劉毅

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 貴州貴陽 550000）

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通量也隨之增加，多地高速路實(shí)際的交通量遠(yuǎn)超預(yù)期的交通量，而且由于超載和重載情況比較嚴(yán)重，使高速路現(xiàn)況堪憂，出現(xiàn)很多路面病害。半剛性基層瀝青路面是我國高速路的主要路面結(jié)構(gòu)形式，很好地推動了沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但半剛性基層瀝青路面出現(xiàn)了各種程度的裂縫、坑槽、波浪或者脫皮等現(xiàn)象，使道路無法使用，從而制約了各地的經(jīng)濟(jì)。文章通過分析半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)及其可靠性的分析，為未來優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)和提高路面穩(wěn)定性提供理論依據(jù)。

1 半剛性基層結(jié)構(gòu)簡介

半剛性基層是指使用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土鋪筑的能結(jié)成板體，是具有一定的抗彎強(qiáng)度的基層。

其優(yōu)點(diǎn)是：①具有比較高的剛度，抗拉，抗疲勞；②具有比較強(qiáng)的荷載擴(kuò)散應(yīng)力；③有較好的水穩(wěn)定能力；④路面受力性能較好；⑤保證路面基層穩(wěn)定性。

缺點(diǎn)：①因其不耐磨，所以不可做面層；②因其收縮開裂導(dǎo)致瀝青面層反射性裂縫很多；③因其致密性，導(dǎo)致基層滲水性差；④因環(huán)境或者反復(fù)荷載，導(dǎo)致半剛性基層的整體性逐漸衰減；⑤重載和超載車對其路面損傷比柔性基層大得多；⑥其被損壞后無法自愈，且不能修補(bǔ)，無法對其修復(fù)養(yǎng)護(hù)。

2 常見的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)

經(jīng)查閱總結(jié)，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的常見形式組合見表1。

表1 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)常見形式組合

表1中：AC-瀝青混合料；SM-水泥、石灰、粉煤灰穩(wěn)定粒料。

半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)對環(huán)境的要求較高，在一些高溫地區(qū)，半剛性基層瀝青路面容易遇到車轍的損壞，需要對瀝青的性能和混合料進(jìn)行更優(yōu)化的調(diào)整，可以通過增加瀝青碎石的過渡層，來提高路面的整體抗車轍能力；在一些多雨地區(qū)，半剛性基層瀝青路面容易遇到松散或坑洞等水破壞，需要對半剛性基層材料進(jìn)行更優(yōu)化的升級，來提高基層的強(qiáng)度或者改善其排水能力，或可以用大孔隙開級加配瀝青的磨耗層，以提高路面的整體水穩(wěn)定性。

3 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性分析

一般路面結(jié)構(gòu)的可靠性分析涵義是針對路面設(shè)計(jì)需要在預(yù)定的期限內(nèi)完成，而在多種因素的促使下，如交通荷載作用和周邊環(huán)境因素，需充分考慮其使用性能在路面設(shè)計(jì)中是否可以滿足，是否可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的概率。

國內(nèi)外對瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有其可靠性分析的應(yīng)用。

文章首先根據(jù)目標(biāo)路面的部分可靠性指標(biāo)以及運(yùn)行中可發(fā)生的變量，且套用可靠度的計(jì)算公式得出結(jié)構(gòu)抗力的數(shù)值，以便更好地對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

路面的結(jié)構(gòu)承載能力的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)公式見式（1）。

式（1）中：rr-路面結(jié)構(gòu)的可靠度系數(shù)；SQik-路面結(jié)構(gòu)第i個(gè)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；fk-材料和巖土性能標(biāo)準(zhǔn)值；ak-結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值；R（·）-結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)。

一般情況下，半剛性基層瀝青混合料的路面在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，會以車輛載荷能力的情況而定性，通常為標(biāo)準(zhǔn)車輛載荷，其主要作用于路面形成的最大彎沉數(shù)值，以及路層底最大彎拉應(yīng)力所達(dá)到的最高值。而其中極限狀態(tài)下的路面設(shè)計(jì)表達(dá)的計(jì)算方法，可以采用半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)中所形成的有效數(shù)值和具體的實(shí)施方法；通過以上方法可得出路面結(jié)構(gòu)的彎沉值和層地彎拉應(yīng)力可靠度系數(shù)，主要以公式中的可靠指標(biāo)和參數(shù)變量統(tǒng)計(jì)計(jì)算出該數(shù)值[1]。

