工程各結構層彎沉及回彈模量測試及評價

李旺明 尹業豪 覃金壽

摘要：為評價（水泥改善）大粒徑級配碎石層在舊瀝青路面、舊混凝土路面的力學響應特性，文章采用貝克曼梁法、承載板法分別測試舊路面、大粒徑級配碎石層、2%水泥改善大粒徑級配碎石層、瀝青路面加鋪層的彎沉與回彈模量。結果表明：隨著加鋪層厚度的增加，路面結構層的彎沉值減少;舊水泥路面、舊水泥路面上加鋪30cm厚（含2%水泥改善）大粒徑級配碎石層、9cm厚瀝青層的回彈模量分別為537.9MPa、699.4MPa、850.2MPa，與舊瀝青面上加鋪結構各結構層回彈模量相比，隨舊路面強度和剛度增加，（含2%水泥改善）大粒徑級配碎石的力學響應呈非線性特性，回彈模量隨主應力的增加而增加。

關鍵詞：道路工程;大粒徑級配碎石層;彎沉;承載板;回彈模量;厚度

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.026

文章編號：1673—4874（2020）11—0098—03

0引言

s311線大寺至板利公路（新G210線）K45+200～K56+550段瀝青路面大修工程項目位于廣西欽州貴臺鎮內。該二級路于2000年建成通車，原舊路面（除K54+400～K56+550段為水泥混凝土路面外）為瀝青路面。

由于路網路面大修工程施工不能中斷交通，考慮到半剛性基層在施工期間易出現早期開裂現象，而且半剛性材料在養生期間、結構強度形成之前因交通荷載作用易造成其結構損傷等因素，s311線路網大修路面結構設計采用柔性材料加鋪方案，即對原舊路面病害進行處理：嚴重龜裂、松散的瀝青路面和爛板嚴重的水泥路面進行挖除回填大粒徑級配碎石+15cmN大粒徑級配碎石底基層+15cmN摻2.0%水泥改善大粒徑級配碎石基層+1.5cm厚兩油兩料同步碎石封層+5cm厚AC-16C瀝青混凝土下面層+4cm厚AC-13C瀝青混凝土表面層。

彎沉是路面在垂直荷載作用下產生的垂直變形，反映路面各結構層及土基的整體剛度和強度，與路面的使用狀態存在一定的內在聯系。承載板法是測定土基回彈模量的方法。自2015年開始廣西路網路面大修工程開始嘗試并逐步推廣應用（水泥改善）大粒徑級配碎石層，為掌握舊路加鋪（水泥改善）大粒徑級配碎石層的適用性及承載力表征，擬對s311線大寺至板利公路（新G210線）大寺至板利段瀝青路面大修工程中的同一路段的舊瀝青路面、加鋪（水泥改善）大粒徑級配碎石層、瀝青層依次分別進行回彈彎沉測試，并采用現場承載板法檢測各結構層的回彈模量，與舊水泥混凝土路面加鋪層上各結構層的回彈模量進行比對分析，評價結果可供路網大修（水泥改善）大粒徑級配碎石混合料層的設計與施工參考。

1彎沉檢測

采用貝克曼梁彎沉儀對$311線大寺至板利公路K52+000～K53+000段進行回彈彎沉值檢測，檢測路段的結構層從下到上依次為舊路面、大粒徑級配碎石底基層、摻2.0%水泥改善大粒徑級配碎石基層及瀝青路面表面層，檢測頻率為20m/次。

根據《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450-2019）中的規定，當瀝青路面厚度≥5cm，測試時路表溫度>20℃時，回彈彎沉值應進行溫度修正。舊路瀝青層厚度為7cm，檢測時路表溫度均值為32℃，計算經溫度修正后，結果如表1和圖1所示。

從表1和圖1可以看出，隨著加鋪層厚度的增加，回彈彎沉值減少，舊瀝青路面加鋪15cm大粒徑級配碎石基層+15c州參2.0%水泥改善大粒徑級配碎石后，其回彈彎沉均值降低34.5（單位：0.01m）。加鋪新瀝青層后回彈彎沉均值>25.0（單位：0.01mm），主要是由于舊路面結構為40cm級配碎石+7cm瀝青路面層，為全柔性結構，而大修路面結構為15cm大粒徑級配碎石底基層+15cm摻2。0%水泥改善大粒徑級配碎石基層+1.5cm兩油兩料同步碎石封層+5cmAC-160瀝青混凝土下面層+4cmAC-130瀝青混凝土表面層，也屬于一種柔性結構，大粒徑級配碎石混合料的強度主要來源于粗集料的擠嵌密實度和內摩擦阻力，具有非線性的力學特性，呈現“遇強則更強、遇弱則弱”的特點，不同于半剛性基層類的下承層，柔性結構的瀝青路面加鋪層回彈彎沉代表值為33.5（單位：0.01mm），相對要大些。

2回彈模量檢測

考慮到舊路面上各結構加鋪層為柔性材料，按《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450—2019）中承載板法測加鋪路面結構的當量回彈模量，其檢測結果見表2～9及下頁圖2。

從表2～5及圖2可以看出，利用現場原位承載板試驗進行檢測，得到舊瀝青路面的當量回彈模量的均值為221MPa，最小值為182.3MPa，該測試段的變異系數為9.0%。大粒徑級配碎石層頂實際檢測的均值為375MPa，但變異系數達到了13.8%。2.0%水泥改善大粒徑層層頂整體強度實測平均值為479.8Mpa，變異系數為13.5%。摻2%水泥改善碎石層較一般的大粒徑碎石層具有更高的當量回彈模量，承載能力相對得到進一步提升。AC-13表面層頂層的當量回彈模量實測平均值為569.9MPa，變異系數為8.5%。

從表6～9及圖2還可以看出，舊混凝土碎石層的當量回彈模量均值為537.9MPa，最小值為463.1Mpa，舊路整體的當量回彈模量仍較高，該測試段的變異系數為8.1%。大粒徑級配碎石層頂當量回彈模量實際檢測的均值為616.4Mpa，變異系數達到了13.3%。2.0%水泥改善大粒徑層頂面的當量回彈模量實測平均值為699.4MPa，變異系數為13.1%。AC-13表面層頂層的當量回彈模量的實測平均值為850.2MPa，變異系數為9.3%。

相同路面結構組合設計下，與舊瀝青路面及加鋪層的回彈模量相比，舊水泥路面及柔性加鋪層結構層的回彈模量要大，（水泥改善）大粒徑級配碎石呈現典型的非線性特性。

3結語

（1）全柔性舊瀝青路面上加鋪柔性的（水泥改善）大粒徑級配碎石，不同于半剛性基層瀝青路面的整體剛度與強度，柔性瀝青路面驗收彎沉值宜結合工程經驗進行修正確定。

（2）（水泥改善）大粒徑級配碎石加鋪在柔性舊瀝青路面、剛性舊水泥路面上呈現不同的力學特性，原舊路面剛度越大，（水泥改善）大粒徑級配碎石的回彈模量越大，舊路面的剛度不同，柔性加鋪層的厚度設計宜不同。