摘要：沥青厚度控制是确保沥青路面稳定性的关键内容。基于某改造沥青路面工程，以沥青路面面层厚度为控制点，考察不同沥青面层厚度变化对沥青路面强度、可靠度的影响程度。研究结果表明：较大沥青路面厚度对沥青路面结构产生负面影响。当各层厚度增加值相同时，面层可靠度升高最多，需要将面层厚度作为各层厚度控制的主要点。厚度影响结构可靠度较为明显，厚度减小对可靠度影响相对更大。厚度测试表明了整个路面施工过程较为严格合理，中、下面层的摊铺保证了上面层摊铺的质量要求，总体上判断此次沥青路面的厚度达到了设计标准。
关键词：沥青路面；厚度；变异性；
1.引言
在半刚性路面加铺沥青层在道路改造施工中运用较为广泛。由于半刚性材料强度高、稳定性好，因此对上层沥青的厚度要求不太高，但一旦上面层沥青厚度不足时，运营中受压容易产生早期破坏[1]。加强对沥青上面层的厚度控制是确保沥青路面稳定性的关键内容之一，一般旧沥青路面，不同路段加铺厚度存在一定差异，加铺过厚、过薄均是不利的，因此需要对沥青加铺厚度进行系统性的研究。关于沥青厚度质量控制的研究较多，形成的比较统一意见是：沥青路面厚度变异非常普遍，随着公路等级的降低，其路面厚度变异水平还将有所提高[2，3]。本文基于某沥青路面改造工程进行沥青路面的厚度变形研究，通过设置不同面层厚度，考察沥青面层厚度对沥青路面的强度及可靠度，同时选取某段进行厚度检测，评定厚度控制的现状，从而为更好的控制沥青路面的厚度提供借鉴作用。
2.工程概况
某沥青路面改造施工工程全长4.5km，宽50m，其中机动车道宽20米，采用双向六车道，两侧分别设置1.5m宽分隔带。此沥青面层设计主要分为3个面层，即沥青上、中、下面层。上：4cm细粒式沥青混合料，中：5cm中粒式沥青料，下：6cm粗粒式混合料。
采用SUP-20沥青混合料设计，原材料有：矿粉、SBS改性沥青、集料（石灰岩：粒径范围有：[16，26.5]、[4.75，16]、[2.36，4.75]、[0，2.36]）。其中，SUP-20沥青混合料设计改性沥青SBS试验结果下表1所示，其他原材料检测均满足要求。
各个粒径的集料检测值规定范围内，借鉴现有类似项目工程，同时借鉴《公路沥青路面施工规范》（JTGF40-2004），进行混合料击实时采用的温度为160℃。
工程采用SUPERPAVE方法进行沥青混合料的设计，最终采用最佳配比为：矿粉（1.5%）、16~26.5mm矿料（31%）、4.75~16mm矿料（32%）、2.36~4.75mm矿料（11%）、0~2.36mm矿料（24.5%）最佳沥青含量为4.4%。
此沥青路面改扩建前受多种复杂交通环境等因素的影响，出现了大量的破损、裂缝、车辙等病害，因此该沥青路面的服务水平显著下降，因此，相关政府部门进行了该道路的改建工作。
针对该沥青路段的显著病害，结合该路段的具体情况，进行了产生前路面病害的质量问题分析，主要原因有：
（1）超载影响，车流量大增；（2）雨水、冰冻等因素影响；（3）下面层压实度存在不足，导致雨水难以顺利排出，因此很容易产生温度等裂缝。
针对存在的病害，进行了该路段的质量检测，主要参照《公路养护技术规范》，进行PCI指标的量化检测和评价，实际检测分段长度为200m，检测结果表明了该沥青路面质量检测结果较差，急需进行修复工作。
3沥青路面厚度变异性分析
半刚性基础厚度满足沥青路面弯沉设计要求，但往往出现沥青路面厚度控制不合格情况，此类不合格容易导致沥青路面的早期破坏[4]。沥青路面厚度变异性是常见的，同时随着公路等级的偏低而越大。具体分析如下：
（1）沥青路面强度受面层厚度影响程度
为了了解厚度变异对沥青路面弯沉影响，进行了不同面层或者基层厚度弯沉试验，具体的试验结果见下表2所示。
由上表可知，沥青路面面层或基层厚度不同，其弯沉值也有差异，因而沥青路面厚度较大的变异性会对沥青路面结构的产生负面影响。
（2）沥青路面可靠度受面层厚度影响程度
