提高路面基层压实度对回弹模量及结构层厚度的影响分析

陈俊仟

（固安县交通运输局公路管理站,河北固安 065500）

提高路面基层压实度对回弹模量及结构层厚度的影响分析

陈俊仟

（固安县交通运输局公路管理站,河北固安 065500）

通过工程实践与设计原理，总结分析路面基层的受力特点，阐述通过技术手段提高基层压实度，有利于提高路面结构层的回弹模量和降低允许弯沉值，很大程度上可抵抗车轮荷载的抗弯拉能力，同时可延长新建公路的动态稳定性及使用耐久性。

基层压实度;回弹模量;结构层厚度;影响分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.025

1　序言

在路面结构层设计中采用水泥稳定碎石、（石灰+粉煤灰）稳定碎石等半刚性材料较为普遍，基层的厚度及材料选择是设计工作中的关键，关系到抵抗轴载、抗冻及水文等技术原理，设计验算过程中采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性理论，根据各层的回弹模量计算结构层厚度，因此，提出在施工环节通过改进试验方法提高路面基层的密度，可对路面结构层在车辆荷载作用下的受力状态产生积极的影响。

2　我国《公路路面基层施工技术规范》[1](JTJ 034—2000)行业标准

2)当级配碎石用做二级和二级以下公路的基层时，最大粒径可控制在37.5mm以内，用做高速公路和一级公路基层及半刚性路面的中间层时，最大粒径宜控制在31.5mm以下。

3)基层混合料最大干密度的确定采用《公路工程无机结合料试验规程》[2](JTGE51—2009)之规定，使用径高150cm150cm的击实桶即容积2177cm3，击实锤重4.5kg,每层击实98次，分3层重型击实成为试件，通过7d标准养生（室内温度20℃、湿度90%以上）；7d的无侧限强度技术指标规定见表1所列。

表1　无侧限强度技术指标

4）施工时使用12t以上的三轮压路机碾压，每层的压实厚度不超过15～18cm；用重型振动压路机和轮胎压路机碾压时，每层的压实厚度可达20cm，压实度要求根据层位及稳定土粒径规定如表2所列。

表2　层位及稳定土粒径规定

3　《公路路面基层施工技术规范》和《公路工程无机结合料试验规程》及公路存在的技术缺陷分析

1）水泥稳定碎石作为半刚性路面基层材料，使用的是无侧限抗压强度，采用多粒径的连续级配与增大粗集料粒径可提高板体强度，由于高速机一级公路设计标准较高，故半刚性基层设计较厚，加上机械化水平（大吨位、高频率大振幅）及性能非常优越，可以满足压实要求，所以，应增加1个粒径档次。

2）二级公路由于交通渠化及混合运行的复杂性，车辆的起步、刹车、掉头几率较大，基层及面层更容易产生弯拉应力，因此；基于保证半刚性基层的强度、耐久性与经济性，更不能够减小组成级配设计的最大骨料粒径及其强度指标。

3）结合《公路工程无机结合料试验规程》（JTG E40—2007）[3]及《公路土工试验规程》[3]之规定，目前,我国大部分技术行业，半刚性基层材料的最大密度及强度试验依然执行标准击实方法，该方法的最大弊病是不能够模拟路面基层抵抗车轮荷载的实际受力状态，具有一定的理论局限性及失真性，因此，值得研究与改进。

4）《施工技术规范》要求的干刚性材料强度范围太宽，尤其是高速及一级公路的基层强度规定3～5MPa，该规定应根据轴载的作用次数予以具体的更具有技术严肃性。

医学生培养要与国家执业医师考试接轨已成为医学教育工作者的共识[1]，为了更好地培养医学生，服务于我国的医疗事业，我们国家近几年进行了执业医师考试改革。执业医师考试改革前，医学生在本科毕业至少满一年后才能报考，自从近几年进行执业医师考试改革后，执业医师考试分为两个阶段，第一阶段是在校生实习之前，另一阶段是毕业工作一年后。这两个阶段均包括技能和理论考试。理论考试采用计算机答题，考试难度有所增加，主要体现在出题思路的转变上，以前主要考查学生的记忆能力，改革后则更注重考查知识点的应用能力，尤其是与临床密切相关的基础知识，是第一阶段考查的重点[2-3]。

按照《公路路面基层施工技术规范》要求的中粒土和巨粒土控制水泥剂量为3%、4%、5%、6%、7%规定，在水泥质量与骨料级配合理的情况下，实际使用强度32.5MPa的水泥与4%～6%的水泥剂量完全可以达到5.0MPa甚至更高，关键是保证粗骨料的粒径与级配范围得到充分利用。

