(湖南省高速公路集團(tuán)有限公司， 湖南 長沙 410001)

0 引言

目前，我國高速公路建設(shè)過程中，存在一個(gè)很普遍的現(xiàn)象，就是缺乏施工便道，導(dǎo)致在進(jìn)行路面基層和面層施工時(shí)，原材料運(yùn)輸車、混合料運(yùn)料車均在主線上行駛，這些材料運(yùn)輸車一般超載非常嚴(yán)重，軸載也很重[1]。我省高速公路所用常規(guī)的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的半剛性底基層往往都是單層18～20 cm，地方公路甚至只有15 cm，常常在運(yùn)料重載車的作用下，施工中就已發(fā)生了結(jié)構(gòu)性損壞。特別是在3～5月雨季期間，底基層的損害更為嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)的比較嚴(yán)重的損壞部位，建設(shè)單位一般情況下都會(huì)立即進(jìn)行處治，但沒發(fā)現(xiàn)的、已產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷且暫時(shí)沒表現(xiàn)出來的，就得不到處治(即使是經(jīng)過處治的，也大大地增加了工程造價(jià)，延長了項(xiàng)目工期)，會(huì)給路面結(jié)構(gòu)留下永久性的質(zhì)量隱患，從而大大降低了路面的使用壽命，或產(chǎn)生早期的反射裂縫[2]。因此，對(duì)于大厚度半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，采用大厚度的底基層，能在一定程度上解決這個(gè)問題，設(shè)置合理的、足夠厚度的大厚度半剛性底基層就顯得尤為重要。

1 大厚度半剛性底基層的合理厚度研究

1.1 計(jì)算分析模型

為研究合理的半剛性底基層厚度，建立以下3層體系分析結(jié)構(gòu)模型：土基+墊層+底基層[3]。其中水穩(wěn)底基層厚度為20～35 cm，未篩分碎石墊層為15 cm或20 cm。計(jì)算結(jié)構(gòu)見表1。

表1 計(jì)算結(jié)構(gòu)模型及計(jì)算參數(shù)序號(hào)結(jié)構(gòu)層厚度/cm模量/MPa泊松比1水泥穩(wěn)定碎石基層20～351 4000.252級(jí)配碎石墊層15或20 2000.303土基40或67.10.35

計(jì)算荷載模型采用規(guī)范規(guī)定的雙圓均布荷載模型(見圖1)，軸載采用BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載與超重軸載2種。超重軸載按下列情況進(jìn)行考慮:目前，我國路面施工中，運(yùn)料車絕大部分采用后8輪車，裝料后總重約為60 t(可達(dá)65 t，自重18 t)，兩后軸總重約50 t，一個(gè)后軸約25 t。輪胎氣壓一般為1.3 MPa左右。經(jīng)計(jì)算后輪當(dāng)量圓半徑為12.37cm。

圖1 理論分析力學(xué)計(jì)算圖式

1.2 計(jì)算參數(shù)取值

1.2.1土基模量取值

根據(jù)我國現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]，目前我省高速公路路面設(shè)計(jì)中土基模量一般均采用40 MPa進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算(設(shè)計(jì)要求按最不利季節(jié)考慮)。而實(shí)際施工時(shí)，路面施工正常情況下在非不利季節(jié)，土基模量一般會(huì)大于40 MPa，試驗(yàn)證明，當(dāng)路基較干時(shí)，可達(dá)到80～100 MPa。為了分析的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，在計(jì)算時(shí)土基模量的取值同時(shí)考慮以下情況:

目前我省重交通高速公路建設(shè)中，路床強(qiáng)度的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一般采用彎沉指標(biāo)，其技術(shù)指標(biāo)要求一般為180(0.01 mm)。根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 034—2000)[5]附錄A公式A.0.2，反算土基模量為67.1 MPa。因此在本次分析中，土基模量取值同時(shí)考慮40 MPa與67.1 MPa 2種情況。