沥青路面的可靠度设计是确保沥青路面结构设计在规定使用期内不出现破坏的概率范围设计。沥青结构可靠度设计考虑了施工、交通等变异参数在内的影响，代表了沥青路面不发生破坏的概率，具体指累计当量下的设计使用期限内，路面弯沉值及面层结合料处弯拉应力不超过规定值的概率。这里依据原有实验材料及技术背景进行面层厚度影响可靠度的分析研究，主要从结构层厚度的均值及变异系数2个方面进行分析讨论。
1）面层厚度均值对可靠度的影响
选取面层厚度均匀变化的厚度进行沥青路面面层弯沉指标试验。这里选择上面层进行试验，设置了面层厚度为5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm，具体的结果见下图所示。
图1 不同厚度弯沉值可靠度变化值
图2 不同变异水平、不同厚度下可靠度值
由上图1可知，当各层厚度增加值相同时，面层可靠度升高最多，因此可以确定沥青混合料路面3个层次中面层材料强度为最大，需要将面层厚度作为各层厚度控制的主要点。
2）结构变异系数对可靠度的影响
不同变异水平下不同厚度面层的可靠度值变化趋势见图2所示。
由上图2可知，变异系数越小，相同厚度增量下的可靠度变化越大。同时，低变异厚度-可靠度曲线较高变异下厚度-可靠度曲线陡，从而可知厚度影响结构可靠度较为明显，厚度减小对可靠度影响相对更大。
4.沥青混合料在本项目工程中的厚度控制
根据本项目工程的检测数据，可得到不同路段的铣刨削、加铺厚度。考虑到本项目工程的实际状况，结合工程经济性等方面的考虑，原机动车道路面铣刨罩面可以根据路面加铺厚度而定，本文未对具体加铺厚度计算进行详细说明。本文选取部分路段进行沥青加铺上面层厚度检测，从而对沥青厚度控制进行检测评价。沥青路面铣刨罩面根据路面加铺厚度而定，但厚度控制变异性大，因此施工过程中进行了面层厚度的变异性数据采集分析。这里取上面层测点厚度进行变异性分析。具体测点数据见下图3所示。
图3 某路段上面层部分厚度测试结果
对所有测试点进行样本数据统计，得到厚度变异系数，具体见下表3。
表3 上面层厚度测点数据统计分析结果
测点数均值（mm）最大值（mm）最小值（mm）标准差变异系数
6043.551353.530.081
由上表3可知，上面层厚度测试基本满足了设计4cm要求，测点厚度变异系数较小，测点分布图较为均匀。可见，整个路面施工过程较为严格合理，中、下面层的摊铺保证了上面层摊铺的质量要求，总体上判断此次沥青路面的厚度达到了设计标准。
5.小结
本文主要结论有：
1））沥青路面面层或基层厚度不同，其弯沉值也有差异，因而沥青路面厚度较大的变异性会对沥青路面结构的产生负面影响。当各层厚度增加值相同时，面层可靠度升高最多，因此可以确定沥青混合料路面3个层次中面层材料强度为最大，需要将面层厚度作为各层厚度控制的主要点。
2）厚度影响结构可靠度较为明显，厚度减小对可靠度影响相对更大。
3）厚度测试表明了整个路面施工过程较为严格合理，中、下面层的摊铺保证了上面层摊铺的质量要求，总体上判断此次沥青路面的厚度达到了设计标准。
参考文献
[1]谭明.沥青路面加铺层厚度验收指标研究[D].重庆交通大学，2016.
[2]蔡东波.沥青路面厚度变异性影响分析[J].中国水运（下半月），2008（09）：242-243.
[3]游庆龙，马靖莲，彭芳文，郑南翔，曾红雄.适应不同交通量的冷再生基层沥青路面结构厚度研究[J].公路交通科技，2014，31（07）：26-31.
[4]曾峰，张肖宁.沥青路面预防性养护技术研究进展及关键问题[J].中外公路，2009，29（4）：74-78
论文作者:方昆林1,夏伟强1,谢超2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/26
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