路面设计原理与方法范文

导语：如何才能写好一篇路面设计原理与方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：长寿命；抗剪性；功能层；磨耗层

建国至今，中国高速公路通车里程6.03万km，位居世界第二位。2008年，美国经济危机冲击着全球经济体系，中国为抵御经济环境的不利影响，提出加大基础设施建设，促进经济平稳较快增长的计划。因此，中国高速公路还将持续且迅猛的发展。

但是在中国公路事业迅猛发展的同时，一些新建公路的早期路面损坏现象也十分严重。主要原因为传统的路面结构在一定程度上还不够完善，甚至存在着一定的问题。

1　概念、技术及特点

1.1　概念

长寿命路面在美国被称作长效性或永久性路面。美国沥青路面协会(APA)关于永久性路面的定义为：路面使用年限至少为35年，并且在使用年限内确保路面不发生结构性破坏，只需进行周期性养护，平均罩面时间不小于12年。但各国长寿命沥青路面结构设计年限规定并不一致，具体情况见表1。

1.2　技术

长寿命路面是通过周期性地更换沥青面层来获得沥青路面结构更长的服务性能，其技术核心：路面材料的选择和路面结构层的设计，长寿命路面不仅适用于大交通量道路，经适当的调整后也可用于中、低等级交通量道路。

1.3　特点

长寿命路面沥青主要特点：厚度较传统沥青砼路面厚度大，服务周期长(表面功能层寿命应达到8年以上；主要承重层寿命应达到40年以上)。维修方便且费用低。

2　原理、功能分析和选材

2.1　原理分析

长寿命沥青路面是基于力学的长寿命路面结构设计的一种设计方法，其实质在于运用力学的方法来分析路面结构对自然气候和行车荷载等因素的响应。

中国目前采用的设计方法为抗剪性概念的长寿命沥青混凝土路面设计方法，其设计原理见图1。 长寿命路面结构设计要达到3个目标：①不出现结构性破坏，包括结构性裂缝和结构性车辙；②路面破坏仅发生在路面表层且能迅速修复；③定期的路面表层养护、检修和更换，使路面结构达到长寿命(超过50年)。

2.2　功能分析

抗剪性概念的长寿命沥青混凝土路面设计方法是一种基于路面结构分层及各层功能特点的长寿命路面结构设计方法。在路面设计时，将上面层设计为功能层，将中、下面层及基层设计为路面结构的承重层(结构示意见图2)。长寿命路面的破坏主要是磨耗层自上而下的功能性破坏。因此，为确保路面结构的完整。各结构层需各行其职，发挥其各自功能。

磨耗层：抵御车辙、老化、温度开裂和磨耗；磨耗层受到自然条件(雨水、气温、日照)和行车荷载的作用频繁，其具体要求依赖于交通条件、环境因素、当地的经验和经济条件。中间层：抵御车辙。传递、分散荷载。基层：该结构层为路面承重层，抵抗层底弯拉应变。

2.3　选材

2.3.1　磨耗层

磨耗层材料应选择SMA(沥青马蹄脂碎石混合料)、密级配混合料或OGFC(开级配沥青磨耗层)等材料。在一些对抗车辙性能、耐久性、抗渗性、抗磨损性要求高的地区，可以选择SMA。这在交通量大且载重车多的城市区域尤为适用。在交通量小且载重车比例较少的情况下，使用密级配混合料更为适合。与SMA一样，密级配混合料也必须满足抗车辙、抗渗、抗磨耗及气候状况的要求。OGFC具有优良的抗滑性能、排水性能以及减少噪声等优点。可用于对排水有特殊要求的情况。

2.3.2　中间层

中间层最有可能出现剪切破坏，因此要求有较好的抗车辙性能。材料设计时可采用改性沥青、塑料隔栅，混合料采用骨架嵌锁结构。可采用碎石和砂砾以确保形成集料骨架，选择之一就是采用最大公称直径较大的集料。对最大公称直径达到37.5mm的混合料，可以使用Superpave(Superior Performing Asphalt Pave-ment.高性能沥青路面)混合料设计方法。只要集料间保持接触，使用小粒径的集料也可以达到同样效果。

2.3.3　基层

基层设计为结构的承重层，要求具有一定的抗车辙能力。路面结构中，基层层底出现的弯拉应力最大，在弯拉应力的反复作用下出现层底疲劳开裂的可能性也最大，因此，要求基层具有很好的耐久性，优良的抗疲劳性能。

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关键词：采油厂三级路面；灰土基层；早期水损害；水稳基层作用原理；水稳基层特性；对策分析。

Abstract: the author analyzes the asphalt concrete pavement. Rain. And groundwater badge roadbed damage of the basic rules and characteristics, and found that there is the main road damage occurred because of stress destruction turtle crack, leaking, induce structural layer produces erosion. Piping mud. Take pulp. Empty disease, cause loose surface damage. Points out that the existing pavement design the weak link of existing water damage, and puts forward the method of setting water stability. This method has the function of prevention and control of water damage, and can prolong the service life of the road.

Keywords: production level 3 road; Dust grassroots; Early water damage; The water stability mechanism; The characteristics of the water stability; The countermeasure analysis.

中图分类号： TU528 文献标识码：A 文章编号：

一.三级公路的标准：

路基8.5米（7）米路面为7米（6）米长度不限，路面材料为沥青碎石或水泥砼，设计交通流量为2000--6000辆/日，如果是使用沥青路面，最好要设定水稳基层的设计标准:水稳层一般不少于18厘米，即便是使用水泥砼路面，水稳层也不少于15厘米如果车流量大或者设计有重车通过就必须要设计水稳层用于基层。

根据水稳基层的材料特点及应力特点，水稳基层主要有如下的物理特点：

1.承压性能优于普通灰土。2.刚性强。3.对水的侵蚀相对具有耐久性。

二.我厂油区道路现状：

滨南采油厂大部分油区公路是按三级公路标准设计（但不含水稳基层作为基层）一般设计标准为30厘米厚灰土作为基层。我采油厂油区路路面设计宽度为6米.5米.4.5米4米。路基宽度7米.6米.5米.5.5米。以下，公路使用范围在各个油区及附近村庄内，车辆通行频繁密集，地下水位高，村民春灌浇地时大水漫灌路基及面层长时间泡在水里。油区车辆多，吨位大，上产集中，往往会一次集结上百辆作业车。作业完毕时，对路面，路基的损坏是不可修复性的。以上这些因素对我厂油区路的使用年限产生很大影响，同时由于路基.路面普遍低于标准三级公路设计，当地村民百姓又常常在路基取土，在车辆会车时造成对一侧路基或油面频繁长时间的挤压，久而久之造成啃边侧偏等现象，严重影响公路的使用年限也造成极大的物质浪费。

综上所述，我厂油区路的现状是:老化严重.设计标准低.通行量大。

三.水稳基层的作用原理：

水泥稳定碎石是以级配碎石作为骨料，采用一定数量的胶结材料和足够的灰浆体填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实，其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的挤压锁结嵌挤原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料空隙，他的初期强度高，并且强度随龄期而增长，很快结成板体，因而，具有较高的强度。抗渗和抗冻性较好。水泥用量一般在为混合料百分之三到百分之七，7天的无侧限抗压强度可达0.015---0.04MPA较其他路基材料高，水稳成型后，遇到雨不泥泞，表面坚实。是理想的路面基层材料。

四.水稳层的施工方法：

1.选用厂拌设备，能较好地保证各物料的配合比，拌合均匀，性能稳定。

2.寻求最佳含水量条件下碾压。

3.在施工中采取宁高勿低。宁刮不补原则。

4.碾压完成即进行养护（采取土工布覆盖）。

五.水稳层的特性：

水稳层作为路面基层，具有早期强度高，雨季对施工影响相对较小，施工机械化程度高等特点，这些特性都有利于保证进度和质量。因此被广泛的应用到公路工程中。

六.路面抗水及重载损害的结构设计：

通过对沥青混凝土路面早期水损害及重载损害分析，当灰土基层出现裂缝后，水成了裂缝演变为坑槽的催化剂。水损害是我油区路面病害中最严重的也非常难以根治。它带来极大的的经济损失，也给公路交通建设带来极大的损失。