1.2.2水泥穩(wěn)定碎石底基層的模量與強(qiáng)度取值

水泥穩(wěn)定碎石底基層的模量與劈裂強(qiáng)度采用現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50—2006)推薦的中值，即回彈模量取用于彎沉計(jì)算的中值與用于拉應(yīng)力計(jì)算中值的平均值2 550 MPa(相當(dāng)于實(shí)際的平均值)，劈裂強(qiáng)度按規(guī)范推薦范圍取中值0.5 MPa。施工過程中，運(yùn)料車在底基層上行駛時(shí)，一般底基層的齡期在半個(gè)月左右，此時(shí)的回彈模量值與劈裂強(qiáng)度要低于設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的90 d標(biāo)準(zhǔn)齡期值。大量相關(guān)研究資料表明，半個(gè)月左右的回彈模量值約為90 d標(biāo)準(zhǔn)齡期值的55%左右，即2 550 MPa×55%≈1 400 MPa；劈裂強(qiáng)度約為90 d標(biāo)準(zhǔn)齡期值的70%左右，即0.5 MPa×70%=0.35 MPa。另外，劈裂強(qiáng)度規(guī)范取值是打了8折的，而且實(shí)際的受力模式是彎拉受力模式，水穩(wěn)碎石的彎拉強(qiáng)度是劈裂強(qiáng)度的1.6～2倍，平均1.8倍。因此，可以考慮采用極限彎拉強(qiáng)度進(jìn)行分析，其取值為0.35 MPa×1.8/0.8≈0.79 MPa。

1.3 應(yīng)力計(jì)算分析

由于我國現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法只適用于標(biāo)準(zhǔn)雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系，而本項(xiàng)目要研究的是超重荷載，而非標(biāo)準(zhǔn)軸載，因此，不能使用與現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)方法相配套的HPDS計(jì)算分析軟件進(jìn)行計(jì)算分析，課題組采用BISAR3.0軟件進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算。同時(shí)，為比較2個(gè)軟件計(jì)算結(jié)果的差異，課題組用2個(gè)軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100作用下的擬定路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析。

經(jīng)計(jì)算，在上文所述運(yùn)料車的超重軸載與BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，水泥穩(wěn)定碎石底基層層底所受最大拉應(yīng)力如表2所示。

由表2可以得到以下結(jié)論：

1) 在BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，用HPDS與BISAR3.0 2個(gè)軟件計(jì)算出來的水泥穩(wěn)定碎石底基層層底最大拉應(yīng)力基本一致，最大只相差0.01 MPa,不到5%。說明用BISAR3.0計(jì)算的本項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石底基層層底最大拉應(yīng)力與我國現(xiàn)行規(guī)范是一致的。另外，除水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度為20 cm時(shí)，用BISAR3.0計(jì)算結(jié)果略小于用HPDS計(jì)算結(jié)果外，其余的BISAR3.0計(jì)算結(jié)果均略大于HPDS的計(jì)算結(jié)果。

2)水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度在25 cm以下，在超重運(yùn)料車作用下，水泥穩(wěn)定碎石底基層層底最大拉應(yīng)力一般大于材料的極限彎拉強(qiáng)度0.79 MPa,施工過程中容易被超重運(yùn)料車壓壞。

3)在氣候較好的施工季節(jié)(即土基模量E0=67.1 MPa)，當(dāng)水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度在28 cm及其以上時(shí)，在超重運(yùn)料車作用下，水穩(wěn)底基層層底最大拉應(yīng)力一般小于材料的極限彎拉強(qiáng)度0.79MPa,施工過程中一般不會(huì)被運(yùn)料車壓壞。

表2 水泥穩(wěn)定碎石底基層層底最大拉應(yīng)力一覽表碎石墊層厚度/cm土基模量/MPa水穩(wěn)碎石底基層厚度/cmBZZ-100HPDS計(jì)算結(jié)果/MPaBISAR3.0計(jì)算結(jié)果/MPa25 t超重軸載BISAR3.0計(jì)算結(jié)果/MPa200.5080.5011.153250.4020.4090.91340280.3540.3620.817300.3280.3340.760320.3030.3090.707350.2710.2750.63715200.4520.4461.026250.3560.3640.80967.1280.3140.3220.720300.2900.2970.670320.2680.2750.634350.2350.2450.562200.4640.4591.060250.3700.3790.84740280.3280.3370.757300.3040.3120.707320.2820.2890.660350.2530.2590.59620200.4240.4200.969250.3360.3450.76667.1280.2960.3060.681300.2740.2830.635320.2540.2620.593350.2270.2340.535

