瀝青路面設(shè)計(jì)與施工中彎沉指標(biāo)的初探

1、瀝青路面設(shè)計(jì)與施工中彎沉指標(biāo)的初探建筑之家【提要】在路基、路面工程驗(yàn)收中人們常常發(fā)現(xiàn)：同一碾壓層在相同碾壓條件下通過(guò)彎沉指標(biāo)總比通過(guò)壓實(shí)度指標(biāo)容易得多，兩種指標(biāo)同是用于檢驗(yàn)路基、路面的碾壓質(zhì)量，為什么會(huì)差異甚大？本文對(duì)此進(jìn)行了分析和探討，并建議建立一套專(zhuān)用于計(jì)算施工檢驗(yàn)彎沉的數(shù)學(xué)公式來(lái)進(jìn)一步完善道路工程的質(zhì)量驗(yàn)收。關(guān)鍵詞 設(shè)計(jì)容許彎沉 施工檢驗(yàn)彎沉 壓實(shí)度 1概述我國(guó)現(xiàn)行的柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范是以設(shè)計(jì)容許彎沉為控制指標(biāo)，但在施工規(guī)范中則采用壓實(shí)度作為驗(yàn)收控制指標(biāo)，而將彎沉檢驗(yàn)作為參考值。在實(shí)際操作中：壓實(shí)度表示某一有限厚度的路面結(jié)構(gòu)層經(jīng)碾壓后的相對(duì)密實(shí)程度；彎沉表示被測(cè)路面結(jié)構(gòu)層以下各層（包括路基

2、）在汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)軸載下產(chǎn)生的總位移。兩者均可反映路基、路面的碾壓質(zhì)量，但在理論上卻沒(méi)有關(guān)聯(lián)。由于路面結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性，不能使設(shè)計(jì)與施工采用相同的控制指標(biāo)顯然是一件憾事。工程監(jiān)理方出于對(duì)工程質(zhì)量的嚴(yán)格要求，總希望多一些檢測(cè)手段，以便于將檢驗(yàn)資料進(jìn)行對(duì)比和相互印證。而且彎沉檢驗(yàn)在實(shí)施過(guò)程中也比壓實(shí)度檢驗(yàn)更為方便、快捷，故許多工程監(jiān)理方很愿意采用“雙控（即控制壓實(shí)度和彎沉）指標(biāo)”來(lái)掌握路基、路面的碾壓質(zhì)量。然而大量的施工實(shí)踐告訴我們：經(jīng)碾壓后的路基、路面在通過(guò)彎沉檢驗(yàn)時(shí)遠(yuǎn)比通過(guò)壓實(shí)度檢驗(yàn)容易的多，以蘇州市南環(huán)西路工程驗(yàn)收記錄資料為例（見(jiàn)表1）：當(dāng)壓實(shí)度滿(mǎn)足要求后，實(shí)測(cè)彎沉值已比設(shè)計(jì)容許彎沉值小了許多。因

3、此，名為“雙控”，實(shí)際上只要滿(mǎn)足壓實(shí)度驗(yàn)收指標(biāo)就可以了。按理壓實(shí)度和彎沉指標(biāo)是從兩個(gè)不同角度來(lái)衡量筑路材料的碾壓質(zhì)量，檢驗(yàn)手段雖不同而目的是一致的。因此，對(duì)于同一路面（或路基）結(jié)構(gòu)層在相同碾壓條件下的檢驗(yàn)結(jié)論應(yīng)該基本一致或相近才是，為什么會(huì)產(chǎn)生較大差異呢？本文對(duì)此進(jìn)行分析并提出建議，不妥之處請(qǐng)同行批評(píng)指正。2路面設(shè)計(jì)公式（或參數(shù)）不能照搬用來(lái)計(jì)算施工檢驗(yàn)彎沉柔性路面結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，首先它是以層狀結(jié)構(gòu)支撐在無(wú)限深的路基上，各層材料性質(zhì)多變，實(shí)際具有彈粘塑和各向異性，特別還受到周?chē)h(huán)境的氣候、水文、地質(zhì)的影響。其次，作用在路面上汽車(chē)荷載的輕、重、多、寡以及分布不均勻等。所有這些因素都造成了試圖建