七.综上所述：

水泥稳定碎石作为半刚性材料，其作为路面基层和底基层具有良好的力学性能和整体性，稳定性耐久性抗冻性。承载力高与面层结合好的技术特点，且原料广泛，可就地取材，便于原料和混凝土的加工，易于机械摊铺作业。

结束语：

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中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：

1操稳试验基本情况

随着汽车产业的飞速发展, 汽车驾驶的安全性越来越受到重视，再加上政府对各汽车公司研发基地及试车场建设的要求，因此各种路况、车况下试验测试种类更加多样化. 汽车操纵稳定性试验是整车性能试验中极其重要的一部分。在此同时对公用专业的要求也越加严格，以下对汽车操稳测试路面水膜要求的实施进行可行性方案讨论。

所谓操纵稳定性试验，就是汽车在各种测试道路上，依据蛇形试验、转向瞬态响应试验、稳态回转试验等测试方法，取得相应的试验数据，经过数据统计处理，来评价测试汽车的操纵稳定性，并加以改进。

2试验路面喷水要求

某项目中操稳测试路面要求路面上形成水膜。路面无纵坡，而且为了试验安全，道路上不允许有突起物。

3设计思路

因为试验路面区域较大，考虑到水资源的有效利用，故路面用水采用循环使用方式较为合理。在试验路面附近设置循环水池、循环泵组及过滤装置，配合供回水管路及喷洒装置完成路面水膜功能。基本流程如图1所示。

图1试验路面洒水系统流程图

4喷水装置设计

4.1单坡漫流

4.1.1设计原理

利用试验道路横坡，将测试路面假想为一条宽为200m长为21m的明渠均匀流理想模型，道路横坡为1.0%。为了布水均匀，在道路一侧设置一条通长的溢流槽，供水管隔一段距离与溢流槽相接，供水溢流出槽体，至试验路面形成水膜，如图2所示。

图2单坡漫流示意图

4.1.2理论计算

明渠均匀流计算公式:

式中：v―平均流速（m/s）；

Q―流量（m3/s）；

h―水膜厚度（m）；

L―道路长度（m）；

R―水力半径（m）；

i―河渠底坡；

C―谢才系数（m0.5/s）；

ω―过水断面（m2）；

n―糙率，光滑的混凝土护面为0.015；

4.1.3数据分析

假设当道路为光滑的混凝土路面（当道路铺有瓷砖或花岗岩时，糙率会有所不同），横坡为1%时，要达到5mm(0.005m)的水膜，求路面所需的供水量。

R=(0.005×200)/(200+0.005×2)=0.005

ω=0.005×200=1

i=0.01

Q=0.19×1=0.19 m3/s =684 m3/h

可以看出在2min（21m/0.19m/s=110s）内即可完成路面水膜。

同理可以算出1mm至10mm水膜厚度的用水量情况，如表1所示。

表1道路横坡1.0%时水膜厚度与用水量对照表

依据表1绘制出水膜厚度与单位长度流量对照图，如图3所示。水膜厚度由1mm增至5mm，用水量增加了13倍，而水膜厚度由1mm增至10mm，用水量增加了45倍。随着水膜厚度的增加，用水量增加程度要比其大的多。

同样，倘若当道路为光滑的混凝土路面，横坡为0.5%时，要达到1mm~10mm水膜厚度，绘制水膜厚度与用水量对照表，如表2所示。水膜厚度由1mm增至5mm，用水量增加了15倍，而水膜厚度由1mm增至10mm，用水量增加了49倍，这与道路横坡1.0%的情况基本相似。

比较表1和表2中的单位长度流量，如图4所示，可以看出，0.5%横坡路面的用水量约为1.0%横坡路面用水量的71%。若选用较小的道路横坡，则可以减小泵组、管路、供电系统的初投资，而且在今后的系统运行中，对于节能减排也有很大现实意义。

表2道路横坡0.5%时水膜厚度与用水量对照表

图3道路横坡1%时水膜厚度与单位长度流量对照图

图4不同道路横坡水膜厚度与单位长度流量对照图

4.1.4用水量影响要素

根据4.1.2节公式，可以推导出单位长度用水量公式如下：

（因为L约为h的1万倍，所以1+2h/L约等于1）

所以单位长度用水量,可以看出单位长度用水量只与水膜厚度、横坡、糙率有关，和道路宽度无关。

4.2双坡漫流

双坡漫流原理基本同单坡漫流，利用试验道路横坡，将测试路面假想为一条宽200m长10.5m的明渠均匀流排水。因为理论计算中没有坡长的参数，所以供水流量与坡长无关。但是溢流槽需要向两侧路面供水，因此双坡漫流的用水量是是单坡漫流用水量的两倍，所以该系统的供回水及加压系统都比较浪费，没有什么意义，不建议采用该种方式。

4.3双坡喷头洒水

4.3.1设计原理

利用洒水喷头将水喷射于试验路面上，将喷头布置在试验路面两侧，喷头采用升降喷头或隐蔽式喷头，使喷头与地面基本相平，使试验路面形成水膜，如图5所示。此时路面保持较小的设计坡度或保证道路无坡，且在试验路两边设置挡水沿，使水可以保持在试验道路上，再用洒水喷头来补充损失的水量。若横坡为1%，则用水量计算与双坡漫流计算相同，但意义不同。而且还会造成路中水膜较薄，路边较厚，差异较大，无法实现均匀水膜。

图5双坡喷头洒水示意图

4.3.2水量计算

假设保证路面水膜厚度5mm，则路面上的持水量为200m×21m×0.005m=21m3。若15min内完成道路初始喷水工作，则水泵供水量为21×4=84m3/h。（若2min内完成道路喷水工作，则水泵供水量为21×30=630m3/h，则与漫流给水方式基本相同。）

4.3.3方案特点

因为道路无横坡，想要保持一定的水膜厚度就需要在道路两侧设置挡水装置，由于挡水装置设置在道路两侧为保证安全必须有较高的强度，所以改变水膜厚度时需要拆除原有挡水装置并更换新的挡水装置。所以并不是很方便。但此种方式用水量较小，仅需要定时进行补水即可。

4.4单坡喷头洒水

4.4.1设计原理

在路面一边设置洒水喷头，在另一边设置收水沟，利用洒水喷头将水喷射于试验路面上，喷头可以采用大小喷头共同来完成，首先由大喷头洒水将路面快速打湿，再由小喷头均匀布水，来实现单坡漫流过程，使试验路面形成水膜，如图6所示。

图6单坡喷头洒水示意图

4.4.2水量计算

小喷头的流量计算与单坡漫流的水量一致，而为使试验路面上均匀布水，则可以采用增加喷头密度的方式，使喷头布水面相叠加，较均匀的喷洒在路面上。布置喷头时也无需无限的缩小喷头间距达到均匀的目的，喷头喷出水落在路面上若分布不是非常均匀，势必会产生水位差，随着水流向另一侧收水沟流动的同时，水流也会很快的均匀化。若仅利用小喷头来独立完成附着水膜的目的，还存在一定问题，因为路面各部位亲水性及高度会有微小差异，水总是沿着最理想的路径流淌，就会造成局部不能打湿，且打湿地面时间不容易掌握。因此可以再设置一些大流量大射程喷头，在试验开始前协助小喷头将试验路面喷湿，但是这些喷头喷射仰角和喷射高度都很大，所以不利于试验中操作，则大喷头仅在实验前工作，试验开始后就改为仅小喷头工作。分工协作，共同完成水膜形成的目的。