以15 cm厚碎石墊層、25 cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層為例，在E0=67.1 MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下的底基層層底最大拉應(yīng)力為0.356 MPa(取HPDS計(jì)算結(jié)果)。在極限拉應(yīng)力σs=0.79 MPa時(shí)，該結(jié)構(gòu)所能承受累計(jì)當(dāng)量軸次為：

1.96×107次。

一輛超重運(yùn)料車，按2個(gè)后軸各25 t，前軸15 t(單輪)考慮，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次為：3×2.59+18.5×1.59=12 155次。該結(jié)構(gòu)所能承受超重運(yùn)料車的作用次數(shù)為：1.96×107÷12 155=1 613次。如果水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度增加到28 cm，該結(jié)構(gòu)所能承受超重運(yùn)料車的作用次數(shù)可增加到5 044次，由此證明，當(dāng)?shù)谆鶎雍穸冗_(dá)到28 cm時(shí)，施工過程中一般不會(huì)被運(yùn)料車壓壞。

綜上所述，從受力角度講，水泥穩(wěn)定碎石底基層至少要達(dá)到28 cm厚，才不容易在施工過程中被超重運(yùn)料車壓壞。綜合考慮結(jié)構(gòu)的可靠度、經(jīng)濟(jì)性與壓實(shí)的可靠性，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度采用28 cm以上是比較合理的。根據(jù)項(xiàng)目路基的具體狀況、土基填料及大厚度半剛性底基層的施工條件和強(qiáng)度等級(jí)、碎石墊層的厚度和強(qiáng)度、施工過程中的重型運(yùn)料車的多少、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果和各結(jié)構(gòu)層的層厚分配等情況，可在26～36 cm之間進(jìn)行選擇。對(duì)于土基填料好、碎石墊層材料質(zhì)量高、運(yùn)料車數(shù)量少且超載不多等情況，可取低值;對(duì)于不利季節(jié)施工、土基土質(zhì)差、碎石墊層較薄、碎石墊層級(jí)配差、運(yùn)料車多且重等情況，宜取高值。

2 大厚度半剛性底基層的技術(shù)指標(biāo)研究

水泥穩(wěn)定碎石的路用性能技術(shù)指標(biāo)有:7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、90 d齡期的極限劈裂強(qiáng)度(二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類是采用180 d極限劈裂強(qiáng)度，水泥粉煤灰穩(wěn)定類是采用120 d極限劈裂強(qiáng)度)、25 ℃抗壓回彈模量、15 ℃抗壓回彈模量、90 d齡期的極限抗彎拉強(qiáng)度、抗裂性指標(biāo)(即收縮系數(shù))和抗沖刷性能指標(biāo)。目前，在我國現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)規(guī)范和實(shí)際工程建設(shè)中，對(duì)于水泥穩(wěn)定類半剛性材料實(shí)際用到的只有7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、90 d齡期的極限劈裂強(qiáng)度2個(gè)強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)以及25 ℃和15 ℃抗壓回彈模量指標(biāo)。7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是用于施工強(qiáng)度與施工質(zhì)量的主要控制技術(shù)指標(biāo)。劈裂強(qiáng)度和抗壓回彈模量是用于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)。彎拉強(qiáng)度由于測(cè)試相對(duì)較復(fù)雜，而且測(cè)試結(jié)果變異性大，目前的有關(guān)設(shè)計(jì)、施工規(guī)范均未采用。至于收縮系數(shù)與抗沖刷性能指標(biāo)，由于測(cè)試較麻煩，影響因素多，試驗(yàn)結(jié)果變更性大等方面的原因，現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范暫時(shí)沒做具體要求，只是定性地有所提及。

一般來說，從路面性能上考慮，優(yōu)良的水泥穩(wěn)定碎石路面結(jié)構(gòu)層，必須是在具有足夠強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，具有良好的抗裂性和抗沖刷性。本項(xiàng)目按照現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的思路，以90 d齡期的劈裂強(qiáng)度作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的強(qiáng)度指標(biāo)，以7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為施工強(qiáng)度與施工質(zhì)量的控制技術(shù)指標(biāo)。至于收縮系數(shù)與抗沖刷能力，還是在混合料級(jí)配與材料組成設(shè)計(jì)中加以定性考慮。在混合料級(jí)配與材料組成設(shè)計(jì)時(shí)，減少4.75 mm以下細(xì)集料與0.75 mm以下粉料含量(特別是要嚴(yán)格控制泥土含量)，嚴(yán)格控制水泥劑量與施工含水量，以盡量減少水泥穩(wěn)定碎石的收縮系數(shù)。同時(shí)減少細(xì)集料與粉料用量，還可以提高水泥穩(wěn)定碎石的抗沖刷能力。本項(xiàng)目在水泥穩(wěn)定碎石的級(jí)配研究中已進(jìn)行了充分考慮。

