错台量是指水泥混凝土路面相邻接缝或裂缝间的相对高差值^[3].路面平整度随着错台量的增大而增大，相应的板底冲刷脱空也就越严重.选取广西地区的二灰稳定碎石类和水泥稳定碎石类两种基层进行错台量调查，检测仪器为数显胎纹仪，结合现场车辆行驶的轮迹分布情况，选择的3个测量位置分别是距离板边50 cm和170 cm两点和离路中心50 cm的点，如图 1所示.错台量有正负之分，车辆的驶入方向板比驶出方向板高时为正，反之为负，如图 2所示.

用平均错台量作为测试路段错台的评价指标，其计算公式如下：

式中：F为平均错台量，mm；x为错台量，mm；N为接缝个数.

针对不同基层类型，利用JN-150标准车和贝克曼梁检测板角、板边弯沉.要求是测试车后轴位于横缝边缘，车轮最外侧距纵缝边缘10 cm；测板角弯沉仪支架放置在路肩，测头放在角隅；测板边弯沉测头放在左侧两轮中间，每50 m或10块路面板进行一次测量.根据调查路面弯沉检测结果，依据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1-2001)^[9]以及沥青混凝土加铺改造工程经验，采用板角弯沉单点值大于0.14 mm判定为面板脱空.为了测得脱空处的脱空高度，借助换板的机会或钻芯取样的方式，通过水准仪来测得基层顶部高程和脱空底面高程，两者的差值即为脱空高度.

用平均脱空高度作为测试路段脱空的评价指标，其计算公式如下：

式中：H_v为平均脱空高度，mm；y为脱空高度，mm；M为脱空个数.

在调查广西地区水泥混凝土路面错台量与脱空高度资料时，采用前述方法进行数据采集和处理，发现无论是二灰稳定碎石类基层还是水泥稳定碎石类基层，错台量与脱空高度都存在着很好的相关关系.

未设传力杆时，二灰稳定碎石基层和水泥稳定碎石基层的错台量与脱空高度调查资料如图 3所示.分析可知：脱空高度处于同一水平时，二灰稳定碎石基层错台量要比水泥稳定碎石基层大10%~20%，这说明水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能较二灰稳定碎石基层好；平均错台量均随着平均脱空高度的增加呈乘幂关系增大，对两者进行拟合，其回归公式为

二灰稳定碎石基层：

水泥稳定碎石基层：

在调研过程中未找到二灰稳定碎石基层上加设传力杆的水泥混凝土路面，因此需分析水泥稳定碎石基层上加设传力杆的水泥路面错台与脱空情况，其关系见图 4.

分析图 4可知：虽然水泥稳定碎石基层上设传力杆的水泥面板仍然会出现脱空及错台现象，但其程度均比未设传力杆时大大降低，设传力杆时最大脱空高度仅为4.3 mm，最大错台量为3.0 mm，未设传力杆时最大脱空高度为11.9 mm，最大错台量为5.2 mm，而且基本上没有出现断板现象，这充分说明传力杆控制脱空与错台效果显著.对脱空高度与错台量进行回归，得到公式如下：

为了在室内试验模拟脱空的路面结构行车荷载与冲刷量的关系，修筑水泥稳定碎石基层和二灰碎石基层试验路面，面板几何尺寸为80×70×9 cm，基层几何尺寸为100×90×20 cm，脱空位置设置在基层中部，且尺寸为15×15×5 cm.用质量4 kg的轮胎从高0.5 m处垂直下落到脱空处面板上加载，利用埋设在脱空处的CYB100型高精度压力传感器测得对应的动水压力，试验路面结构及传感器布置见图 5，同时收集水样以及分离出固体颗粒，用精度为0.000 1 g的分析天平进行称量，得到对应的轴载与冲刷量间的关系(图 6).

分析图 6可知：无论是二灰稳定碎石基层还是水泥稳定碎石基层，冲刷量均随着轴载的增加而不断增大，这是因为随着轴载的增加，脱空区域的水产生的动水压力也就增大，对基层的冲刷也就越严重.进一步分析可知，同等荷载水平下，二灰稳定碎石基层的冲刷量比水泥稳定碎石基层的冲刷量要大10%~12%，这与前述调研结果一致.对两者进行拟合，其回归公式如下：

二灰稳定碎石基层：

水泥稳定碎石基层：

式中：V_c为冲刷量，g；P为轴载，kN.

根据冲刷总量相等原则，可以推导达到同等冲刷量条件下，任意轴载所需要的作用次数与标准轴载冲刷次数的关系，即：

式中：V_c为任意轴载下的冲刷量，g；N为任意轴载的冲刷次数；V_e为标准荷载下的冲刷量，g；N_e为标准荷载的冲刷次数.

由于V_e=100，可以得到：

二灰稳定碎石基层：

水泥稳定碎石基层：

将上式代入参考文献[7]中的冲刷脱空模型，即可得到不同荷载下的冲刷预估模型，见表 1.

由于H_v=1 000 λ·l，因此得到无传荷及有传荷时的错台模型，见表 2.

以广西柳南高速公路为例，水泥路面结构为26 cm水泥混凝土面层+20 cm二灰稳定碎石基层+18 cm级配碎石底基层+土基，设计基准期为30年，于2000年通车.通过调查，该地区年平均降水量为1 900 mm，降水多集中在5、6月份，保守估计年平均降水天数取80天，二灰稳定碎石抗冲刷系数取1.60×10^-4，脱空高度与脱空半径比值为1:100，设计车道使用初期日交通量标准轴次为2 100，5年后错台量为2.7 mm，试通过预估公式计算通车5年后错台量以验证公式的适用性.

1) 参照规范，计算前5年内累计标准轴次为2 704 531次，约270万次；

2) 计算首个万次后脱空半径，l₀=0.006 8(m)；

3) 计算第二个万次后脱空半径，l₁=0.008 6(m)；

4) 以此类推，计算第270万次后脱空半径，l₂₇₀=0.611 8(m)；

5) 进而计算5年后柳南高速公路错台量，F=2.90(mm)，这与前述调研资料基本一致，验证了预估公式的准确度.

1) 通过调查分析广西地区水泥混凝土路面错台量与脱空高度，发现无论何种基层类型，平均错台量均随着平均脱空高度的增加呈乘幂关系增大，且对于水泥稳定碎石基层而言，设传力杆路面的错台量要比不设传力杆的降低20%~45%左右，这说明设置传力杆可有效控制脱空与错台.

2) 在室内修筑基层脱空的水泥混凝土路面结构，分析不同行车荷载与冲刷量的关系，表明冲刷量与轴重呈指数关系，二灰稳定碎石基层的冲刷量比水泥稳定碎石基层的冲刷量大10%~12%，并建立任意轴载下冲刷脱空模型.

3) 建立不同基层类型考虑冲刷脱空的水泥混凝土路面错台预估模型，通过对广西柳南高速公路实例进行分析，表明理论计算的错台量与实际错台量的偏差1 mm以内，预估模型的精度很高.