4.4.3喷头布置

对于大喷头来说，喷水半径最好能够覆盖整个试验路面宽度，大喷头采用旋转式洒水喷头，洒水覆盖面积最好能够覆盖85%的路面面积，这样最有利于迅速打湿路面。

对于小喷头来说，在试验中均匀的形成并保持水膜就是它的唯一任务，小喷头采用固定式散射喷头，小喷头布水后，水流沿着道路横坡向着收水沟流去，形成水膜。

5供水系统及其自动化控制

无论采用哪种方式来实现道路水膜，为了适应不同的喷水强度要求，在泵组选型上应该采用多台水泵并联运行方式，且水泵控制方式应采用变频器控制。一方面，可以实现路面各种工况的喷水要求，另一方面，可以利用变频控制方式达到节约能耗的目的。

为了实现系统的精确控制，需要在系统的一些部位安装监测、控制附件，实现系统的自动化控制。这样在远程即可以对系统的各个部位工作状况进行在线监测，了解系统的运行状况，及时发现问题，及时解决问题；其次，输入不同的喷水需要时，系统自动完成调节，无需人为参与，而且精确、迅速。

自动化控制系统需要监测仪表作为他的眼睛来获取有效数据：

水池中设置液位计――监测水池液位高低；

各个水泵的出口设置压力计――监测水泵的运行情况；

泵组出口设置压力计――监测泵房出口压力；

泵组出口设置流量计――监测泵组供水量；

管网末端管网设置压力计――监测系统末端压力；

路面上设置液位计――监测路面水膜厚度。

自动化控制系统还需要控制单元作为双手对系统进行调节：

PLC逻辑控制器――实现系统数据处理及监测，是自动化控制系统的大脑；

供水管路上设置电磁阀――控制供水管路开关；

供水管路上设置电动调节阀――控制系统供水流量。

系统安装后需要对系统的各种工况进行调试校正，测试各种工况下的压力、流量等信号，采集基础数据，在PLC中输入相应的信息。在使用中仅只要输入相应要求就能够完成系统的自动化调节。

6方案综合分析

由上述材料可以看出，路面横坡大小的对于路面给水系统有一定的影响，一定程度上可以降低系统能耗；漫流给水方式对系统末端压力要求则较小，对水质要求相对宽松；喷头洒水方式对系统压力要求则高一些，而且水中若存在较大颗粒物容易发生堵塞。另一方面，喷头喷射高度和喷射半径由喷头的自身特性所决定，设计时必须有成熟样本作为支持。如今洒水喷头的种类非常繁多（但大多是绿化喷头，专业的试验道路洒水喷头还较少），所以喷头供水的方案也比较多样化，如喷头的选型与布置形式、大小喷头搭配使用等，使喷头供水形式的使用更加灵活。

所以要形成最终的设计方案还需进行更详尽的数据计算比较，完成最优设计方案。

无论采用哪个方案，都需要供水泵组稳定的供水能力，配套设置变频设备，在需求变化时可在一定范围内进行调整。自动化控制系统在系统运行中也会发挥极其重要的作用，在线流量、压力监控能更好的实现系统调节功能，电动阀门的设置能更加方便的控制整个系统的运行。

7结论

上文列出了实现路面洒水的一些方法，分析其主要原理和特点，为进一步设计提供参考意见。经过分析，单坡漫流、单坡喷水及平坡补水的洒水形式可以在项目中根据项目特点进行选用，可行性较强；双坡漫流、双坡喷水的洒水形式虽然也可以实现洒水功能，但是实际意义不大，可能会应用在部分项目中，但缺乏普遍性。在进一步设计时，还需进一步了解使用人员进行测试时的使用方法及流程，以便更好的确定设计方案、实现设计意图。

参考文献

1给水排水设计手册（第5册）.第二版.中国建筑工业出版社：2004年.

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现实情况中车辆总是以一定速度行驶在路面上的，因此研究沥青路面在车辆移动荷载作用下的动态响应是掌握路面结构行为的必要条件。建立刚性基层沥青路面的三维有限元模型，分析移动荷载作用下路面结构的动力响应。分析得出了荷载正下方不同深度处节点竖向剪应力he各结构层底弯拉应力的时间历程曲线。结果表明，在移动荷载作用下，路面结构的动力响应具有明显的波动性质，与静荷载作用有明显区别。

中图分类号：P441文献标识码： A

绪论

目前国内现有的道路设计方法通常将车辆荷载简化为双圆均布荷载静荷载，以双轮单轴BZZ-100(100kN)为标准轴载，以设计弯沉值作为路面整体刚度的控制指标，对沥青混凝土面层和基层、底基层进行层底弯拉应力的验算[1]，经过大量的使用实验证明，现有规范设计模型具有很大的局限性。这是因为现实中车辆都是以一定的速度行驶在路面上，属于是移动荷载，路面结构在移动荷载作用下的力学响应与静力响应明显不同。因此研究移动荷载作用下路面结构的动力响应更具有实际意义。大量国内外学者对弹性层状体系在动荷载作用下的力学响应作了理论研究。Siddharthan[2][3]结合弹性力学原理，建立层状体系动力学模型，研究了材料粘弹性对路面结构动力响应的影响。Lv[4]采用Green函数、Laplace积分变换和Fourier变换等方法求解出Kevlin地基上的无限大板在移动荷载作用下动态响应的数值求解。

钟阳、孙林[5]等利用Laplace-Hankel联合积分变换和传递矩阵相结合的方法推导出了轴对称半空间层状弹性体系动态反应的理论解，为进行路面结构的动态反应分析和路面材料参数的动态反算提供了一种行之有效的方法。董泽蛟、曹丽萍[6]等采用ADINA建立了移动荷载作用下多层线弹性的三维沥青路面有限元分析模型，模拟分析了移动荷载作用下路面结构的三向应变动力响应。

鉴于理论解都涉及到较复杂的积分变换和无穷积分，最终只能采用数值方法求解。本文采用Abaqus建立移动荷载作用下三维沥青路面动力响应分析的有限元模型，分析移动荷载作用下路面结构的竖向剪应力和层底弯拉应力。以应力分析研究移动荷载作用下路面结构的动力动力响应，以便为路面结构设计和路面养护提供一定参考。

1 动力学有限元计算原理

根据沥青路面层状弹性体系结构的基本假定以及弹性动力学的Hamilton变分原理，可以建立路面系统在移动荷载作用于下的有限元动力方程：

(1)

其中：M、C、K分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为位移、速度和加速度矩阵；F(t)为移动荷载。

Abaqus/Explicit使用中心差分法对运动方程进行显示时间积分。求解平衡方程时，初始加速度如下：

(2)

其中：M为质量矩阵，F为动荷载，I系统内力，。

然后对加速度在时间上进行积分，计算速度的变化时假定加速度为定值，则可以获得某增量步中点的速度

(3)

速度对时间的积分与增量步开始的位移之和即为增量步结束时的位移：

(4)

通过多次中心差分求解动力方程。

2 有限元模型建立

根据常用刚性基层路面结构设计要求建立模型，沥青上面层4cm，沥青下面层8cm，C30水泥混凝土层25cm，C15水泥混凝土层30cm的，垫层47cm和226cm的土基层组成，模型整体尺寸为7m×4.375m×3.4m。在研究移动荷载作用下路面结构的动力响应时假设路面各结构层是均质连续且各向同性的。

模型的边界条件为纵向两个端面z向位移为零，横向两个端面x向位移为零；底部边界固定全约束，即认为距路表足够深处三向位移为零；然后将荷载施加在两块直径为0.213m的圆形承载板上，板与路面的接触面符合车辆行驶中轮胎与路面的接触面，通过板的移动实现荷载的移动。荷载作用区域网格加密，并沿深度方向及横向逐渐变疏，这样可以很好的提高计算精度，如图1所示。