5）压实度标准问题：《公路路面基层施工技术规范》要求的二级和二级以下的压实度规定偏低，因为二级和二级以下的公路承受汽车轴载的作用更为显著，工程实践证明，二级和二级以下的公路更容易产生车辙、拥包、开裂、弯沉值过大及过早发生疲劳破坏，因此，必须通过提高压实度标准来增大基层回弹模量和板体强度，以保证路面结构层的使用耐久性。

4　提高压实度的技术研究与应用分析

据目前技术惯例，在进行半刚性基层（最大密度与无侧限抗压强度）试验过程中结合《公路工程无机结合料试验规程》及《公路土工试验规程》技术原理，试验成型时改用GTM试验方法取代标准击实试验法，使混合料密度与强度进一步提高，相对提高了压实度。该试验方法有以下技术特点与先进性：

1）利用应力、应变原理设计混合料的各项力学指标，使之剪切强度大于其所受的剪切应力并控制在满足要求的范围内，在重载交通条件下出现车辙、拥包、推移等质量通病，能够最大限度的模拟汽车荷载作用在路面上的力学状态。

2）通过设定平衡状态、转数、试件高度、试件密度等4种形式控制试验过程，平衡状态指GTM试验机每旋转100r时混合料的应变很小，抗剪切强度高，该试验得出的混合料最大密度比较科学与准确。

3）控制剪切安全系数GS，F：即沥青混合料的剪切强度Sg与最大剪应力max的比值，GS，F应大于1.0，在混合料压实试验过程中；GTM法可以测出混合料的剪切强度，即混合料内部对所加荷载的抵抗力，是由混合料的特性决定的。

4）混合料的密度：指GTM法在平衡状态条件下试验完成的混合料密度，此时可视为混合料不在发生塑性变形的密度。该密度是用以控制施工压实度的质量依据。

5　路面基层压实度对回弹模量及路面结构层厚度的影响分析[4，5]

根据《公路沥青路面设计规》[4](JTG D50—2006)之规定，由设计年限累计交通量、确定路面设计弯沉值为依据进行路面结构层厚度计算，计算原理采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系为理论依据，同时，要求轮间隙中心路表的实际弯沉不大于路面的设计弯沉，即LsLd,实际弯沉值计算见图1所示。

1）路面结构层的设计厚度取决于半刚性基层材料的板体回弹模量，在沥青面层厚度及路基回弹模量一定的情况下，基层材料的回弹模量越高则相对设计厚度可减小，即节省了工程造价，或不减小厚度的情况下可提高路面结构层的整体强度，设计参考值如表3所列。

图1　路表弯沉计算图示

表3　提高路面结构层的整体强度设计参考值

2)半刚性材料的无侧限抗压强度与回弹模量的换算关系

根据大量的室内试验数据表明，半刚性材料的无侧限抗压强度与回弹模量存在正比例线性函数换算关系，在保证率85%的条件下，回弹模量E=236P+1000,

式中，E为半刚性材料的回弹模量，MPa；P为半刚性材料的室内无侧限强度，MPa。

3）路面基层回弹模量对路面结构层计算厚度的影响分析通过半刚性材料的回弹模量对比根据当量元等效半径原理，可演变成为以下（见图2）的3层计算体系。根据计算公式可知；当E2提高了回弹模量的条件下，待求得的路面厚度H相对减小，最大限度地降低了路面结构层的设计厚度而经济。

图2　多层体系的路面结构层计算模式

6　结语

通过采用GTM法进行路面基层材料的密度试验，相对提高了路面基层的压实度标准，同时未改变质量检验评定标准所规定的技术指标，由于基层材料的回弹模量也相对提高可减少设计厚度，同时,对保证路面结构层在汽车轴载的作用下，减少路面车辙、裂缝、疲劳破坏及发挥耐久性具有技术意义与经济意义。

【1】JTJ034—2000公路路面基层施工技术规范[S].

【2】JTGE51—2009公路工程无机结合料试验规程[S].

【3】JTGE40—2007公路土工试验规程[S].

【4】JTGD50—2006公路沥青路面设计规范[S].

【5】JTJF80/1—2004公路工程质量检验评定标准[S].

The Thickness Influence Analysis of Improving the Pavement Base Compaction Layer Thickness on the Modulus of Resilience and Structure

CHEN Jun-qian
(The Road Transportation Management of Guan County,Guan 065500,China)

The author analysis and summaries the Mechanical characteristics of pavement base in this paper through the engineering practice and design principle.through the technology It can improve the degree of compaction at the grass-roots level and reduce the allowed deflection value,the wheel load resistance of flexural tensile ability to a large degree,and At the same time it can prolong the dynamic stability of the new roads and use durability

primary compaction；degree of rebound；modulus of structure layer thickness；impact analysis

U416

A

1007-9467（2016）05-0096-03

陈俊仟（1978～），男，河北固安人，工程师，从事道路与桥梁研究，（电子信箱）940168391@qq.com。

2015-11-04