[转贴]：关于结构层弯沉值的容许值的商榷

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弯沉值作为路基及路面各结构层的强度评价指标已广为接受。但结构层弯沉值的容许值确定颇具商榷。一般的参考书籍、交通部颁发现行规范。验收评定标准对弯沉指标的说明不透彻，甚至相互抵触，很多方面靠人为理解，实际操作困难。例如，现行《公路工程验收评定标准》（JTJ071-98）对基层、底基层取消弯沉检验指标。故相当建设项目取消弯沉检测。而《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93）第8.4.3、第8.5.6明确规定了弯沉值检验项目作为基层，底基层质量合格标准必检项目。因此，很有必要对弯沉指标作深入剖析。理解弯沉的意义，掌握容许弯沉的确定方法。
1、弯沉值的作用
弯沉是表征路基或路面各结构层抵抗是、竖直变形的能力。弯沉值越大，说明结构层强度越低。弯沉值的作用主要反映在以下三个方面：
（1）评价路基或路面结构强度
车辆荷载在路基、路面结构中产生的有效作用区通常在1.5～2.0m，路面各结构层顶面检测的弯沉值包含有一定厚度土基及其相应下承层的强度。因此，弯沉是一个综合反映路基路面整体强度。这也是世界上很多国家采用弯沉作为沥青路面设计强度指标的原因。
（2）评价路基或路面各结构层次的均匀性
即使同一路段，土基填料千差万别，填土高度交替变化，三交地段频繁出现。这些因素引起路床强度差异显著，最终导致在强度薄弱处首先出现早期局部损坏。因此，路基、路面各结构层次强度的均匀性正越来越受重视。其均匀性的控制一方面通过宏观调节，如材料的进场、摊铺、平整、碾压等工艺流程，可采用目视法，随时纠正；另一方面通过具体指标检验评价。压实度、厚度、平整度等指标均可用作为评价均匀性的辅助指标，但由于检验这些指标的频率很低，如验评标准中抽检基层压实度频率仅要求每200m每车道仅检测2处；施工规范要求检测每评定段或每2000m2仅检测6处，很难综合评价结构层的均匀性。应加大弯沉检测频率，每车道每20m一个断面检测（最低频率每公里也达40～50个测点），这样才更真实评价路面弯沉情况。尽管目前验收评定标准取消弯沉作为验收检查项目，笔者认为，弯沉值应作为基本要求的一个项目很有必要。或者说将弯沉检验作为施工质量控制的必检项目。
（3）消除土基或基层下承层的质量隐患
检测弯沉值结果还不仅仅局限于检测层，综合地反映其下承层，甚至土基的强度和均匀性。土基、底基层、基层交工后可能要相隔一段时间才能进行下一道工序。期间由于气候、水分等因素变化，引起其自身强度和稳定性变化。若因为土基或底基层引起基层弯沉值过大，在施工期间可通过及时处理这些薄弱部位，达到消除质量隐患。
2、现行容许弯沉值的确定方法
困惑施工、设计人员之一就是路基及路面各结构层的容许弯沉值的确定及设计、施工人员之间的相互沟通。因此，有必要追踪溯源，综述弯沉允许值的确定，并对其作点评。
（１）经验公式计算法
　路基弯沉顶面容许弯沉值用经验回归公式（2-1）确定：
1＝9308E-0.938　　　 　　　　　　　（2-1）
式中：土基回弹模量E的单位为MPa，１的单位为0.01mm。
该公式是在有限的几段试验路上100个弯沉检测点和直径304mm刚性承载板测其相应的弯沉值，配对回归而得到的经验参考公式。该公式已被法定为土基容许弯沉的计算的方法。将这有限的样品实验经验公式统一全国各地的土基评价指标显得有失合理。况且，现行的公路相关规范对填石、土石混填、石方路堑的路基回弹模量也没有参考推荐值，因而相当多公路对这类路基不进行弯沉检测或评定。因此，土基回弹模量应采用现场承载板实测值。当采用查表或经验值时，查表值应考虑重型压实标准后回弹模量实际值提高和季节系数K。广西多雨地区K值通常取1.20～1.25。如查表值为50MPa，若路基顶面弯沉值在非不利季节实测，计算路基顶面允许弯沉时，设季节系数取1.20，土基回弹模量取60MPa。土基顶面容许回弹弯沉为：l＝9308×60-0.2＝200×10-2mm
（２）查图法
路面底基层、基层顶面弯沉容许值通常根据假设的（通常查表），或实测的各结构层回弹模量，结构层厚度，按双层或三层体系弯沉表面系数查诺模图得到弯沉系数。目前设计文件中提出的各结构层弯沉设计指标，均由此计算而确定。以上两种方法在《公路路面基层施工技术规范》（JTJ34-93）有详细说明。
（３）计算法