图1模型示意图

在有限元模型建立时，路面各结构层材料参数见表1。

表1路面结构及材料参数表

层位 材料 厚度（cm） 动态弹性模量（MPa） 泊松比 密度（kg/m3）

上面层 AC20 4 1400 0.3 2300

下面层 AC13 8 1300 0.3 2300

上基层 C30 25 8000 0.3 2400

下基层 C15 30 8000 0.3 2400

垫层 ― 47 100 0.3 1800

土基 ― 226 100 0.3 1800

3 有限元模拟结果分析

使用本模型对路面所受各向应力进行分析，均布荷载采用标准轴载BZZ-100，作用在直径为0.213m的承载板上，竖向荷载值为0.7MPa，结合实际车速取荷载移动速度为80km/h，沿z轴正方向运动，路面摩擦系数采用0.5[20]。

根据需求选取沥青上面层底层（4cm处）、沥青下面层底层（12cm处）和上基层底层（37cm处）进行竖向压应力和层底弯拉应力分析，选沥青表面（0cm处）和沥青上面层（4cm处）进行沥青层剪应力分析，应力输出位置位于承载板正下方。

3.1三向应力分析

图2至图4为路面结构所受各向应力时程曲线，从竖向应力的时程变化可以看出，各点的竖向应力具有明显的波动特性，在车轮驶近过程中幅值逐渐增大至最值，而当荷载离开时又逐渐减小为零。同时，沥青层中的竖向应力又是交变的，出现了先拉后压的情况，这与传统的静力分析有明显的不同，说明移动荷载作用尽管产生的应力幅值与静力分析幅值差别较小，但是其交变特性将不可避免地引起材料的疲劳破坏。同样，从各点的竖向应力和z轴方向弯拉应力的时程变化也可以看出其具有波动特性和交变特性，其程度与路面结构模量组合有关，不利情况下也会产生弯拉应力。

图2竖向应力时程曲线 图3z轴弯拉应力时程曲线

图4σyz剪应力时程曲线

3.2层底弯拉应力分析

层底弯拉应力能够反映路面结构各层的整体强度和刚度，是我国沥青路面设计中的一个重要的力学指标。图5至图7为各层层底不同方向的弯拉应力时程曲线，通过对比可以发现各层所受x和z方向的应力值均为σz较大，可见σz对路面寿命的影响更大。图8为各层层底弯拉应力时程曲线，可以发现沥青上面层所受应力值最大，应力最大值为3.3×105Pa，随着深度增加弯拉应力幅值明显减小，说明移动荷载对路面的弯拉应力主要集中在沥青层内。

图5沥青上面层底层图6沥青下面层底层

图7上基层底层 图8层底弯拉应力时程曲线

3.3沥青层剪应力分析

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【关键词】低碳环保；温拌技术；125省道；应用

盐城市盐都区125省道工程路面结构型式为4cm 改性沥青AC-13 + 8cm道路石油沥青AC-20 + 32cm水泥稳定碎石基层。在温拌沥青混合料技术的施工中，聘请江苏省交通科学研究作为技术咨询服务单位，进行前期相关技术准备、配合比试验、混合料现场控制指导及检测。编制了《盐城市盐都区低碳环保温拌技术在125省道中应用大纲》，同时技术服务组及时开展了相关工作。

1 温拌剂性质调研与选用

目前市场上存在高达20多种的温拌产品，主要概括为四大体系。从目前的情况来看，温拌技术与我国其他行业一样，走的是“引进-消化-自研”的模式。所提到的四大体系如下：

1.1 有机添加剂法

作用原理：将低熔点的有机添加剂添加到沥青混合料中，从物理化学角度来改变沥青的粘温曲线。典型代表：南非Sasol公司的“Sasobit”

1.2 沥青—矿物法

作用原理：加入合成沸石，使沥青产生发泡现象。典型代表：德国“Aspha-min”

1.3 泡沫沥青温拌混合料法

作用原理：将软质沥青结合料和硬质泡沫沥青结合料在拌和的不同阶段加入到混合料中。典型代表：英国和挪威联合开发的“WAM-Foam”

1.4 基于乳化沥青平台的温拌法

作用原理：顾名思义，该混合料的结合料采用的是特殊乳化沥青。典型代表：美国“Evotherm”

通过广泛的国内外调研，分别了解国内外对温拌沥青混合料技术的研究状况，对几种技术的技术特点、施工设备、施工工艺、适用范围等展开深入、系统的研究，并初步论证温拌技术相对于热拌沥青混合料技术的优势特点，最终选定用于125省道盐都段中的改性AC-13沥青混合料中的最佳温拌剂是“Sasobit”温拌改性剂。

2 温拌沥青混合料降温性能试验

通过室内试验，对温拌沥青混合料和热拌沥青混合料性能进行综合比较，客观评价温拌沥青混合料性能。

2.1 温拌沥青混合料设计

工程中采用马氏击实成型方法，对125省道盐都段中的改进型AC-13沥青混合料级配进行设计。结合温拌沥青混合料性能更适用于温度下降很快的薄层或超薄层结构的特点，以AC-13沥青混合料作为研究对象，集料采用常见的玄武岩集料，沥青混合料按马氏击实仪方法设计时，采用双面75次击实成型。对成型试件进行各种性能测试和评价。

2.2 拌和及击实温度

添加温拌剂后，应降低沥青混合料的室内拌和、成型温度。为确定合适的拌和与击实温度，根据添加温拌剂前后的沥青混合料粘温曲线，对几个不同的温度分别进行击实试验，对其体积指标进行比较。

2.3 在配合比设计的基础上，通过室内试验进一步验证添加温拌剂沥青混合料的路用性能的影响，其中重点针对沥青混合料的抗水损害性能、高低温性能等

（1）高温稳定性试验： 包括车辙试验等；

（2）抗水损坏性能试验；包括浸水马歇尔试验等；

（3）低温抗裂性能试验；包括浸水冻融试验等。

3 温拌沥青混合料生产工艺

3.1 温拌沥青混合料目标配合比设计

目标配合比设计工作是整个沥青路面施工的重要组成部分，是配合比设计的粗加工的过程，设计目的主要是确定符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物，对确定最佳沥青用量，选择合理的冷料比例，验证沥青混合料各项性能具有十分重要作用。目标配合比设计过程中，技术服务组将原材料运往南京，在院本部完成，目标配合比设计的主要内容包括：（1）原材料试验；（2）级配设计；（3）最佳油石比确定；（4）沥青混合料高温稳定性能验证；（5）沥青混合料低温稳定性能验证；（6）沥青混合料抗水损害性能验证

3.2 温拌沥青混合料生产配合比设计

生产配合比设计的好坏直接决定了所使用的沥青混合料的使用性能和路面的使用寿命，是混合料配合比设计过程中至关重要环节，施工过程中，技术服务组指导施工单位进行生产配合比设计，并对其中重点环节进行把关和技术控制。主要内容包括：（1）拌和楼筛网设置；（2）拌和楼性能调试与评估；（3）拌和楼流量试验；（4）生产配合比级配确定；（5）生产配合比最佳油石比确定 ；（6）混合料性能试验验证；（7）温拌剂添加方法。

3.3 温拌沥青混合料生产配合比验证（试拌试铺）

沥青混合料生产配合比验证、试铺是沥青路面施工的重要环节，技术服务组负责对生产配合比调试结果进行验证，并进行相关沥青混合料试铺的技术指导工作，具体内容如下：（1）制定试验路铺筑方案；（2）完成施工前技术交底；（3）制定合理的试验路铺筑方案；（4）全程指导试验路施工；（5）对试验路进行技术总结，提交试验路总结报告，提供正常施工参数。