4、立一個(gè)精確的、通用的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型幾乎是不可能的，因此我們現(xiàn)在采用的路面設(shè)計(jì)理論是經(jīng)過(guò)某些假定、簡(jiǎn)化過(guò)程的半理論、半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。此外，雖然路面計(jì)算公式中沒(méi)有明確給出安全系數(shù)，但數(shù)學(xué)公式在推導(dǎo)過(guò)程中的假定、簡(jiǎn)化以及經(jīng)驗(yàn)資料的分析取值都是偏安全考慮的。也就是說(shuō)：在通常情況下采用現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法是可靠和安全的。但是從設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)是可靠和安全的計(jì)算方法（包括采用的設(shè)計(jì)參數(shù)）若照搬來(lái)計(jì)算施工檢驗(yàn)彎沉卻是不可靠。例如確定筑路材料回彈模量的大?。簩?duì)于設(shè)計(jì)而言取小一些計(jì)算出的路面結(jié)構(gòu)偏厚，偏安全，這是合理的。但較小的回彈模量計(jì)算出的彎沉值偏大，若以此彎沉作為施工檢驗(yàn)指標(biāo)無(wú)疑是在人為降低路基、路面的

5、強(qiáng)度指標(biāo)，與真實(shí)情況不符。但如果適當(dāng)加大路基、路面的回彈模量值再重新計(jì)算檢驗(yàn)彎沉，則顯然當(dāng)計(jì)算至路表頂面彎沉?xí)r必然與原設(shè)計(jì)容許彎沉值不符，這與設(shè)計(jì)又產(chǎn)生了矛盾。舊路面補(bǔ)強(qiáng)亦同理。由舊路面計(jì)算彎沉公式：l0（l0）k1k2k3 可知：舊路面計(jì)算彎沉l0在考慮了保證率系數(shù)及季節(jié)影響等諸因素后，總是大于舊路面實(shí)測(cè)平均彎沉值，由此舊路面計(jì)算彎沉設(shè)計(jì)出的補(bǔ)強(qiáng)厚度是有強(qiáng)度保證的。但是絕不能以此舊路面計(jì)算彎沉來(lái)推算各補(bǔ)強(qiáng)層的檢驗(yàn)彎沉，否則也是在人為地降低路面材料本身具有的強(qiáng)度指標(biāo)，這同樣也是毫無(wú)道理的。由此可見(jiàn)，套用路基、路面設(shè)計(jì)計(jì)算公式（或參數(shù)）來(lái)計(jì)算路基、路面各層次的施工檢驗(yàn)彎沉是不妥當(dāng)?shù)摹?3路表設(shè)計(jì)

6、容許彎沉不能用于施工檢驗(yàn)美國(guó)各州公路工作者協(xié)會(huì)耗巨資進(jìn)行的試驗(yàn)路資料（見(jiàn)圖1）表明：路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（更廣義的說(shuō)是“現(xiàn)有路面耐用性指數(shù)”）在竣工后至設(shè)計(jì)年限末（即相當(dāng)于次累計(jì)當(dāng)量軸載）是一個(gè)因疲勞而逐步衰減的過(guò)程。另外，從北京市建立網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)過(guò)程中實(shí)測(cè)的資料（見(jiàn)圖2）同樣反應(yīng)出：隨著路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的逐年衰減路表彎沉值是在不斷增大。根據(jù)路表設(shè)計(jì)容許彎沉公式： 可以知道：路表設(shè)計(jì)容許彎沉值是指當(dāng)汽車(chē)?yán)塾?jì)當(dāng)量軸載次數(shù)達(dá)到次后（即設(shè)計(jì)年限末）所容許的彎沉值，而非路面竣工時(shí)的彎沉值。因此，路面竣工不能以此設(shè)計(jì)容許彎沉值作為檢驗(yàn)指標(biāo)。4一點(diǎn)異議在華東公路年第期中有一文“柔性路面強(qiáng)度衰減對(duì)設(shè)計(jì)彎沉的影響”，

