贵台路面大修工程各结构层弯沉及回弹模量测试及评价

李旺明 尹业豪 覃金寿

摘要：为评价（水泥改善）大粒径级配碎石层在旧沥青路面、旧混凝土路面的力学响应特性，文章采用贝克曼梁法、承载板法分别测试旧路面、大粒径级配碎石层、2%水泥改善大粒径级配碎石层、沥青路面加铺层的弯沉与回弹模量。结果表明：随着加铺层厚度的增加，路面结构层的弯沉值减少;旧水泥路面、旧水泥路面上加铺30cm厚（含2%水泥改善）大粒径级配碎石层、9cm厚沥青层的回弹模量分别为537.9MPa、699.4MPa、850.2MPa，与旧沥青面上加铺结构各结构层回弹模量相比，随旧路面强度和刚度增加，（含2%水泥改善）大粒径级配碎石的力学响应呈非线性特性，回弹模量随主应力的增加而增加。

关键词：道路工程;大粒径级配碎石层;弯沉;承载板;回弹模量;厚度

中图分类号：U416 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.026

文章编号：1673—4874（2020）11—0098—03

0引言

s311线大寺至板利公路（新G210线）K45+200～K56+550段沥青路面大修工程项目位于广西钦州贵台镇内。该二级路于2000年建成通车，原旧路面（除K54+400～K56+550段为水泥混凝土路面外）为沥青路面。

由于路网路面大修工程施工不能中断交通，考虑到半刚性基层在施工期间易出现早期开裂现象，而且半刚性材料在养生期间、结构强度形成之前因交通荷载作用易造成其结构损伤等因素，s311线路网大修路面结构设计采用柔性材料加铺方案，即对原旧路面病害进行处理：严重龟裂、松散的沥青路面和烂板严重的水泥路面进行挖除回填大粒径级配碎石+15cmN大粒径级配碎石底基层+15cmN掺2.0%水泥改善大粒径级配碎石基层+1.5cm厚两油两料同步碎石封层+5cm厚AC-16C沥青混凝土下面层+4cm厚AC-13C沥青混凝土表面层。

弯沉是路面在垂直荷载作用下产生的垂直变形，反映路面各结构层及土基的整体刚度和强度，与路面的使用状态存在一定的内在联系。承载板法是测定土基回弹模量的方法。自2015年开始广西路网路面大修工程开始尝试并逐步推广应用（水泥改善）大粒径级配碎石层，为掌握旧路加铺（水泥改善）大粒径级配碎石层的适用性及承载力表征，拟对s311线大寺至板利公路（新G210线）大寺至板利段沥青路面大修工程中的同一路段的旧沥青路面、加铺（水泥改善）大粒径级配碎石层、沥青层依次分别进行回弹弯沉测试，并采用现场承载板法检测各结构层的回弹模量，与旧水泥混凝土路面加铺层上各结构层的回弹模量进行比对分析，评价结果可供路网大修（水泥改善）大粒径级配碎石混合料层的设计与施工参考。

1弯沉检测

采用贝克曼梁弯沉仪对$311线大寺至板利公路K52+000～K53+000段进行回弹弯沉值检测，检测路段的结构层从下到上依次为旧路面、大粒径级配碎石底基层、掺2.0%水泥改善大粒径级配碎石基层及沥青路面表面层，检测频率为20m/次。

根据《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450-2019）中的规定，当沥青路面厚度≥5cm，测试时路表温度>20℃时，回弹弯沉值应进行温度修正。旧路沥青层厚度为7cm，检测时路表温度均值为32℃，计算经温度修正后，结果如表1和图1所示。

从表1和图1可以看出，随着加铺层厚度的增加，回弹弯沉值减少，旧沥青路面加铺15cm大粒径级配碎石基层+15c州参2.0%水泥改善大粒径级配碎石后，其回弹弯沉均值降低34.5（单位：0.01m）。加铺新沥青层后回弹弯沉均值>25.0（单位：0.01mm），主要是由于旧路面结构为40cm级配碎石+7cm沥青路面层，为全柔性结构，而大修路面结构为15cm大粒径级配碎石底基层+15cm掺2。0%水泥改善大粒径级配碎石基层+1.5cm两油两料同步碎石封层+5cmAC-160沥青混凝土下面层+4cmAC-130沥青混凝土表面层，也属于一种柔性结构，大粒径级配碎石混合料的强度主要来源于粗集料的挤嵌密实度和内摩擦阻力，具有非线性的力学特性，呈现“遇强则更强、遇弱则弱”的特点，不同于半刚性基层类的下承层，柔性结构的沥青路面加铺层回弹弯沉代表值为33.5（单位：0.01mm），相对要大些。

2回弹模量检测

考虑到旧路面上各结构加铺层为柔性材料，按《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019）中承载板法测加铺路面结构的当量回弹模量，其检测结果见表2～9及下页图2。

从表2～5及图2可以看出，利用现场原位承载板试验进行检测，得到旧沥青路面的当量回弹模量的均值为221MPa，最小值为182.3MPa，该测试段的变异系数为9.0%。大粒径级配碎石层顶实际检测的均值为375MPa，但变异系数达到了13.8%。2.0%水泥改善大粒径层层顶整体强度实测平均值为479.8Mpa，变异系数为13.5%。掺2%水泥改善碎石层较一般的大粒径碎石层具有更高的当量回弹模量，承载能力相对得到进一步提升。AC-13表面层顶层的当量回弹模量实测平均值为569.9MPa，变异系数为8.5%。

从表6～9及图2还可以看出，旧混凝土碎石层的当量回弹模量均值为537.9MPa，最小值为463.1Mpa，旧路整体的当量回弹模量仍较高，该测试段的变异系数为8.1%。大粒径级配碎石层顶当量回弹模量实际检测的均值为616.4Mpa，变异系数达到了13.3%。2.0%水泥改善大粒径层顶面的当量回弹模量实测平均值为699.4MPa，变异系数为13.1%。AC-13表面层顶层的当量回弹模量的实测平均值为850.2MPa，变异系数为9.3%。

相同路面结构组合设计下，与旧沥青路面及加铺层的回弹模量相比，旧水泥路面及柔性加鋪层结构层的回弹模量要大，（水泥改善）大粒径级配碎石呈现典型的非线性特性。

3结语

（1）全柔性旧沥青路面上加铺柔性的（水泥改善）大粒径级配碎石，不同于半刚性基层沥青路面的整体刚度与强度，柔性沥青路面验收弯沉值宜结合工程经验进行修正确定。

（2）（水泥改善）大粒径级配碎石加铺在柔性旧沥青路面、刚性旧水泥路面上呈现不同的力学特性，原旧路面刚度越大，（水泥改善）大粒径级配碎石的回弹模量越大，旧路面的刚度不同，柔性加铺层的厚度设计宜不同。