采用层状体系理论编制的专业软件，如APDS97，根据规范推荐的各类结构层回弹模量和实际或设计厚度，计算结构层表面的弯沉值。半刚性基层回弹模量随龄期而增长。规范中推荐的各类结构层回弹模量通常是６个月龄期在标准条件下检验而得。故根据查表而得到的推荐值，然后按弹性层状理论确定施工期间很短龄期的允许弯沉，从原理上是不合理的。松散型碎石基层的回弹模量随应力状态而变化的非线性关系。其值受龄期影响不是较大，但厚度不同，其回弹模量值是不同的，且还受级配、压实密实程度影响较大。级配碎石所处不同层位，实测的回弹模量值也是不相同。广西广泛采用的级配碎石松散型柔性基层结构，各地厚度变化较大，从12cm到40cm不等。其所处的层位除主要作为高等级公路底基层外，也有作为基层、半刚性基层上的碎石过度层。但实际各地基本上采用规范推荐值200～350MPa计算结构层顶面的容许弯沉。以这样的计算允许值控制施工质量可能要求过高而实际很难达到（实际中规范推荐值偏低，故根据推荐值计算得到的允许弯沉一般能达到）。但更多的可能是由于回弹模量值偏低，求得的允许弯沉值也偏低，即使施工质量达不到要求，弯沉检验也是合格的。这样，隐含着质量隐患。鉴于上述原因，很难合理地确定路面基层、底基层表面容许弯沉值。从保证质量方面，验评标准中还有压实度、厚度、平整度等关键性指标，这也是现行验评标准中未将路面基层、底基层弯沉作为必备实测项目的原因。笔者认为，尽管如此，此时弯沉值作为评价路面结构的均匀性比评价强度显得更为突出。相关的施工技术规范也将弯沉作为必检项目。因此，很有必要探究如何合理地确定不同结构层位的容许弯沉。
（４）预估法
沥青路面表面弯沉容许值即指设计弯沉，是根据在设计年限内预估的交通量，计算单车道累计作用轴次，考虑类面类型、公路等级等因素后计算得到路表面设计弯沉值。《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）推荐计算公式如下：ld=600Ne-0.2AcAbAs　 　　　　　　　　(2-2)
由式（2-2）计算得到的路表面容许弯沉，关键在于交通量预测的准确程度。该值考虑了路面各结构层的材料参数，不同的基层类型和路面弯沉竣工后的各个不同阶段弯沉变化与路面使用关系。该容许值是指路面竣工后第一年不利季节状态下的实测弯沉的界限容许值。故将设计文件中的设计弯沉作为质量鉴定、交工验收的评判指标，显得偏低，以此值控制交工或质量鉴定的指标，易导致路面产生早期损坏。因此如何合理地确定路基、路面各结构层施工期间的容许弯沉就显得特别重要。在这里值得一提的是沥青表面处治面层是否需要检测弯层，其容许值如何确定。从路面力学原理出发，沥青表面处置属于功能结构层，不具备承载能力。因此，沥青表面处治路面的设计弯沉值实际上就是基层的容许值。从这个角度出发，可认为沥青表面处治面层可以不检测弯沉。但从评价面层的均匀性，检测其弯沉值也是合理的。
3、合理确定容许弯沉的商榷
正如前面所述，无论路床顶面还是路面各结构层，现行的容许弯沉值确定方法均不同程度存在缺陷。因此，合理确定各结构层顶面的容许弯沉则很值得商榷。为此，笔者提出以下几个方法供同行探讨。
（1）铺筑试验路确定验收的容许弯沉值
路基填料的变化，填土高度交替，三交地段的存在，检测季节等因素都会影响路床顶面的回弹弯沉。而路面不同的结构类型、层位、厚度、龄期同样影响着相应检测层位的弯沉容许值。因此，在条件允许的情况下，根据施工实际情况在铺筑试验路上现场实测土基回弹模量，建立刚性承载板检测的回弹模量与回弹弯沉关系公式，论证地取其弯沉上波动界限值，确定合理的允许弯沉。据此，条件相同的路段均以此值为验收标准。条件相类似的路段，以此值作为路床、路面结构层顶面的弯沉容许值。
（２）实际检测土基、路面结构层的回弹模量来确定容许弯沉
铺筑试验路对高速公路、一级公路来说是可行的，且也是必须的，从而可通过铺筑试验路确定路床、路面各结构层的容许弯沉。但一般公路也采取铺筑试验路却是困难的。因此，通常还得采取经验公式、计算、查表等方法确定相应顶面容许弯沉。这些方法中关键是合理确定土基、路面各类结构的回弹模量。合理的方法是应尽量避免套用规范推荐值，根据现场采用承载板法实测回弹模量计算参数来计算其相应的容许弯沉。
（３）不同路段采用不同的容许弯沉值
现行验收评定标准通常采取一公里作为独立评定路段。但是，若机械地执行，弯沉整理数据会出现大量的特异值，有时很难对这些特异值进行周界画定和采取有效处理措施。因此，就土基而言，在一公里范围内，应根据填料性质、填挖状况、填土高度、施工组织，合理的划分若干独立评定路段，确定每一个独立评价路段的容许弯沉。对底基层、基层而言，其结构层顶面弯沉由于受到土基等下承层的影响，自身厚度可能也变化，要综合分析这些因素后才能合理确定这些结构层次的容许弯沉界限值。
（４）考虑检验季节
土基、路面各结构层弯沉检测结果受检验时的气候、雨水影响很大。当非不利季节检测时，应及时调整弯沉容许值。通常是在容许弯沉计算参数回弹模量中考虑季节系数，而非直接将弯沉值乘以季节系数而得到不利季节的容许值。
4、路基路面强度均匀性的评价
正如前面所述，回弹弯沉检测值可以用来评价路基路面各结构层的均匀性。对于过大的弯沉值，应现场核对，寻找原因，画出周界，局部处理。倘若整个评定路段弯沉离散太大，如变异系数达30％以上，即使代表值未超过设计值，也应查找原因，全部或局部作返工处理。此时多为评定路段划分不合理，应将工作状态相同的路段按独立评定处理，不能局限于每一公里只有一个弯沉代表值。特小的奇异值不需要现场处理，但不能参加代表值计算。关于弯沉的理解，尚有相当多内容值得回顾、探讨。