4 温拌沥青混合料现场控制指导及检测。

4.1 施工工艺过程巡查及监控

（1）沥青混合料的运输：运料车的数量、覆盖方式等。

（2）沥青混合料的摊铺： 摊铺机的摊铺速度、工作状态等。

（3）压路机的碾压压实：根据现场的实际情况并结合以往工程经验确定最佳碾压方案。

（4）整个施工过程中对温度的把关： 温拌沥青混合料的出厂、摊铺、初压、复压、终压、成型温度。

4.2 路面均匀性

结合构造深度试验、渗水试验，对施工路段路面施工的均匀性进行评价。

4.3 沥青用量与级配

通过温拌沥青混合料抽提试验对混合料级配和油石比进行检测。

4.4 马歇尔击实试验、最大理论密度试验

通过马歇尔实验检测混合料体积指标。

4.5 路面压实度和厚度

主要结合现场取芯评价沥青路面厚度和压实情况进行评价。

5 温拌沥青混合料生产成本分析

5.1 温拌沥青混合料初期投入分析

（1）温拌剂添加计量设备

是温拌剂的添加装置，该部分费用因不同温拌技术而不同，可以由温拌添加剂提供商提供，价格一般不超过10万元/套。

（2）温拌添加剂

目前，国内常用的温拌添加剂有南非Sasal Wax公司的Sasobit，和美国Meadwestvaco 的乳化添加剂Evotherm。

根据两种温拌添加量的添加量和单价（Sasobit26000元/吨，Evotherm15000元/吨），折算后，温拌沥青混合料大约增加30～50元/吨。

5.2 Evotherm温拌沥青混合料生产成本分析

基于乳化平台温拌沥青技术所增加和减少的工程造价主要有以下几部分：（1）拌合楼的设备改造费用；（2）温拌浓缩液费用；（3）节省的燃料费用；（4）人员机械节省费用。

5.3 Sasobit温拌沥青混合料生产成本分析

（1）温拌浓缩液费用；（2）节省的燃料费用；（3）人员机械节省费用

6 结语

温拌沥青技术代表着未来沥青路面技术的方向，但是由于问世时间短，还存在很多问题，针对这些问题尤其是以水损害问题需要作出确实有效可行的解决方案。目前国内的温拌沥青技术还处于路面试验阶段，并且绝大部分都是采用国外技术，因此全面系统深入的对温拌技术从温拌剂生产到路面铺筑技术都非常有必要。

参考文献：

[1]公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）

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关 键 词：冲击压实机工作原理 使用功能

中图分类号：TV53+7 文献标识码：A 文章编号：

修复水泥混凝土路面最常见的修复方式包括直接加铺法、破碎灌浆法、破碎换板法等几种方式。冲击压实机是一种新型的具有高冲击能量的压实机械。它一改传统的拖式光轮压路机的圆形钢轮为多边形,当机器行走时,在轮面与地面阻力的作用下,轮轴反复抬升和落下进而使钢轮冲击夯压地面。将冲击压实技术引入到旧水泥混凝土路面修复工程中,主要是利用其高冲击能量和作用深度大的特点,在把旧水泥混凝土板快速打裂的同时,将破裂板块稳固到旧基层或土基上,为加铺层提供均匀稳定的支承体系。冲击压实机施工过程中,其强大的冲击能量必然会影响到路面周围构造物,影响范围多大,有无破坏作用等,目前还没有这方面的研究。

一、南非蓝派15t5-15kJ的工作原理

南非蓝派15t5-15kJ五边形压实机是现在国内常用的冲击压实设备，该机标定势能15kJ，进行冲压破碎时，产生的冲击力为300t。机重23t每轮重6t，功率250千瓦，冲压时速9km～12km，轮宽90㎝，轮隙118㎝。这种冲压筑路机械，主要是用于公路、机场、水利土石坝等大型基础设施建设中的岩土压实作业。用于冲击破碎压实混凝土路面的修复，可以说是突破性的技术创新。冲击压实机的压实功能来自于两个方面，一是冲压轮的自重，这与一般压路机的压实原理一致；二是冲压轮滚动时所产生的冲击动能。

该设备用于冲压混凝土面板时，可以9km/h～12km/h的行驶速度作业，这种方式产生了连续周期性的高振幅撞击力，其巨大的冲击动能，以1.5次/s～2.2次/s的低频率冲击破碎混凝土板面，并且其冲击路面产生的强烈冲击波可向板下基层和土基传播，压实影响深度科随冲压遍数递增。从而使冲击破碎后的板块得以压实稳固，不仅保持了混凝土块原来所具有的强度，还能使其形成块状料嵌锁型基层结构，并紧密嵌压于原路面基层中，形成一层嵌锁稳固且强度高的路面底基层。从而达到大大减少和缓解原路面板反射裂缝，减小面层水平和垂直应力之目的。

二、冲击压实技术在修复混凝土路面中的应用

采用冲击压实技术修复混凝土路面的质量目标是：破碎并稳固混凝土面板，并使其碎板块紧密嵌锁，与压实后的原路面基层，形成稳固厚实的底基层，有效减少和缓解反射裂缝。采用什么样的质量控制方法才能达到这一目标，参照蓝派公司多年来的试验和应用经验，并结合国内几条路的应用实践证明采用路面沉降量、冲击遍数和板块破碎状况，作为冲击压实的质量控制指标是合理的。南非蓝派15t5-15kJ五边形冲击压实机能实现任何人或其它机械破碎所不能达到的破碎稳固效果。破碎状况，是直接反映面板是否被“破碎”并“稳固”。关于混凝土板的破碎程度，在《水泥混凝土路面修补技术》中说明为：“水泥混凝土路面的破碎结果应为边长46㎝～60㎝大小的块，偶尔有一些75㎝左右的块也可。同时，大于60㎝的块不超过70%”。在实际施工过程中，可予参照，但又不能过于局限于上述量化值，关键是看破碎是否“稳固”。在国内的应用实践中可看出，冲压1遍后即出现数条裂缝，随着遍数的增加，纵向裂缝增大增加，横向裂缝开始出现并趋于明显，5遍以后面板已破碎，裂纹成网状，并分布于整幅路面。部分板块被完全破碎，碎板块尺寸在30㎝～40㎝之间，最大板块60㎝左右；冲压至15遍或20遍，网状裂缝更为明显，碎块尺寸更为减小，一般在20㎝～30㎝左右，且碎块处于极佳的嵌锁稳固状态，经试验，用人工或简单机具难以将碎块撬起。

进行冲击破碎施工前,首先要调查清楚施工路段上的涵洞、通道、桥台的位置，用石灰标明压实范围和控制点，检测人员做好一切准备工作。压实机行驶时速度一般为9km/h～12km/h，转弯半径为8m，冲压遍数根据沉降量和混凝土块的破碎状况来确定。即行车道和超车道一般最少冲压为20遍左右，然后根据具体实际情况再酌情增减。由于混凝土面板在水平方向所受的约束力越小，冲击破碎的效果越好。因此，施工作业时，冲击顺序应从路面的边板开始，即从路肩—行车道—超车道依次进行。冲压完成后应检测沉降量的变化，以及旧路面的回弹弯沉和原基层的压实度，以保证达到路面设计规范的相应要求。

冲压施工中应注意如下事项：桥涵构造物的避让：冲压边界距桥头和通道边不少于5m；冲压边界距管涵中线或板涵边线不少于2m，管涵上方土层厚度不小于2m，板涵上方土层厚度不小于3m；视房屋的不同结构确定安全距离，避免造成损失。避让方法。首先要准确调查所有桥涵构造物，明显标出安全距离线，施工中，冲压至安全线时，可将冲压轮升起，低速空驶过安全范围内，再行冲压施工。由于冲压破碎后，路面产生大量的裂缝，丧失抵抗雨水渗透侵蚀的能力，回造成板下基层和土基含水量增大，且不易散发，影响冲压效果。所以，路面破碎后要及时进行防水处理，最好及时采取下封等措施。

