表5试验结果：（1）对于级配碎石作为基层的复合式路面，级配碎石设计方法不同，标准密度不同，结构的抗车辙能力差异十分显著。表现为振动成型方法与传统重型击实方法设计的级配碎石作基层的复合式路面，其结构抗车辙能力相差1.6倍。由此可见，采用振动成型方法，显著提高了级配碎石复合式路面抗车辙能力。（2）级配碎石密度的提高对其路用性能（CBR、抗剪切能力、结构抗车辙能力）的改善有决定性的作用，因此重视现场压实是保证级配碎石基层具有优良的路用性能的最基本的条件。（3）表5显示，振动成型级配碎石复合式路面结构抗车辙能力与水泥稳定碎石做基层的半刚性路面抗车辙能力相当。说明采用振动成型方式进行设计，级配碎石密度进一步提高，集料排列方式显著优化，充分发挥了集料的嵌挤作用。其抗变形能力、抗剪切能力大幅度提高，因此结构抗车辙能力大幅度提高。

　　3.基于振动成型方式的级配碎石设计指标及设计标准

　　合理的力学控制指标对级配碎石质量控制极其重要。指标合理，能有效指导级配碎石配合比设计及施工，有效控制工程质量。标准过低，级配碎石路用性能达不到实际荷载对路面力学指标的要求，路面将出现破坏。同样，标准过高，配合比设计难以达到要求，难以施工，也将影响工程质量。因此力学性能指标及标准理论上合理、实验简单易行是保证级配碎石有优良的路用性能的基础。

　　我国《公路沥青路面设计规范》控制级配碎石的力学控制指标是CBR。国内有研究者认为对级配碎石质量采用CBR及抗剪切强度双控更能保证工程质量[4]。

　　3.1 级配碎石设计指标

　　抗剪切强度目前没有标准的实验方法，且对抗剪切强度的研究也不深入，因此短期内难以实施。而本次研究结果表明，CBR与抗剪切强度有良好的相关关系，见图2。

 

　　Fig.2 Correlation of CBR and anti-shear strength of graded broken stone

　　图2是笔者在研究过程中积累的共31组数据回归结果，可以看出：（1）绝大多数数据CBR值在200％左右，CBR大于300％的数据仅4个，而恰恰是这4个数据的有效补充，得出了显著的CBR与抗剪切强度的相关关系。这主要是因为CBR在200％左右的27个数据均为采用重型击实得出。而采用重型击实，无论级配如何调整，数据均比较接近，甚至试验数据的误差已经掩盖了CBR与抗剪切强度的关系规律。换句话说，采用重型击实设计，级配碎石力学性能其实已无潜力可挖了。（2）采用振动成型后，与重型击实相比，级配碎石密度大幅度提高，集料内部结构更加合理， CBR和抗剪切强度均大幅度提高，且级配变化对力学性能比较敏感，因此得到了显著的CBR和抗剪切能力的相关关系。由图2，级配碎石CBR与抗剪切强度有良好的相关性，相关系数R达到0.9以上。因此，实际上级配碎石力学控制指标采用CBR即可。

　　3.2 级配碎石设计标准

　　我国规范规定级配碎石作为基层时， CBR值不应小于100％，基层压实度应大于重型击实标准密度的98％。按照图2的回归公式计算抗剪切强度，计算结果见表6。

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　　根据表6计算结果，按照规范要求施做的级配碎石CBR为100％时，其抗剪切强度仅达到0.424MPa。本研究用有限元法计算分析了级配碎石结构层在标准轴载作用下的剪切状况，以级配碎石层中部靠近车轮内侧边缘的位置作为剪切破坏最不利的位置，考虑施工和超载等因素，根据剪切试验中平行试验剪切强度的极差确定修正安全系数为1.6，以剪切破坏最不利位置的竖向剪切应力提出剪切强度控制标准为剪切试验的剪切强度应大于0.56MPa。