通過對現(xiàn)場勘察、檢測以及室內(nèi)采取的實(shí)驗(yàn)，加上標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)給出的瀝青路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)數(shù)值，交通量所給出的變異系數(shù)范圍值和變異概率的分布類型。文章對我國一些地區(qū)的高速路半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工期跟蹤觀察勘測和室內(nèi)外的各種試驗(yàn)，在收集高速公路路面結(jié)構(gòu)的檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究人員通過minitab15統(tǒng)計(jì)軟件對采集的樣本進(jìn)行檢測，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和有效的分析，其次還需研究樣本中各參數(shù)的分布類型和數(shù)據(jù)的差異性，得出半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)的分布類型和變異系數(shù)。

半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性系數(shù)的確定方法如下：①確定路面結(jié)構(gòu)的可靠系數(shù)的方法：該數(shù)據(jù)通過路面結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)的演算方法得出其計(jì)算公式，并根據(jù)其計(jì)算方法可從中得出其結(jié)構(gòu)抗力R和作用效應(yīng)S的正態(tài)分布數(shù)據(jù)，演算的可靠度系數(shù)是結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)、結(jié)構(gòu)抗力變異系數(shù)和作用效應(yīng)的函數(shù)值。從而根據(jù)本篇章的實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，加上不同公路等級、參數(shù)差異性水平數(shù)值可求得。如在計(jì)算中路面設(shè)計(jì)需要的可靠度已給出，設(shè)計(jì)時(shí)只需要計(jì)算出半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)的抗力和綜合效應(yīng)的變異系數(shù)，也就能計(jì)算出目標(biāo)路面結(jié)構(gòu)的可靠度系數(shù)。②結(jié)構(gòu)抗力變異系數(shù)：由于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的抗力表達(dá)式較為簡單，可以用一次二階矩中心點(diǎn)法計(jì)算得到彎沉和彎拉應(yīng)力的變異系數(shù)。

文章參照所查閱文獻(xiàn)對半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行了簡單研究。得出在有限元路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的可靠度的計(jì)算模型，分析了半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性。采用蒙特卡洛抽樣的模擬方法，同時(shí)提出了在可靠度的基礎(chǔ)上半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，希望在一定程度上為我國公路和高速路面在工程實(shí)施過程中得到有效的解決方案，并重點(diǎn)解決路表彎沉驗(yàn)收工作。在解決問題時(shí)，應(yīng)以路表彎沉是否可以滿足目標(biāo)路面可靠度為基礎(chǔ)，如可滿足要求，那么路面各個(gè)結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力就可以達(dá)到基本目標(biāo)，其次也可以證明彎沉作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的一些半剛性基層瀝青路面設(shè)計(jì)的理論體系，層底的拉應(yīng)力基本不起作用[2]。

4 結(jié)束語

綜上所述，從文章調(diào)查結(jié)果可知，由于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)狀況比較差，我國大部分高速公路的路面狀況無法滿足現(xiàn)有的交通通行的要求。公路的病害主要是一些龜裂、車轍、坑陷和裂縫等，我國因?yàn)樾扪a(bǔ)裂縫不及時(shí)，或者甚至部分地區(qū)公路路面根本不進(jìn)行修補(bǔ)，因此應(yīng)盡快對我國廣泛使用的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，并深入分析其可靠性，以便對我國公路的路面工程進(jìn)行改造和重新針對不同區(qū)域環(huán)境和不同交通量等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，更好地滿足交通通行的需求。關(guān)于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠性分析方案施工或設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)對路面的土基和基層等結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行詳細(xì)勘察報(bào)告和檢測，由于部分地區(qū)路面的面層和基層需要優(yōu)化或者取代，所以更為期待對后期的研究。

[1]徐燁超.瀝青路面結(jié)構(gòu)可靠性評價(jià)方法[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]敖祥.舊瀝青路面加鋪及可靠性研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2014.