根据公路的交通量和使用任务、性质，结合当地的气候、水文、材料及施工条件等，按设计规范，在已经冲击压实，破碎稳固的旧路面上，设计加铺路面。

三、成本效益分析

采用冲击压实技术，既高效地破碎和稳固混凝土面板，又压实了基层和路基，并可利用破碎稳固后的混凝土面板和压实的基层作为一层嵌锁牢固、紧密厚实的底基层，还能大大减少和缓解反身裂缝，这是其它任何技术所不能作到的。

蓝派冲击压实机自行速度每小时9km～12km，冲压宽度2m。按施工作业时平均速度10km/h，冲压20遍计，冲压1km12m宽的混凝土路面，仅需12h，施工速度明显快于人工和小型破碎机作业。

按冲击压实20遍，一遍0.5元/㎡计，1㎡仅需10元。按公路养护工程预算定额，人工破碎定额为 21.12元/㎡，破碎机定额为13.18元/㎡，且仅为破碎混凝土板的一道工序，如包括破碎半的压实和利用作为底基层结构，两种技术的效价比更为 明显。

老路面施工，免不了影响交通。由于冲压施工速度快，时间短，并且冲压后的路面十分平整，完工后即可开放交通，对交通的影响大为减少。比较其它破碎施工方法，其优点是显而易见的。

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关键词：路面检测，路面平整度，路面摩擦系数，路面弯沉，路表破损

Abstract: the pavement performance test is a highway construction and management is the key, basic technology, it not only to the detection and control engineering quality is very important, and decided the network maintenance decision-making more scientific, directly affecting the rationality of capital allocation maintenance. This paper mainly introduces various related road detection techniques of construction method and related technical requirements for reference.

Keywords: road test, road surface roughness, road surface friction coefficient, the road deflection, road table damaged

中图分类号：TP63 文献标识码：A文章编号：

近几年来，随着交通基础建设投资力度的加大，我国公路通车里程逐年快速增长。据国家公布消息：截止到2006年底，全国公路通车总里程已达345万公里，其中高速公路达453万公里。可见，与我国公路建设的快速发展相对应，未来一段时期内大量的原有路面需要维修改造，以保持良好的路用性能。旧路面检测的主要指标包括弯沉、平整度、摩擦系数、破损状况等。传统的检测手段主要包括：(1)采用贝克曼梁弯沉仪，百分表，配合标准轴载黄河车，利用杠杆原理测试路表回弹弯沉；(2)采用3米直尺，测试路面纵向平整度、横向断面车辙状况；(3)采用摆式摩擦系数仪，人工逐点测试路面摩擦系数；(4)采用取芯机，钻取芯样测试路面厚度，判断芯样完整性。这些早期检测方法不仅费时费力、影响交通，而且数据精度也难以得到可靠保证。因此，必须逐步被新型检测设备所取代。

1 路面平整度检测

1.1路面平整度是路面评价及路面施工质量验收中的一个重要指标，主要反映路面纵断面曲线的平整性。路面平整度的检测能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修养护做出优化决策。另一方面路面平整度的检测能准确地提供路面施工质量的信息，为路面施工提供一个质量评定的客观指标。路面的平整度直接反映了公路整体施工质量的水平，所以，在路面检测中必须对路面施工的平整度进行严格的质量把关。

1.2目前，路面平整度测试设备主要分为断面类及反应类两大类。断面类实际上是测定路面表面凹凸情况，如连续式平整度仪、激光断面仪等。反应类是司机和乘客直接感受到的平整度指标，因此，它实际上是舒适性能指标，如颠簸累积仪等，其原理是测试车以一定的速度在路面上行驶，由于路面不平整引起汽车激振，通过机械传感器测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI，VBI值越大，则行车越不舒适。而断面类设备是目前国内外平整度检测发展的主流产品。激光断面仪是目前应用较多的断面类测试设备，正常测速在80 km／h左右，具有测试速度快、精度高的特点，可用于平整度等指标的测试，其基本原理是利用激光传感器测量车体到路面的距离，同时利用加速度计测量车体本身的竖向位移，从而得到路面纵断面的剖面，然后利用该剖面实时计算国际平整度指数。

2 路面摩擦系数检测

2.1路面抗滑性能是路面使用性能的重要组成部分，直接影响到道路行车安全性。路面抗滑性能包括纵向和横向两个方面，纵向抗滑性能决定车辆在刹车时的滑行距离，对避免追尾交通事故的发生有直接的决定作用；横向抗滑性能决定车辆的方向控制能力，对车辆弯道行驶安全性较为重要。近年来，自动化摩擦系数检测设备近几年来逐渐从英国、瑞典等国家引入我国。根据测试方法的不同，此种设备可分为三类．横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪等。

2.2横向力系数测试仪在我国应用最广泛，该设备的基本原理是设定试验轮与行车方向成一定角度，横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数，反映车辆在路面上侧滑的危险性。刹车式摩擦系数测试仪是在行驶的过程中，每间隔指定的距离自动对测试轮刹车，刹车期间测试轮在路面上滑动。不完全刹车式摩擦系数测试仪的测试轮和行驶轮之间，用不等直径的同轴齿轮和链条连接，使得测试轮的滚动线速度小于行驶轮的滚动线速度。在正常测试时呈现连滚带滑的运动状态，根据力传感器记录的数据即可计算路面摩擦系数。目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式仪，可以预见，由于在安全性和精度方面的优势，自动化摩擦系数仪在我国将成为主流。

3路面弯沉检测

3.1弯沉作为路面检测的又一项重要指标，其检测与分析技术发展十分迅速。路面弯沉检测设备已从静力弯沉仪、稳态动力弯沉仪发展到脉冲式动力弯沉仪，从单点最大弯沉检测发展到对路面弯沉盆的检测，并将仅局限于柔性路面意义上的弯沉概念，发展到刚性路面的结构评价与设计分析中，路面结构性能的评价也从路面整体强度评定发展到对路面各层刚度的反分析。

3.2其中，落锤式弯沉仪(FWD)是脉冲式动力弯沉仪的典型代表。其技术特点主要表现在：测速快，精度高，并较好地模拟了实际行车荷载对路面的动力作用，已被许多国家广泛地应用到路面检测和评价中。其主要原理如下：通过计算机控制下的液压系统提升并释放一重锤，从而对路面施加脉冲荷载，荷载大小通过改变锤重和提升高度调整，并通过刚性圆盘作用到路面上。路面的弯沉由5个～9个传感器测定，这样就能较准确地反映弯沉盆的形状，从而为路面模量反算提供基础。有了模量，就能进一步分析出路面结构的应力，应变状况，评价承载能力。此外，FWD还可用于旧水泥混凝土路面板体脱空判定，接缝传荷能力判定，路基施工过程中动态监控、路基冲击压实效果评价等多方面，应用日趋广泛。

4 路表破损状况调查

4.1路表破损状况往往是道路使用者对于路面施工及养护质量的直观感受，因此，我国各级公路部门对路面破损状况一向都比较重视。目前该项指标主要还是依靠人工采集，除了主观性大、效率低外，还存在很大的安全隐患。针对这种状况，国内部分单位近年来引进了路表破损测试系统，其基本原理是通过摄像系统连续采集路表图像，然后通过后处理软件自动处理与人工判读相结合识别，分类与统计路表破损。这样能够大大提升了路表破损程度的测量精确性，并且在节省人力物力等方面也得到了比较好的应用。

5 结语。 

近几年来新型检测设备不断涌现，为我们提供了更丰富更完整且且精确的信息。因此，如何更好地利用自动化检测技术评价路面使用性能，提出合理的维修方案，将是下一阶段检测设备用户关注的重点。

路面检测技术的总体趋势是由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由低速度、低精度向高速度、高精度发展。最近几年，自动化路面无损检测设备越来越多，与此对应的，围绕自动化检测设备所开展的研究也将在深度上得到提高。综合而言，路面检测技术在我国的发展方向如下；

(1)先进无损测试设备用户越来越多，并逐步实现国内组装及国产化；

(2)围绕测试技术所展开的研究将逐步深化，尤其是评价技术，并通过相关实用软件的市场化来推广；

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【关键词】：基层材料水泥稳定粒料； 施工监测； 质量控制

【 abstract 】 : along with the rapid development of social economy and the improvement of people's living standard, the occupational quality requirements improve continuously. Cement-stabilized granular materials depend on the rigidity, integral stability, strong, water carrying capacity of the good and economy is applicable and many other advantages, senior pavement construction as the main material. This paper based on the author's practical experience, and expounds basic material cement-stabilized granular mechanism and characteristics, the materials of the cement-stabilized granular construction process and quality control and construction monitoring.

