根据构造深度判断综合表处路面状况

根据构造深度判断综合表处路面状况
摘要：综合表面处治路面在我国现存道路中被广泛应用，但相关规范较少。

本文用数理统计的方法以沥青的构造深度判断综合表处路面沥青对骨料的裹附性好坏，以判断该路段路面上是否容易因沥青的剥落造成麻面或松散剥落现象。

关键字：表面处治松散剥落正态分布置信度区间估计
0引言
表面处治是我国早期沥青路面的主要类型, 是由沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm 的沥青面层,具有表面粗糙、抗滑性好、所需机械设备少、施工方便、造价低等优点,广泛用于砂石路面提高等级、解决晴雨通车作简易式沥青路面。

但由于柔性路面对气候条件和车辆荷载的极度敏感性,使常规沥青表面处治的使用效果受到一定影响。

沥青综合表面处治就是针对这两个不利因素发展起来的。

沥青综合表面处治,与传统的表面处治区别在于其加入了土工布,采用层铺法施工,即沥青—土工布—沥青—集料的施工顺序。

在用土工布加固处治路面中,土工布的关键作用是土工布浸透沥青之后形成一足够厚度的密封层,可阻止路面雨水的下渗而造成的基层软化,从而保证结构层的耐久性。

综合沥青表面处治路面适应于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。

对于基层基本完好,路面有网裂、松散等较轻病害的一般公路,采用表面处治技术进行罩面是经济可行的。

一沥青饱和度对综合表处路面状况的影响
1、构造深度与引用概念饱和度的关系
构造深度指标是影响路面抗滑功能的表面特征指标之一。

影响路面抗滑功能的表面特征，与路面表面的凹凸不平或起伏不平有关，国际道路协会以路面表面凹凸或起伏不平的纵向波长特征为集合特征，将它分为四类：细构造、粗构造、宏构造、和平整度，其中的粗构造就是本文所说的构造深度。

构造深度指标值太大，说明骨料间的黏结力小，从另一方面说明沥青的裹附性差，这里引用一个概念——沥青的饱和度。

沥青饱和度原本是指压实沥青混合料试件内沥青部分的体积占矿料骨架以外的空隙部分的百分率。

这里引入饱和度的概念，用以描述综合表面处治路面层沥青裹附混合料的程度。

当构造深度值越小，饱和度评价越好；相反，构造深度值越大，饱和度越差。

换句话说，构造深度的大小与饱和度的好坏成反比。

用饱和度评价综合表处路面的状况更为直观。

2、饱和度好坏对路面状况的影响
当沥青的饱和度较低时，路面因交通量、气候、养护不及时等原因容易造成沥青的脱落，从而对路面产生不利的影响，比如，沥青松散剥落，麻面，甚至坑槽现象。

松散剥落，是指沥青从矿料表面脱。

在车辆的作用下沥青面层呈现松散状态，以致从路面剥落形成坑凹。

产生松散剥落的原因主要是由于沥青与矿料之间的黏附性较差，在水或冰冻的作用下，沥青从矿料表面剥离所致。

产生松散剥落的另一种可能性是由于施工中混合料加热温度过高，致使沥青老化失去粘性。

麻面是指沥青混合料的细集料或部分粗集料散失造成的路面病害。

麻面的主要原因是酸性集料、集料中的含尘量过大造成的沥青—集料黏附性不足。

坑槽是指路面材料散失后形成的各类凹坑，造成路面坑槽的主要原因有龟裂碎块松动脱出、沉陷后损坏并脱出以及层间黏结不足、表层脱落等。

造成这些现象的原因有很多，如级配不合理、外加剂使用不当、自然环境因素、交通量超荷等等，这些在文中不做探讨，本文主要以道路表面特征——构造深度为依据，划分饱和度优劣等级，从而判断路面情况。

本文主要方向是判别综合表处路面好坏，暂不做路面使用情况预测。

二根据构造深度判断饱和度好坏
由于随机变量成离散型分布，因此判断原始数据类型，根据数据不同的特征对其进行处理。

一般步骤：
根据随机变量绝大多数服从正态分布的特性，把施工后构造深度、通车半年构造深度、通车一年构造深度的数据放在一个样本空间里。

通过SPSS 软件判断正态性。

单样本 K-S 正态性检验
第一列 个数 75 正态参数 平均值 1.3629 标准差
.61254 最大极值
绝对值 .220 正值 .220 负值
-.126 Z 值 1.901 双侧P 值
.001
a 检验说明是正态分布.
b 计算来自资料.
由上表可知，各样本点没有落在正态分布的拒绝域内，得出数据属于正
态分布，为了直观起见，也为了能更好的看出分布特性，生成正态分布图，图中对角线为正态分布的判定依据，若各点落在该线左右，认为数据很好的服从正态分布；若数据偏离该对角线太远，则说明正态分布不成立。