7、對(duì)路表設(shè)計(jì)容許彎沉不能用于施工檢驗(yàn)這一觀點(diǎn)有詳盡的描述，本人基本贊同。但對(duì)該文末尾“結(jié)語(yǔ)”段認(rèn)為“現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法按容許彎沉設(shè)計(jì)路面，是基于強(qiáng)度不發(fā)生變化的概念，與客觀事實(shí)相違背，因而隱藏著不安全因素。故路面應(yīng)按初始彎沉進(jìn)行設(shè)計(jì)。為此現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范尚有修訂的必要”表示異議。本人認(rèn)為現(xiàn)行的路表容許彎沉設(shè)計(jì)公式是根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)資料歸納出來(lái)的，是經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而非理論推導(dǎo)，有事實(shí)為依據(jù)，因而不存在“隱藏著不安全因素”的可能。問(wèn)題的關(guān)鍵在于：設(shè)計(jì)容許彎沉和施工檢驗(yàn)彎沉的計(jì)算方法（包括參數(shù)）不能互相混淆，設(shè)計(jì)采用的計(jì)算公式或取用的參數(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)而言是安全的，而對(duì)于施工檢驗(yàn)彎沉來(lái)說(shuō)反而是不可靠的。路面設(shè)計(jì)公

8、式中的回彈模量與彎沉互成反比關(guān)系足以證明這一點(diǎn)。5提出三種選擇方案彎沉檢測(cè)雖在施工驗(yàn)收規(guī)范中未列入主要驗(yàn)收項(xiàng)目，但由于它簡(jiǎn)便易行仍受到監(jiān)理和施工技術(shù)人員的歡迎。如何看待施工檢驗(yàn)彎沉，本人有如下設(shè)想：a)參照路面設(shè)計(jì)公式并加以修改，反向改正一些從設(shè)計(jì)角度考慮屬偏安全的因素，從而建立一套專(zhuān)用于計(jì)算施工檢驗(yàn)彎沉的數(shù)學(xué)公式?，F(xiàn)舉舊路面計(jì)算彎沉公式對(duì)比如下：（用于設(shè)計(jì)） l0（l0）k1k2k3 （用于施工檢驗(yàn)） l0l0 b)進(jìn)行相關(guān)分析。各地區(qū)按照本地的路基和路面材料類(lèi)型，選擇若干組具代表性的路面結(jié)構(gòu)，通過(guò)不斷的資料積累和分析回歸，逐步建立起一套適用于本地區(qū)的壓實(shí)度與檢驗(yàn)彎沉的相關(guān)曲線。c)倘若一時(shí)還不能確立一種頗具權(quán)威的施工檢驗(yàn)彎沉計(jì)算法則，則還不如暫時(shí)從施工規(guī)范中取消為好。取消一種“軟指標(biāo)”其實(shí)更能突出壓實(shí)度指標(biāo)的權(quán)威性。本人在實(shí)踐中遇到過(guò)個(gè)別對(duì)壓實(shí)度指標(biāo)帶有排斥心理的施工技術(shù)員，他們常以“既然路面設(shè)計(jì)是以彎沉為控制指標(biāo)，那么施工驗(yàn)收達(dá)到該指標(biāo)不就行了嗎？”作辨解，為不做或少做壓實(shí)度檢驗(yàn)尋找托詞。6結(jié)束語(yǔ)本人依據(jù)大量工程實(shí)踐從理論上分析了路面設(shè)計(jì)容許彎沉和施工檢驗(yàn)彎沉之間的差異，并建議建立一套專(zhuān)用于施工檢