　　一方面，本次研究共得到18个采用振动成型方式的级配碎石CBR数据，其中CBR最高达到485％，最低为255％，平均354％。CBR小于300％的数据只占总数据的17％，且均为级配不良所致，因此可以得出结论，采用振动成型，在级配合理的情况下，300％的CBR可以达到。另一方面，根据表6计算结果，CBR在300％时，振动成型级配碎石混合料抗剪切强度达到0.742MPa，大于理论计算所需的0.56MPa，完全满足重载交通的需要，具有足够的安全储备。

　　因此，根据室内实验结果和理论分析，确定级配碎石力学性能控制指标为CBR，标准为CBR大于300％。

　　4.基于振动成型方式的级配碎石实体工程

　　试验工程主要验证如下指标：（1）与重型击实相比，振动成型最大干密度大幅度提高，如以提高1.05倍计算，如要求现场压实度达到振动成型的98％，则实际上要达到重型击实的103％以上。以现有的施工机械是否能够达到.增大压实功，集料破碎情况如何。（2）提出的CBR大于等于300％是否合理。（3）振动成型级配碎石复合式路面路表回弹弯沉是否能够满足设计要求。

　　4.1 试验工程路面结构

　　试验工程在石家庄环城公路实施，长度500m。路面结构为：4cm细粒式改性沥青混凝土＋6cm中粒式沥青混凝土＋8cm粗粒式沥青混凝土＋15cm级配碎石＋15cm水泥碎石＋15cm石灰土，共计63cm。

　　4.2 配合比设计结果

　　（1）石料为石家庄石灰岩。原材料质量均满足规范相应的指标要求。级配采用连续嵌挤骨架密实级配，其中19mm、4.75mm及0.075mm通过率分别为78％、33％及2.5％。

　　（2）最佳含水量、最大干密度及力学指标CBR设计结果见表7。由设计结果，振动成型最大干密度是重型击实确定的最大干密度的1.055倍。振动成型级配碎石CBR高达349％，满足大于300％的标准要求。

 

　　4.3 碾压设备及碾压工艺

　　（1）拌和楼级配控制主要控制19mm及4.75mm通过率，确保关键筛孔控制准确。（2）3台徐工220单钢轮振动压路机，1台30吨轮胎压路机。压实工艺为振动压路机先高频低幅振动碾压一遍，后低频高幅振动碾压5遍，轮胎压路机碾压2遍，共8遍。

　　4.4试验段检测结果

　　试验段施工过程中及完成后分别进行了如下检测：

　　（1）压实度检测，检测结果见表8.

　　表8 试验段压实度检测结果 由以上检测结果，碾压完成的级配碎石基层压实度完全可以达到振动击实标准的98％以上。因此将级配碎石压实度标准定为振动成型标准的98％以上是合理的。

　　（2）集料破碎程度检测。压实度检测废料烘干后4.75mm通过率处于30～35％之间，一方面说明试验段级配控制比较准确，另一方面说明虽然采用较大的压实功，但集料基本上不存在破碎现象。

　　（3）表面层铺筑完成后进行了回弹弯沉检测，回弹弯沉代表值为8.8（0.01mm），满足设计要求。

　　5.结论

　　（1）采用与现场压实功及压实方式更为匹配的振动成型方式，级配碎石最大干密度显著提高，CBR、抗剪切强度等力学指标显著增大，路用性能显著改善。

　　（2）理论计算、室内试验数据及实体工程验证表明，基于振动成型的级配碎石控制指标采用CBR，标准采用CBR不小于300％，现场压实度不小于振动成型标准的98％是合理的。www.tmgc8.com

　　（3）室内试验数据表明，采用振动成型设计的级配碎石复合式路面抗车辙能力与半刚性基层抗车辙能力相当；实体工程表明，基于振动成型级配碎石复合式路面路表回弹弯沉完全满足设计标准。

　　（4）室内研究结果表明，级配碎石密度的提高对CBR、抗剪切强度、路面结构抗车辙能力有决定性的影响，因此重视现场压实是保证级配碎石基层具有优良的路用性能的最基本的条件。

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