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由上图可知，数据有一定偏差，为了更好分析数据，得到更准确的结果，用数理统计中偏度、峰度检验的方法对数据再次检验。

随机变量x 的峰度和偏度是指x 标准化变量的三阶中心矩和四阶中心矩：
当x 服从正态分布时，峰度等于零，偏度等于三。

设峰度和偏度的矩估计分别是：
1g =
这里，k=2，3，4，是样本的k 阶中心矩。

并分别称
g 为样本偏度和样本峰度，当
g 分别偏离0或3太大时，
有理由拒绝总体服从正态分布。

对原始数据运算后得，样本偏度等于1.55,样本峰度为5.52.与理论有一定偏差。

再次检验原始数据，发现在施工后构造深度的数据中，3.72、3.34两值有异，考察3.72和3.34两值所在路段对应的通车后半年构造深度和通车后一年构
造深度值可知均为正常值，分析存在异常值的可能原因，有两点：①若实验数据不准确，说明实验时存在人为误差；②若实验数据相对准确时，说明这两路段测得构造深度值变异系数过大，这里引入变异系数概念，变异系数C V
%100⨯=
-
x
C v σ
在工程统计中常用方差或标准差作为衡量随即变量取值均匀程度的数量
指标。

当两个随即变量的方差相等时，只能表明它们分别围绕各自的平均之取值
的均匀程度相同，但不能认为其随即变量各自取值的分散程度相同。

因此，要比较均匀程度相同与自身取值大小的相对关系，必须用随机变量的变异系数，即标
准差除以平均值百分数。

它反映了某一随机变量本身的不稳定性。

从试验数据表明，这两个值对应路段的构造深度变异系数较大，而且随着时间的增加，构造深度明显减少。

经过夏天高温作用后，构造深度明显降低。

因此分析得出,应该剔除或将两异常值所在路段拿出来单独分析。

再次验证后得：样本偏度为0.96,样本峰度为2.56.符合偏度、峰度正态检验要求，因此数据合理，可进行下一步处理。

下图为去掉两点后的正态检验图，优于上面的图。

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3、对数据进行置信度区间估计，以确定优劣中的范围
根据正态分布中方差已知时的置信区间公式：
计算得出95%的置信度估计区间。

为计算方便，先求出样本数据的标准差、平均值（去除两异常点后的）： 平均值为1.3,标准差为0.5，将两值带入公式，可得区间为： [1.19,1.41]
因此可以确定构造深度的优劣中区间:
4、考虑其他因素
上文中已经提到，构造深度与路面抗滑性能有直接关系，当构造深度大时，路面表面摩擦力大，因此抗滑性能好。

所以，不能一味的追求构造深度越低越好，也应考虑到路面抗滑性。

根据高等、一级沥青路面抗滑性能标准规定，构造深度应大于等于0.55mm，高等级路面车速较一般等级公路车速高，因此对抗滑性能的要求也相应更严格，所以，当综合表处路面构造深度大于等于0.55mm 时，即满足路面抗滑性能要求。

因此最终确定构造深度的优劣中区间:
5、确定各桩号构造深度的优劣程度
由于各桩号均有三个不同时间测得的构造深度（施工后/通车半年/通车一年），因此，若要判断各桩号构造深度的优劣，需把三个时间的构造深度值都考虑在内。

根据专家法，施工后构造深度较其余两个最为重要，因此，根据紧要性，它们分别分得不同的权重，见下表：
据此权重,计算各桩号的综合构造深度为:
由上表综合构造深度,依据步骤4中确定的优劣区间,可判断个路段饱和度的好中差（上表最右列是判断结果）。

三小结
由于表处路面的相关规范和经验条件很少，根据沥青构造深度判断综合表面处治路面的状况可以为日后的路面养护提供便利，对同等级同条件道路路面表处层的混合料配合比调整起参考作用。

同时对交通安全，交通事故成因的分析都有着积极的影响。

参考文献：
[1]张鹏，沥青综合表面处治之初步研究。

山西建筑，2007.3
[2] 交通部颁标准.公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）.北京.人民交通出版社1997
[3]尤晓暐，现代道路路基路面工程。

清华大学出版社2004。