【 keywords 】 : cement-stabilized granular materials; Construction monitoring; Quality control

中图分类号： TN931 文献标识码： A 文章编号：

引言

随着社会经济的高速发展，公路承担的运输任务越来越重，因此对公路质量的要求也越来越高。基层材料水泥稳定粒料可用作公路底基层，保证公路的高质量，同时凭借自身良好的板体性、抗冻性、耐水性、施工方便、经济性和承载能力强等优点成为现阶段高级公路施工的主要材料。

基层材料水泥稳定粒料良好的性能是建立在良好的施工和后期养护的基础上的，如果在施工过程中，没有严格的控制好材料选择、水泥的剂量、碾压的效果、处理时间和后期的养护，将使公路的质量大打折扣，造成不可估量的损失。下文将具体的阐述施工过程以及质量控制。

一、基层材料水泥稳定粒料作用原理和特点

基层材料水泥稳定粒料是以碎石作为骨料，然后再以灰浆和凝胶材料来填充碎石的空隙，依据嵌挤原理压实即可。它的良好抗压性和板体性来源于粒料之间的嵌挤锁结并且灰浆填充原理，通常混合料中水泥的含量为4% ~ 6%。【1】

基层材料水泥稳定粒料能够有效的改善沥青层的弯拉应力和土层的应压力，这种半刚性的路面结构使整个路面处于弹性工作状态，是路面的抗压性大大提高，提升了路面的使用时间。同时具有耐冲刷、抗滑性、对环境污染少、材料简单易得、经济适用、施工机械化程度高、刚度高等优点。明显的缺点是温度敏感性强、脆性大，受湿度影响较大等。

二、基层材料水泥稳定粒料的施工过程

（1）前期准备。施工前的工程设计，材料采购和施工器械的选择：路面设计要进行实地考察以后，根据具体情况加以设计。施工材料的选择要严把质量关，并且选种货源较近、货价较低、货源充足的厂家合作。对于施工器械的选择要根据工程量选择合适的器械，避免造成资源的浪费和不足。【2】

（2）拌和与运输。严格控制混合颗粒的成分、含水量以及拌和时间，一般采用厂拌法。运输混合料的车辆装载应该均匀同时应该加覆盖防止水分蒸发。

（3）摊铺和整形。按照监理工程师要求的机械施工，并达到规定的摊铺厚度和均匀性，对于厚度加大的路面要实行分层摊铺，同时在摊铺过程中要及时补水，保证路面施工的最佳含水量。

（4）碾压。摊铺结束以后马上对路面进行碾压，碾压方式多样化，即为在直路段，由路两侧向中间碾压，在弯路段，由中间往两侧碾压。在碾压时要保证车轮重叠率为50%，并且碾压不能超过规定时间。只有这样才能保证路面的密实度、平整度、强度和抗裂缝性。

（5）养护。留给基层材料水泥稳定粒料成熟足够的时间，这段时间需要封闭交通，及时养护。通常的养护方法有洒水、覆沙、覆盖不透水薄膜或者沥青薄模，保证路面表层的湿度，进而保证公路工程质量，养护期一般不少于7天。

三、基层材料水泥稳定粒料施工的质量控制

第一，原材料质量控制。水泥应该采用凝结时间较长、耐潮的硅酸盐水泥。碎石的压碎值应该小于28%，塑性指数不大于9。混合材料中水泥的剂量应该根据具体强度来确定，一般为4.5% ~ 5%。

第二，混合料配合比的控制。进行混合配料比试验，从而确定混合料的最佳含水量、最大压实度和干密度，最后设定合适的水泥量、生产配合比以及施工配合比。

第三，混合料的拌制。选择稳定的搅拌机械，搅拌之前要先进行调试，搅拌时要严格按照生产配合比配料，并且随时抽查含水量、水泥量，对出现的一些偏差及时矫正，确保出料的质量和数量。

第四，混合料的摊铺。采用高程控制厚度偏差，一般是采用在分隔带边缘钉入钢钎；采用模板控制路面的宽度和边缘压实度；采用摊铺控制路面的平整度和压实度，一般是采用两台摊铺机前后联合进行摊铺，摊铺结束以后应铲除局部粗集料处，并用新混合料加以填充。【3】

第五，混合物的碾压。这是控制路面基层压实度和平整度的主要工序，因此对碾压的时间、程序、检测、接缝等环节都应特别注意。碾压时间应该从加水拌和到碾压结束不超过2小时，碾压程序是先经过初压，再复压，然后终压，最后擀光。接缝时候在末端做成斜坡，接缝施工时候将斜坡铲除。

第六，基层检测。基层路面每一段碾压结束以后，要对其含水量、顶面高度、平整度、厚度、压实度等指标进行检测。一般用灌砂法检测压实度，采用直尺法检测平整度，采用水准仪检测顶面高度。

第七，养生。检测合格以后，应该采用不透水薄膜或者沥青薄膜覆盖路面，并且应该经常洒水保湿，养生时间一般不低于7天。

四、基层材料水泥稳定粒料施工检测指标和影响指标的因素

基层材料水泥稳定粒料基层检验的指标有：压实度指标、顶面高速指标、强度指标、宽度和厚度指标、平整度指标等。

平衡度指标：这是检测基层材料水泥稳定粒料使用质量的重要因素，可以使用3米直尺检测法检测，影响因素包括：水泥剂量、混合料的均匀性、碾压方法错误、接缝处理不当、施工管理不合格等，针对这些影响因素严格按照施工质量的控制方法进行即可避免。

厚度指标：准确确定混合料的松铺系数，严格按照设计厚度进行铺设，坚决杜绝偷工减料的施工行为。可以采用实时测量法和抽样检测法。

压实度指标：影响压实度指标的因素有许多，例如：含水量、压实机械、压实方法、碾压次数、水泥用量以及材料质量等。含水量就是要保证基层材料水泥稳定粒料拌料时预湿和拌湿，施工时的补水，后期养护的洒水量。压实机械的使用要选择压路机和打夯机的配合使用，对一些边角处选择用打夯机夯实。碾压的次数根据具体情况决定，一直碾压到基层表面车轮痕迹不明显，并且没有松散、脱皮的现象发生。基层材料水泥稳定粒料的质量要严格控制，要对材料进行检验和抽查，以确定材料的安全性、质量和强度。压实度指标可以采用灌砂法进行检测。【4】

结语

采用水泥稳定粒科作为路面的基层材料，可以有效减少由于接缝处渗水导致的路面开缝，而且经过实践检验，使用效果理想，并取得了明显的经济效益。但这些效益的取得都是建立在良好施工的基础上，因此上到监理工程师，下到现场施工人员都要严格按照施工标准和规则进行，严把质量关，抓住关键环节，合理组织，确保工程质量和工程进度。

【参考文献】

[1] .霍轶珍.黄晓明 微膨胀水泥稳定碎石在高等级公路基层中的应用技术研究[期刊论文]-内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2009(1).

[2] Chen, W.Y. (2009) Applying Fuzzy Multiobjective Combinatorial Programming Through Genetic Algorithm to Promote the Reaction Efficiency of Post-disaster Transportation Systems, Ph.D. Dissertation, Institute of Traffic and Transportation, NCTU, Taiwan.