yfei

“现行《公路工程验收评定标准》（JTJ071-98）对基层、底基层取消弯沉检验指标。”
请楼主看清楚新的规范，不论是水泥混凝土面层还是沥青混凝土面层，弯沉都是重要的检验指标

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沥青路面设计与施工中弯沉指标的初探

   摘  要：在路基、路面工程验收中人们常常发现：同一碾压层在相同碾压条件下通过弯沉指标总比通过压实度指标容易得多，两种指标同是用于检验路基、路面的碾压质量，为什么会差异甚大？本文对此进行了分析和探讨，并建议建立一套专用于计算施工检验弯沉的数学公式来进一步完善道路工程的质量验收。

　　关键词：设计容许弯沉 施工检验弯沉 压实度


    1．概述

　　我国现行的柔性路面设计规范是以设计容许弯沉为控制指标，但在施工规范中则采用压实度作为验收控制指标，而将弯沉检验作为参考值。在实际操作中：压实度表示某一有限厚度的路面结构层经碾压后的相对密实程度；弯沉表示被测路面结构层以下各层（包括路基）在汽车标准轴载下产生的总位移。两者均可反映路基、路面的碾压质量，但在理论上却没有关联。由于路面结构体系的复杂性，不能使设计与施工采用相同的控制指标显然是一件憾事。

　　工程监理方出于对工程质量的严格要求，总希望多一些检测手段，以便于将检验资料进行对比和相互印证。而且弯沉检验在实施过程中也比压实度检验更为方便、快捷，故许多工程监理方很愿意采用“双控（即控制压实度和弯沉）指标”来掌握路基、路面的碾压质量。

　　然而大量的施工实践告诉我们：经碾压后的路基、路面在通过弯沉检验时远比通过压实度检验容易的多，以苏州市南环西路工程验收记录资料为例（见表1）：当压实度满足要求后，实测弯沉值已比设计容许弯沉值小了许多。因此，名为“双控”，实际上只要满足压实度验收指标就可以了。

　　按理压实度和弯沉指标是从两个不同角度来衡量筑路材料的碾压质量，检验手段虽不同而目的是一致的。因此，对于同一路面（或路基）结构层在相同碾压条件下的检验结论应该基本一致或相近才是，为什么会产生较大差异呢？本文对此进行分析并提出建议，不妥之处请同行批评指正。

    2．路面设计公式（或参数）不能照搬用来计算施工检验弯沉

　　柔性路面结构体系比较复杂，首先它是以层状结构支撑在无限深的路基上，各层材料性质多变，实际具有弹－粘－塑和各向异性，特别还受到周围环境的气候、水文、地质的影响。其次，作用在路面上汽车荷载的轻、重、多、寡以及分布不均匀等。所有这些因素都造成了试图建立一个精确的、通用的路面结构设计数学模型几乎是不可能的，因此我们现在采用的路面设计理论是经过某些假定、简化过程的半理论、半经验的设计方法。此外，虽然路面计算公式中没有明确给出安全系数，但数学公式在推导过程中的假定、简化以及经验资料的分析取值都是偏安全考虑的。也就是说：在通常情况下采用现行的路面设计方法是可靠和安全的。

