瀝青路面設計與施工中彎沉指標的初探
發布時間：2010-01-14 共1頁
【摘 要】在路基、路面工程驗收中人們常常發現：同一碾壓層在相同碾壓條件下通過彎沉指標總比通過壓實度指標容易得多，兩種指標同是用于檢驗路基、路面的碾壓質量，為什么會差異甚大？本文對此進行了分析和探討，并建議建立一套專用于計算施工檢驗彎沉的數學公式來進一步完善道路工程的質量驗收。
【關鍵詞】設計容許彎沉 施工檢驗彎沉 壓實度
1．概述
我國現行的柔性路面設計規范是以設計容許彎沉為控制指標，但在施工規范中則采用壓實度作為驗收控制指標，而將彎沉檢驗作為參考值。在實際操作中：壓實度表示某一有限厚度的路面結構層經碾壓后的相對密實程度；彎沉表示被測路面結構層以下各層（包括路基）在汽車標準軸載下產生的總位移。兩者均可反映路基、路面的碾壓質量，但在理論上卻沒有關聯。由于路面結構體系的復雜性，不能使設計與施工采用相同的控制指標顯然是一件憾事。
工程監理方出于對工程質量的嚴格要求，總希望多一些檢測手段，以便于將檢驗資料進行對比和相互印證。而且彎沉檢驗在實施過程中也比壓實度檢驗更為方便、快捷，故許多工程監理方很愿意采用“雙控（即控制壓實度和彎沉）指標”來掌握路基、路面的碾壓質量。
然而大量的施工實踐告訴我們：經碾壓后的路基、路面在通過彎沉檢驗時遠比通過壓實度檢驗容易的多，以蘇州市南環西路工程驗收記錄資料為例（見表1）：當壓實度滿足要求后，實測彎沉值已比設計容許彎沉值小了許多。因此，名為“雙控”，實際上只要滿足壓實度驗收指標就可以了。
按理壓實度和彎沉指標是從兩個不同角度來衡量筑路材料的碾壓質量，檢驗手段雖不同而目的是一致的。因此，對于同一路面（或路基）結構層在相同碾壓條件下的檢驗結論應該基本一致或相近才是，為什么會產生較大差異呢？本文對此進行分析并提出建議，不妥之處請同行批評指正。
2．路面設計公式（或參數）不能照搬用來計算施工檢驗彎沉
柔性路面結構體系比較復雜，首先它是以層狀結構支撐在無限深的路基上，各層材料性質多變，實際具有彈－粘－塑和各向異性，特別還受到周圍環境的氣候、水文、地質的影響。其次，作用在路面上汽車荷載的輕、重、多、寡以及分布不均勻等。所有這些因素都造成了試圖建立一個精確的、通用的路面結構設計數學模型幾乎是不可能的，因此我們現在采用的路面設計理論是經過某些假定、簡化過程的半理論、半經驗的設計方法。此外，雖然路面計算公式中沒有明確給出安全系數，但數學公式在推導過程中的假定、簡化以及經驗資料的分析取值都是偏安全考慮的。也就是說：在通常情況下采用現行的路面設計方法是可靠和安全的。
但是從設計角度來說是可靠和安全的計算方法（包括采用的設計參數）若照搬來計算施工檢驗彎沉卻是不可靠。例如確定筑路材料回彈模量的大小：對于設計而言取小一些計算出的路面結構偏厚，偏安全，這是合理的。但較小的回彈模量計算出的彎沉值偏大，若以此彎沉作為施工檢驗指標無疑是在人為降低路基、路面的強度指標，與真實情況不符。但如果適當加大路基、路面的回彈模量值再重新計算檢驗彎沉，則顯然當計算至路表頂面彎沉時必然與原設計容許彎沉值不符，這與設計又產生了矛盾。
舊路面補強亦同理。由舊路面計算彎沉公式：
L0＝（L0＋λ·б）·k1·k2·k3
可知：舊路面計算彎沉L0在考慮了保證率系數及季節影響等諸因素后，總是大于舊路面實測平均彎沉值，由此舊路面計算彎沉設計出的補強厚度是有強度保證的。但是絕不能以此舊路面計算彎沉來推算各補強層的檢驗彎沉，否則也是在人為地降低路面材料本身具有的強度指標，這同樣也是毫無道理的。
由此可見，套用路基、路面設計計算公式（或參數）來計算路基、路面各層次的施工檢驗彎沉是不妥當的。
3．路表設計容許彎沉不能用于施工檢驗
美國各州公路工作者協會AASHO耗巨資進行的試驗路資料表明：路面結構強度（更廣義的說是“現有路面耐用性指數PSI”）在竣工后至設計年限末（即相當于N次累計當量軸載）是一個因疲勞而逐步衰減的過程。另外，從北京市建立網級路面管理系統過程中實測的資料同樣反應出：隨著路面結構強度的逐年衰減路表彎沉值是在不斷增大。
根據路表設計容許彎沉公式：
可以知道：路表設計容許彎沉值是指當汽車累計當量軸載次數達到Ｎ次后（即設計年限末）所容許的彎沉值，而非路面竣工時的彎沉值。因此，路面竣工不能以此設計容許彎沉值作為檢驗指標。
4．一點異議
在《華東公路》1992年第6期中有一文“柔性路面強度衰減對設計彎沉的影響”，對路表設計容許彎沉不能用于施工檢驗這一觀點有詳盡的描述，本人基本贊同。但對該文末尾“結語”段認為“……現行的路面設計方法按容許彎沉設計路面，是基于強度不發生變化的概念，與客觀事實相違背，因而隱藏著不安全因素。故路面應按初始彎沉進行設計。為此現行柔性路面設計規范尚有修訂的必要……“表示異議。
本人認為現行的路表容許彎沉設計公式是根據大量統計資料歸納出來的，是經驗總結而非理論推導，有事實為依據，因而不存在“隱藏著不安全因素”的可能。問題的關鍵在于：設計容許彎沉和施工檢驗彎沉的計算方法（包括參數）不能互相混淆，設計采用的計算公式或取用的參數對于設計而言是安全的，而對于施工檢驗彎沉來說反而是不可靠的。路面設計公式中的回彈模量與彎沉互成反比關系足以證明這一點。
5．提出三種選擇方案
彎沉檢測雖在施工驗收規范中未列入主要驗收項目，但由于它簡便易行仍受到監理和施工技術人員的歡迎。如何看待施工檢驗彎沉，本人有如下設想：
a)．參照路面設計公式并加以修改，反向改正一些從設計角度考慮屬偏安全的因素，從而建立一套專用于計算施工檢驗彎沉的數學公式。現舉舊路面計算彎沉公式對比如下：
（用于設計） L0＝（L0＋λ·б）·k1·k2·k3
（用于施工檢驗） L0＝L0－λ·б
b)．進行相關分析。各地區按照本地的路基和路面材料類型，選擇若干組具代表性的路面結構，通過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的壓實度與檢驗彎沉的相關曲線。
c)．倘若一時還不能確立一種頗具權威的施工檢驗彎沉計算法則，則還不如暫時從施工規范中取消為好。取消一種“軟指標”其實更能突出壓實度指標的權威性。本人在實踐中遇到過個別對壓實度指標帶有排斥心理的施工技術員，他們常以“既然路面設計是以彎沉為控制指標，那么施工驗收達到該指標不就行了嗎？”作辨解，為不做或少做壓實度檢驗尋找托詞。
6．結束語
本人依據大量工程實踐從理論上分析了路面設計容許彎沉和施工檢驗彎沉之間的差異，并建議建立一套專用于施工檢驗的彎沉計算公式。
