我国沥青路面施工与养护方法

我国《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中采用的修复设计方法与AASHTO设计法类似，将原路面上测得的弯沉值换算为旧路当量回弹模量，引用当量回弹模量的概念，可以把现有路面实测弯沉值换算为假想路基的当量模量，从而用弹性层状体系理论公式进行加铺层设计。当加铺层为单层时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，加铺n—1层时，以n层弹性体系为力学计算模型。在加铺层设计时，仍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半刚性材料的基层、底基层，还应进行层底拉应力的验算。设计弯沉值、各加铺层层底拉应力、面层剪应力和容许应力的计算方法，弯沉综合修正系数及加铺层材料参数的确定与新建路面设计的各项规定相同。

1.加铺层设计流程

我国规范规定的加铺层设计方法与新建路面相似，首先应根据原路面综合评价结构、公路等级、交通量等设计因素初拟选用直接加铺一层或多层沥青层、沥青面层和半刚性基层、沥青面层和贫混凝土基层、沥青面层和沥青碎石基层以及沥青面层和级配碎石基层等设计方案；然后根据加铺层结构选用相应的路面类型系数，计算各方案的设计厚度，并比较确定最终设计方案。主要设计步骤如下。

①对原有道路进行技术调查，掌握设计及养护维修资料。

②按设计任务书的要求或调查交通量的有关资料，确定面层与基层类型，计算设计弯沉值ls与各整体性加铺层的容许拉应力。

③测定分析路段的弯沉值，计算代表弯沉值l，并考虑温度修正系数。路面弯沉值是以20℃为测定沥青路面弯沉值的标准状态，当沥青面层厚度小于或等于5 cm时，不需要进行温度修正；当路面温度为（20±2）℃时，也不需要进行温度修正；其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。

④计算原有路面的当量回弹模量。

⑤拟订结构组合方案及设计层位，确定各加铺层的材料参数。

⑥根据加铺层的类型确定设计指标。当以路表回弹弯沉值为设计指标时，弯沉综合修正数F按式（4.6）计算。

式中：ls——路表面弯沉检测标准值；

δ——弯沉测定车双圆轮迹的单圆直径；

E1——补强层材料的抗压回弹模量（MPa）；

P——弯沉测定车的轮胎压力。

当以弯拉应力为设计指标时，仍按新建路面设计方法进行计算。

⑦采用弹性层状体系理论设计程序计算设计层的厚度，对于季节冰冻地区、中湿与潮湿路段，还应验证防冻厚度。

⑧根据各个方案的计算结果，进行技术经济比较，确定最终采用的加铺层设计方案。

2.加铺层设计注意事项

结构加铺层设计方法源于新建路面设计方法，但是与新建路面的设计方法还存在一定的差异，在加铺层设计过程中需要注意以下几点。

（1）做好旧路面的路况调查。

设置加铺层的主要目的是改善旧路面的功能和结构性能，因此在进行加铺层设计前应采用路面病害调查和路况评价方法，对旧路面的路面状况进行详细的调查分析，为加铺层设计提供可靠的数据支持。

①重点调查破损情况，包括裂缝率、车辙深度、修补面积等。路况调查确定的路面损坏程度是加铺层设计的重要依据，同时加铺层施工时必须根据旧路面的损坏状况确定相应的处理措施，而后才可以铺筑加铺层。因此，路况调查对于加铺层的设计与施工至关重要。

②采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪（FWD）等无损检测方法评价原路面结构承载能力。应用弹性层状体系理论进行加铺层设计时，旧路表面的代表弯沉值l是很关键的一个参数。因为根据l可以计算旧路面的回弹模量。

一般认为，旧路面下卧层回弹模量与代表弯沉值成反比关系。目前，国内对路面回弹弯沉值的测定工具主要是贝克曼梁，近年来由于落锤式弯沉仪具有测试效率高、能很好地模拟行车荷载对路面的作用等优势，其应用越来越普遍。但是，使用贝克曼梁作为一种规范的方法在我国使用多年，相关的设计计算方法和经验公式比较成熟，而且贝克曼梁为静态加载，落锤式弯沉仪为动态加载，《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019）及《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）中都规定，应用落锤式弯沉仪测量时，应建立其与贝克曼梁测量结果的关系，将测得的弯沉值转化成贝克曼梁的弯沉值，再计算路段的代表弯沉值。

③根据破损情况调查和承载能力测试与评价，结合路面外观选择好、中、差路面典型使用状况，进行分层钻芯取样和试验，采集沥青混合料和基层、底基层、土基的样品，分析破坏原因，判断其破坏层位是否可以利用。

④钻芯取样调查路床范围内路基土的压实度、分层含水率与土质类型等，分析路基的稳定性、强度以及路基路面范围内排水状况等。

（2）计算各路段的计算弯沉值。

各路段的弯沉值应采用BZZ100标准轴载汽车，用贝克曼梁测定原有路面的弯沉值（或FWD测定），每20～50 m测一点，弯沉值变化较大时可加密测点，每车道、每路段的测点数不少于20个。各路段的计算弯沉值应按式（4.7）计算。(www.xing528.com)

式中：l0——路段的计算弯沉值，0.01 mm；

——路段内原路面上实测弯沉的平均值，0.01 mm；

S——路段内原路面上实测弯沉的标准差，0.01 mm；

Za——与保证率有关的系数，对于高速公路、一级公路，Za=1.645，对于二级公路，Za=1.5，对于三、四级公路，Za=1.3；

K1、K2——季节影响系数和湿度影响系数，根据当地经验确定；

K3——温度修正系数。

（3）计算原路面当量回弹模量。

①确定旧路面的当量回弹模量时，应根据路段的划分，分别按照贝克曼弯沉（或FWD弯沉）计算各路段的当量回弹模量值。

②各路段的当量回弹模量应根据各路段的计算弯沉值，按式（4.8）（轮隙弯沉法）计算。

式中：Et——旧路面的当量回弹模量，MPa；

P——弯沉测定车的轮胎压力；

δ——弯沉测定车双圆轮迹的单圆直径；

l0——旧路面的计算弯沉值，0.01 mm；

m1——用标准轴载的汽车在原路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得的回弹变形值之比，即轮板对比值；

m2——旧路面当量回弹模量扩大系数；

其他符号意义同前。

m1应根据各地的对比试验结果论证确定，在没有对比试验资料的情况下，可取m1=1.1。

计算与旧路面接触的补强层层底拉应力时，m2按式（4.9）计算。计算其他补强层层底拉应力及弯沉值时，m2=1.0。

式中：En-1——与旧路面接触层材料的抗压模量，MPa；

h'——各补强层等效为与旧路面接触层相当的等效总厚度，cm；

P——弯沉测定车的轮胎压力；

δ——弯沉测定车双圆轮迹的单圆直径。

等效总厚度h'按式（4.10）计算。

式中：Ei——第i层补强层材料的抗压回弹模量，MPa；

hi——第i层补强层的厚度，cm；

n——补强层层数。