從大厚度半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算上來說，由于底基層頂面至少還有2層半剛性上基層或下基層，以及3層瀝青層，行車荷載傳遞到水泥穩(wěn)定碎石底基層的壓應(yīng)力及水平拉應(yīng)力均不大，因此，從結(jié)構(gòu)的受力分析來看，對(duì)大厚度水泥穩(wěn)定碎石底基層的強(qiáng)度也不必提出太高的要求，按現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50—2006)的有關(guān)技術(shù)要求就足夠了(如特重交通，7 d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度只需≥2.5 MPa就行)。但考慮到施工過程中超重運(yùn)料車對(duì)尚未達(dá)到設(shè)計(jì)齡期(90 d)劈裂強(qiáng)度的水泥穩(wěn)定碎石底基層極易產(chǎn)生嚴(yán)重早期損壞，加之本項(xiàng)目對(duì)路面結(jié)構(gòu)有耐久性方面的要求，因此有必要在現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高其設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。

2.1 劈裂強(qiáng)度指標(biāo)

現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)水泥穩(wěn)定碎石90 d齡期的劈裂強(qiáng)度取值為0.4～0.6 MPa。課題組在上述合適厚度研究中，取中值0.5 MPa進(jìn)行計(jì)算分析，從分析結(jié)果看是比較理想的，其合適厚度在28 cm左右，有利于施工壓實(shí)與平整度控制。如取低值0.4 MPa進(jìn)行計(jì)算，將導(dǎo)致厚度大為增加，對(duì)平整度控制也不利。因此，設(shè)計(jì)劈裂強(qiáng)度指標(biāo)取為0.5 MPa是比較理想的。

2.2 7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)

大厚度水泥穩(wěn)定碎石底基層的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)在現(xiàn)行規(guī)范上適當(dāng)提高。我國現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范對(duì)水穩(wěn)材料的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的要求值都是經(jīng)驗(yàn)值，國外也是如此。國內(nèi)外對(duì)水泥穩(wěn)定碎石路面結(jié)構(gòu)層的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值都是依據(jù)公路等級(jí)、交通量大小及其在路面結(jié)構(gòu)中的層次和所發(fā)揮的作用定出的。這些依據(jù)雖然正確，但都是宏觀的外部條件，都是定性的，而不是定量的，其具體數(shù)值的確定是沒有充足的理論依據(jù)的。要從定量上確定其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)從受力狀態(tài)出發(fā)，即應(yīng)深入考慮道路運(yùn)營和施工期間水泥穩(wěn)定碎石在車輛荷載作用下所承受的應(yīng)力狀態(tài)。這樣的分析方法可使材料的力學(xué)特性更為明確，更符合實(shí)際情況。具體方法和步驟如下：①針對(duì)現(xiàn)行瀝青路面常用結(jié)構(gòu)組合，按照相關(guān)規(guī)范提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用彈性層狀體系理論的有關(guān)計(jì)算程序，計(jì)算大厚度水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層的受力狀態(tài)；②考慮道路所承受的交通量大小，初步確定水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)所應(yīng)具備的抗彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(因劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)方法相對(duì)簡單，試驗(yàn)結(jié)果比較穩(wěn)定，現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中，以劈裂強(qiáng)度代替了抗彎拉強(qiáng)度)；③考慮水泥穩(wěn)定碎石混合料在現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)配料、拌合、壓實(shí)、養(yǎng)生等工序上的變異性；④基于我國公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的抗彎強(qiáng)度指標(biāo)是以試件90 d齡期的極限劈裂強(qiáng)度代替，而《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》是以7 d齡期的抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)(在工程實(shí)踐中抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)較抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)簡單、方便、快速)，抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度之間雖然存在著良好的相關(guān)關(guān)系，但并不能直接作為結(jié)構(gòu)材料的荷載應(yīng)力破壞標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致了設(shè)計(jì)指標(biāo)和施工指標(biāo)的不一致，故尚需將水泥穩(wěn)定碎石基層的90 d劈裂強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成7 d齡期的極限抗壓強(qiáng)度值。