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随着国民经济迅猛发展，交通物流产业不断扩大，公路使用率剧增。我国高速公路管理单位制定了高速公路日常养护包干管理办法，从而实现“及时养护、防范为主、按时抢修、提高效率、保持检查、预算合理、定期修复”。为了更好地贯彻养护工作， 及时采集数据，通过路面平整度的时间序列数学模型，提出路面平整度预测，建立科学的综合养护方案。研究这种数据的统计方法就是时间序列分析。时间序列数学模型在理论上已趋成熟，它用有限参数线性模型描述时间序列的发展趋势，便于进行统计分析与数学处理，预测高速公路使用年限、路面平整度的变化程度，提出综合养护方案。由于近几年不断发展，具有了科学化的管理措施与养护技术，如果能准确及时提出养护方案，就可以促进提高管理养护水平，同时模型拟合的精度也基本能达到实际工程的要求[1]。

（一）道路数据采集

在实际路面测量中，由于只能测到路面不平度的有限数据，所以我们利用时间序列分析，主要任务就是根据观测到的有限数据，通过时间序列数学模型，利用最小二乘法进行数据拟合，建立尽可能多的数据统计，然后利用模型去解释数据的统计规律，以达到对路面平整度的控制或预报的目的。在时间序列分析中，有两类简单而又常用的模型： 自回归模型（AR）和自回归滑动平均模型（ARMA） [2]。

路面平整度的时间序列模型数据采集是通过自动检测系统完成，其特征在于，要想完成自动化检测系统，需要通过USB接口传输线连接AD转换器，AD转换器连接PLC，PLC连接存储器和数据处理器，数据处理器连接显示屏。可以将自动化检测系统安装在检测车上，检测车上设有测距传感器和定位传感器各8个。我们需要定时采集数据。本文所采集数据是由道路综合检测车对实际路段测得。该设备是由哈尔滨工业大学交通学院侯相深、马松林、王华等人自行开发设计的（见图1所示）。基本原理是通过USB接口，通过传输线将采集的数据直接存入；在检测车上有一个便携式处理器，通过处理器进行数据处理。哈工大设计的工程检测车，由于是由16个传感器所组成，因而每次可以测量一个行车路面的16个点，每次每组得到16个检测数据[3]。

（二）对测量数据序列进行预处理

（三）模型识别和定阶

当我们对AR模型确定了16阶次，通过数学模型中的参数的确定，判断路面的平整度指标，由所给样本进行参数估计。而模型参数估计的方法有矩方法、最小二乘法和极大似然法。所给数据得到的样本如果满足正态分布，可以采用最小二乘法进行参数估计。最小二乘法的原理，就是残差平方和达到最小条件下，所得到的对未知参数的估计值。也可以采用极大似然法进行参数估计，得到和最小二乘法基本一致的结果。由于时间序列数学模型仅依赖于有限参数――自回归系数、滑动平均系数及输入白噪声的方差。根据实际路面数据，如下表。

第一行：路面平整度指标 ；

第二行：标准轴载作用次数N。

所以根据数据的统计样本，代人数学模型，发现统计规律，由所得的路面平整度的数量指标，得到判断结果和误差范围。但道路过程不具有遍历性，该实测数据为非标准道路，所以可以根据非标准道路时序模型进行参数估计和预估统计结果[5]。

篇10

关键词:superpave沥青混合料设计

随着美国superpave沥青混合料设计问世以来,受到许多国家道路工作者的认可,人们对该项技术表现出浓厚的兴趣,本人对superpave沥青混合料设计谈谈粗略看法:

1 superpave设计方法较传统的马歇尔设计方法的优点

1.1原材料上的要求:

1.1.1石料上注重了集料的棱角性,因为棱角性的好坏直接影响道路的质量,抗剪强度主要依赖于集料的抗滑移能力,棱角性越好,集料的内摩擦力就大,集料之间的相互嵌挤就强,从而混合料的抗剪能力就大;

1.1.2集料的针片状要求越高,一般控制在10%以内针片状便于混合料的嵌挤和现场施工,防止现场施工因碾压而将针片状压断,人为造成断开的集料无法粘接;

1.1.3沥青的选用考虑了温度的明感性,对温度的要求和基质沥青的要求比马氏要高,下面层为70号沥青pg70-22,中面层为改性sbs沥青pg70-22,有的地方用pg76-22,温度提高了两个等级,适应当地路面的高温和低温要求。

1.2 试验成型的仪器采用旋转压实仪

1.2.1旋转压实仪模拟现场施工的碾压方式,它的原理实际上是一种搓揉运动,集料通过搓揉重新调整位置,从而获得密实,不会产生象马氏一样重锤击碎集料现象;

1.2.2旋转压实仪试模直径为150mm(马氏为101.6mm),比较客观地反映集料的嵌挤;

1.2.3压实次数与 交通 量的设计有关

交通量不同,试件成型的压实次数不同,它们是成相关关系,这种设计是 科学 合理的,而马氏只是击50次或75次;

1.3混合料压实或成型前要进行短期老化

该设计方法要求沥青混合料压实成型前要进行短期老化(约2小时),目的是模拟现场施工过程(因为沥青混合料从拌和楼放入运料车再运输到现场摊铺碾压前一段时间就是混合料的老化时间),这样做比较接近施工现场工作,得出的试验数据比较科学;

1.4设计中该沥青饱和度vfa与交通量有关,该设计方法根据交通量小,vfa为70～80%,交通量大,vfa为65～75%,交通量的大小对路面压实程度不同,交通量大,初始沥青饱和度小一些,以便预留较多的空隙,防止在车辆较多的反复碾压下空隙率减小而使混合料失去稳定。

2 superpave设计方法存在的问题

2.1设计沥青量偏低

从国外的研究资料和近年我国国内的施工实践经验来看superpave设计的沥青用量偏低约0.2%～0.4%点,路面有渗水引起的病害,如松散、坑洞等现象,用油量偏小,导致混合料密度偏大,现场压实较困难,路面的空隙率较大,影响路面耐久性;

2.2设计限制区不合理

设计规范设计限制区0.3～2.36或4.75之间细集料不能通过这一区域,也就是常被称为“驼峰”级配,这种设计出的混合料在施工过程中较难压实,且抗拉永久变形能力差;

2.3设备相对昂贵和设计过程相对复杂

购一台旋转压实仪设备费用约二十万元,每个工程工地都配较难,因此该方法推广起来较难,目前只停留在体积法阶段,并未能与沥青混合料路用性直接挂起钩来,设计过程公式较多较复杂,需要花费时间较长,设计过程没有完全按设计规定的步骤进行,设计过程过于理想化。

3 对superpave几点看法

3.1用马歇尔击实仪来验证superpave旋转压实仪试验结果,本人认为这是不 科学 的,两者使用的方法根本就不相同的,击实方法、压实功能都是不能相互可比的;

3.2 superpave不能等同于“高性能”;

3.3 superpave设计中细集料的密度测定用堆积法差异较大,建议用网蓝法更科学;

3.4 建议设计出的沥青含量用于生产配合比时宜增加0.2%～0.4%,增加矿粉含量,这样可以使现场变得容易压实,路面的渗水现象减少,从而提高路面耐久性;

3.5建议粉胶比要适中(0.6～1.6)低粉胶比混合料不稳定;高粉胶比混合料耐久性不足;

3.6严格控制石料,特别是石料的棱角性、云母、针片状以及砂当量。

以上只是本人不成熟的几点看法,不妥之处敬请大家指正,我相信,随着科学的进步,superpave会越来越成熟。

参考 文献 :

1《superpave技术规范》2005.05.25

2《公路沥青路面施工技术规范》2004.07.10

3《公路工程质量检验评定标准》2005.01.01

4《公路沥青路面养护技术规范》2001.07.03