　　但是从设计角度来说是可靠和安全的计算方法（包括采用的设计参数）若照搬来计算施工检验弯沉却是不可靠。例如确定筑路材料回弹模量的大小：对于设计而言取小一些计算出的路面结构偏厚，偏安全，这是合理的。但较小的回弹模量计算出的弯沉值偏大，若以此弯沉作为施工检验指标无疑是在人为降低路基、路面的强度指标，与真实情况不符。但如果适当加大路基、路面的回弹模量值再重新计算检验弯沉，则显然当计算至路表顶面弯沉时必然与原设计容许弯沉值不符，这与设计又产生了矛盾。

　　旧路面补强亦同理。由旧路面计算弯沉公式：
L0＝（L0＋λ•б）•k1•k2•k3

　　可知：旧路面计算弯沉L0在考虑了保证率系数及季节影响等诸因素后，总是大于旧路面实测平均弯沉值，由此旧路面计算弯沉设计出的补强厚度是有强度保证的。但是绝不能以此旧路面计算弯沉来推算各补强层的检验弯沉，否则也是在人为地降低路面材料本身具有的强度指标，这同样也是毫无道理的。

　　由此可见，套用路基、路面设计计算公式（或参数）来计算路基、路面各层次的施工检验弯沉是不妥当的。

    3．路表设计容许弯沉不能用于施工检验

　　美国各州公路工作者协会ＡＡＳＨＯ耗巨资进行的试验路资料（见图1）表明：路面结构强度（更广义的说是“现有路面耐用性指数ＰＳＩ”）在竣工后至设计年限末（即相当于Ｎ次累计当量轴载）是一个因疲劳而逐步衰减的过程。另外，从北京市建立网级路面管理系统过程中实测的资料（见图2）同样反应出：随着路面结构强度的逐年衰减路表弯沉值是在不断增大。

　　根据路表设计容许弯沉公式：

　　可以知道：路表设计容许弯沉值是指当汽车累计当量轴载次数达到Ｎ次后（即设计年限末）所容许的弯沉值，而非路面竣工时的弯沉值。因此，路面竣工不能以此设计容许弯沉值作为检验指标。

    4．一点异议

　　在《华东公路》１９９２年第６期中有一文“柔性路面强度衰减对设计弯沉的影响”，对路表设计容许弯沉不能用于施工检验这一观点有详尽的描述，本人基本赞同。但对该文末尾“结语”段认为“••••••现行的路面设计方法按容许弯沉设计路面，是基于强度不发生变化的概念，与客观事实相违背，因而隐藏着不安全因素。故路面应按初始弯沉进行设计。为此现行柔性路面设计规范尚有修订的必要••••••”表示异议。

　　本人认为现行的路表容许弯沉设计公式是根据大量统计资料归纳出来的，是经验总结而非理论推导，有事实为依据，因而不存在“隐藏着不安全因素”的可能。问题的关键在于：设计容许弯沉和施工检验弯沉的计算方法（包括参数）不能互相混淆，设计采用的计算公式或取用的参数对于设计而言是安全的，而对于施工检验弯沉来说反而是不可靠的。路面设计公式中的回弹模量与弯沉互成反比关系足以证明这一点。

    5．提出三种选择方案

　　弯沉检测虽在施工验收规范中未列入主要验收项目，但由于它简便易行仍受到监理和施工技术人员的欢迎。如何看待施工检验弯沉，本人有如下设想：

　　a)．参照路面设计公式并加以修改，反向改正一些从设计角度考虑属偏安全的因素，从而建立一套专用于计算施工检验弯沉的数学公式。现举旧路面计算弯沉公式对比如下：
　　　　　　（用于设计） L0＝（L0＋λ•б）•k1•k2•k3
　　　　　　（用于施工检验） L0＝L0－λ•б

　　b)．进行相关分析。各地区按照本地的路基和路面材料类型，选择若干组具代表性的路面结构，通过不断的资料积累和分析回归，逐步建立起一套适用于本地区的压实度与检验弯沉的相关曲线。

　　c)．倘若一时还不能确立一种颇具权威的施工检验弯沉计算法则，则还不如暂时从施工规范中取消为好。取消一种“软指标”其实更能突出压实度指标的权威性。本人在实践中遇到过个别对压实度指标带有排斥心理的施工技术员，他们常以“既然路面设计是以弯沉为控制指标，那么施工验收达到该指标不就行了吗？”作辨解，为不做或少做压实度检验寻找托词。

    6．结束语

　　本人依据大量工程实践从理论上分析了路面设计容许弯沉和施工检验弯沉之间的差异，并建议建立一套专用于施工检验的弯沉计算公式。这样，对于相同碾压条件下的压实度检验结论和弯沉检验结论才能基本相近。总之，只有两个检验指标都“硬”，采用“双控指标”验收的目的也就达到了。
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另外一个人的观点。

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