前面的計(jì)算分析已確定大厚度水穩(wěn)碎石底基層的90 d的劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為0.5 MPa?，F(xiàn)在要解決的問題是，設(shè)計(jì)規(guī)范中0.5 MPa的90 d極限劈裂強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的7 d齡期的抗壓強(qiáng)度值是多少？其實(shí)就是要研究同條件下(即相同原材料、相同級(jí)配、相同含水量、相同水泥劑量與相同成型密實(shí)度)的7 d齡期抗壓強(qiáng)度與90 d劈裂強(qiáng)度的比值。對(duì)此，以本項(xiàng)目確定的級(jí)配進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究，并調(diào)研了國內(nèi)有關(guān)單位的研究成果。

2.2.1試驗(yàn)研究所用原材料和級(jí)配

水泥采用長沙市坪塘水泥廠的32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，集料采用石灰石碎石，集料性能符合現(xiàn)行規(guī)范要求，混合料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果見表3。

2.2.2最大干密度與最佳含水量試驗(yàn)

試件成型時(shí)，必須通過擊實(shí)試驗(yàn)確定其最大干密度和最佳含水量。按照現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程要求，結(jié)合實(shí)際情況與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬定水泥結(jié)合料劑量分別為3%、3.5%、4%、4.5%與5%，進(jìn)行不同水泥劑量下的擊實(shí)試驗(yàn)。得到不同水泥結(jié)合料劑量的水穩(wěn)碎石混合料的最大干密度和最佳含水量,如表4所示。

表3 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果%級(jí)配不同篩孔(mm)的通過率31.526.519級(jí)配范圍10090～10068～86范圍中值1009577混合料合成級(jí)配10094.377.5不同篩孔(mm)的通過率9.54.252.360.60.07538～5824～3616～288～152～548302211.53.549.030.623.212.04.1

2.2.37 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Rc與90 d劈裂強(qiáng)度σsp試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，按照現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程的要求，采用靜壓法成型Φ150 mm×150 mm的圓柱體試件。成型按97%的壓實(shí)度控制，每個(gè)水泥劑量成型26個(gè)試件，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)各13個(gè)。并按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)到期后，分別進(jìn)行7 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與90 d的劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果及有關(guān)計(jì)算結(jié)果如表5～表7所示。

表4 不同水泥劑量的水穩(wěn)碎石混合料重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果水泥劑量/%最大干密度/(g·cm-3)最佳含水量/%32.2814.53.52.294.742.3134.84.52.342552.3515.2

從表7數(shù)據(jù)可以看出，7 d抗壓強(qiáng)度Rc與90 d劈裂強(qiáng)度σsp之間具有很好的相關(guān)性。Rc大約是σsp的5.5～5.8倍，平均5.65倍。通過線性回歸分析，可得到如下回歸方程：

表5 7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Rc試驗(yàn)結(jié)果水泥劑量/%單個(gè)試件強(qiáng)度/MPa平均值/MPa標(biāo)準(zhǔn)差S/MPa變異系數(shù)Cr/%95%保證率的代表值Rc/MPa3 3.8、3.2、3.5、3.4、3.1、3.5、3.3、3.5、3.3、3.5、3.6、3.3、3.23.40.185.33.13.54.4、4.0、3.6、3.8、4.0、3.8、4.0、3.7、4.2、4.0、4.1、3.8、4.44.00.256.33.64 4.0、4.4、4.5、4.9、5.0、4.4、4.5、4.7、5.2、4.2、5.0、4.5、4.74.70.459.64.04.55.0、5.4、5.8、5.5、6.2、5.9、5.3、5.0、6.0、6.3、5.8、5.3、5.65.60.427.54.95 6.3、6.0、6.1、5.7、6.2、6.7、5.5、6.3、5.5、6.5、6.6、6.9、6.46.20.447.15.5

表6 90 d劈裂強(qiáng)度σsp試驗(yàn)結(jié)果水泥劑量/%單個(gè)試件強(qiáng)度/MPa平均值/MPa標(biāo)準(zhǔn)差/S/MPa變異系數(shù)Cr/%95%保證率的代表值σsp/MPa3 0.68、0.61、0.65、0.63、0.67、0.55、0.69、0.58、0.66、0.62、0.59、0.57、0.590.620.0457.30.553.50.63、0.78、0.65、0.70、0.75、0.69、0.64、0.68、0.77、0.73、0.74、0.72、0.730.710.0486.80.634 0.83、0.72、0.76、0.74、0.74、0.78、0.80、0.85、0.75、0.79、0.82、0.81、0.840.790.0425.30.724.50.86、0.90、0.98、0.95、0.88、0.89、0.89、0.96、0.98、1.00、1.01、0.94、0.950.940.0495.20.865 1.05、0.96、0.98、1.10、0.95、1.00、1.08、1.06、1.14、1.12、1.10、1.07、1.081.050.0625.90.95

表7 7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Rc與90 d劈裂強(qiáng)度σsp比值水泥劑量/%7 d抗壓強(qiáng)度Rc/MPa90 d劈裂強(qiáng)度σsp/MPaRc/σsp3 3.10.555.643.53.60.635.714 4.00.725.564.54.90.865.705 5.50.955.79

σsp=0.167 8Rc+0.033 7

(1)

Rc=5.959 5σsp-0.200 8

(2)

其相關(guān)系數(shù)為0.998 0。

另外，根據(jù)交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目(工技字(90)290號(hào))“瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)與參數(shù)的研究”成果——水泥穩(wěn)定碎石劈裂強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度隨齡期的增長規(guī)律,可推演出7 d的抗壓強(qiáng)度Rc是90 d劈裂強(qiáng)度σsp的5.5倍，與課題組的試驗(yàn)研究結(jié)果基本相同。

2.2.47 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)值的確定

如前所述，設(shè)計(jì)規(guī)范中0.5 MPa的劈裂強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試強(qiáng)度為:0.5 MPa/0.8=0.625 MPa，按照上述試驗(yàn)研究成果，用平均倍數(shù)估算的7 d抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為:Rc=5.65×0.625 MPa=3.53 MPa；按式(2)的回歸方程推算的7 d抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為Rc=3.52 MPa 。

由此看來，在本項(xiàng)目中的大厚度水泥穩(wěn)定碎石底基層的7 d抗壓強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)定為3.5 MPa是比較合適的。

3 結(jié)語

通過對(duì)大厚度半剛性底基層上直接承載的理論分析，可得出如下結(jié)論：

1) 當(dāng)不考慮超載因素時(shí)，考慮大厚度半剛性底基層采用低劑量結(jié)合料穩(wěn)定集料，大厚度水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度采用28 cm以上是比較合理的。根據(jù)項(xiàng)目路基的具體狀況、土基填料及大厚度半剛性底基層的施工條件和強(qiáng)度等級(jí)、碎石墊層的厚度和強(qiáng)度、施工過程中的重型運(yùn)料車的多少、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果和各結(jié)構(gòu)層的層厚分配等情況，可在26～36 cm之間進(jìn)行選擇。對(duì)于土基填料好、碎石墊層材料質(zhì)量高、運(yùn)料車數(shù)量少超載不多等情況，可取低值;對(duì)于不利季節(jié)施工、土基土質(zhì)差、碎石墊層較薄、碎石墊層級(jí)配差、運(yùn)料車多且重等情況，宜取高值。

2) 隨著大厚度半剛性底基層模量的增加，其最大拉應(yīng)力也相應(yīng)增加，但最大拉應(yīng)力增加的幅度要小于模量增加的幅度，因此，提高大厚度半剛性底基層的強(qiáng)度和回彈模量有利于提高其承載能力，減少運(yùn)料車荷載對(duì)半剛性底基層的損壞。建議提高大厚度半剛性底基層的結(jié)合料用量，采用水泥穩(wěn)定碎石時(shí)，水泥劑量不低于4%，7 d抗壓強(qiáng)度不低于3.5 MPa。

3) 由于施工運(yùn)輸時(shí)常常存在超載超限運(yùn)輸，對(duì)超載軸載直接作用在大厚度半剛性底基層上進(jìn)行了最大拉應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，超載的軸載按25 t計(jì)算，需28 cm以上的半剛性底基層才能基本滿足要求，而施工現(xiàn)場(chǎng)大量的運(yùn)料車的軸載是大于25 t的，所以超載運(yùn)輸造成半剛性底基層一次性破壞的可能性相當(dāng)大。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制超載運(yùn)輸，保證半剛性底基層不被施工中的運(yùn)料車損壞。