艾軍　李漢鋒

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司湖北武漢430010）

水泥混凝土在路基路面協(xié)調(diào)變形中的設(shè)計方法

艾軍李漢鋒

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司湖北武漢430010）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國公路交通建設(shè)發(fā)展越來越迅速，公路交通對公路路面質(zhì)量提出了更高的要求，通過不斷改善道路施工建設(shè)質(zhì)量使我國道路建設(shè)取得了一些成就，然而在現(xiàn)實生活中，還是經(jīng)常可以看到路面不平整、道路路基路面變形等情況，由于我國大多數(shù)公路建設(shè)都采用水泥混凝土材料，因而要針對水泥混凝土在路基路面中的應(yīng)用做具體分析。本文分析路面路基的結(jié)構(gòu)模型，簡述路基路面變形協(xié)調(diào)性研究的內(nèi)容，結(jié)合實例分析混凝土在路基路面協(xié)調(diào)變形中的設(shè)計方法。

水泥混泥土；路基路面；變形協(xié)調(diào)性；實驗設(shè)計

隨著我國城市化進程的加快，道路交通壓力越來越大，尤其是城市交通對路面的使用性能考驗更大，要求更高，對于路基工作區(qū)的考察也越來越嚴(yán)格，在路基工作區(qū)的土質(zhì)情況決定著水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整體性能，因此加強路基設(shè)計在整個施工過程中顯得至關(guān)重要。由于水泥混凝土路面厚度和路基回彈模量不同會給路面的整體性能帶來影響，因此在水泥混凝土路面設(shè)計中要將路面厚度和路基回彈模量設(shè)計作為設(shè)計的重點工作，并結(jié)合地區(qū)實際情況進行分析。

1　路基路面的三維限元模型分析

路基工作區(qū)的深度影響路面的整體結(jié)構(gòu)，新舊路基銜接時會存在路面接縫的現(xiàn)象，這些會給水泥混凝土路面的整體性帶來影響，下面通過建立路基路面的三維限元模型來對路面設(shè)計的具體問題進行分析[1]。對路面面層的厚度、水泥混凝土路面基層超寬尺寸等進行綜合性研究分析，采用的混凝土材料規(guī)格如表1。

表1　水泥混凝土路面材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)表

對于混凝土路面的相關(guān)設(shè)計我們采用正交試驗的方法進行，對混凝土路面的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計組合，表2是混凝土路面結(jié)構(gòu)的正交試驗分析

表2　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的正交試驗的考察因素和水平位置

對表2中水泥混凝土的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行組合分析和方差分析可知：在顯著水平為0.06的條件下，對板底進行彎拉應(yīng)力試驗的指標(biāo)進行方差分析時，只有路基模量具有顯著性，對路基工作區(qū)的深度進行方差分析時，只有面板厚度具有顯著性[2]。因此，上述六個考察因素只有面板厚度和路基模量對路基應(yīng)力具有顯著的影響。所以在具體設(shè)計是應(yīng)重點考慮面板厚度和路基模量這兩個指標(biāo)，其他四個指標(biāo)的考慮可適當(dāng)減少。

2　路基工程的變形協(xié)調(diào)性研究

路基路面是公路的重要組成部分，在公路設(shè)計中我國的軟土地基公路工程起步較早，路面施工建設(shè)主要以設(shè)計施工方法、離心試驗?zāi)Ｐ鸵约叭S限元模型為依據(jù)進行設(shè)計分析，目前關(guān)于路基工程的變形協(xié)調(diào)性研究主要包括新舊路基結(jié)合拼接技術(shù)研究和工程路基處理方法研究。加強新舊路基的結(jié)合度，保證路基銜接不出現(xiàn)裂縫，使新舊路基成為一個整體，確保路面工程施工質(zhì)量，對減少路基路面出現(xiàn)變形情況的發(fā)生具有重要意義。做好新舊路基結(jié)合工作，必須把握以下拼接技術(shù)：邊坡削坡和臺階開挖技術(shù)、土工合成材料應(yīng)用技術(shù)、壓實度控制技術(shù)以及新路填筑技術(shù)等[3]。其中開挖臺階是為了增加新舊路基之間的接觸面積，確保拼接部位不留縫隙的有效銜接，土工合成材料應(yīng)用技術(shù)是針對路面加寬部分而言，該技術(shù)的應(yīng)用是為了使加寬部分和原有路面有效的銜接結(jié)合成為一個整體，從而減少新舊路堤厚度不均勻以及路面開裂的現(xiàn)象出現(xiàn)。壓實度控制技術(shù)和新路填筑技術(shù)也是為了減少因新舊路面沒有充分銜接而導(dǎo)致路基沉降、路面開裂的情況。

總之，路基路面變形不協(xié)調(diào)大多是由于新舊路基的不良結(jié)合引起的，因此，在水泥混凝土設(shè)計中要加強新舊路基結(jié)合部的處理措施，采取有效的工程技術(shù)措施來減小路面路基變形不協(xié)調(diào)的問題。

3　路基狀況分析

以湖北省武漢市某一交通要道為例，對該交通要道的路基狀況進行分析，采用鉆孔測量的方法對該路段的路基狀況進行調(diào)查分析，測試鉆孔總數(shù)為152孔，其中北半副和南半副各76孔。利用檢測數(shù)據(jù)對該路段的土質(zhì)變化和含水量變化進行分析。表3是分析調(diào)查表。

根據(jù)表3調(diào)查結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場土樣分析，可將該檢測路段的路基劃分為以下幾類：K156～K159為含砂低液限粉土；K159～ K188、K200～K230為沙質(zhì)粘土；K189～K199為含砂低液限粉土（如表4）。

根據(jù)對現(xiàn)場調(diào)查可知，該路段的最大干密度在1.85～1.96g/cm3之間，最佳含水量在10.5～13.6%之間。將測試結(jié)果與上述原始資料進行對比研究，可以發(fā)現(xiàn)，該路段的路基含水量普遍較高，而且0.7m處的含水量往往比1.5m處的含水量要高。一般而言，路基含水量越大路基的承載能力越差，路面容易出現(xiàn)沉陷、裂縫等現(xiàn)象[4]。因而，可以對路基進行翻修和加固來提升路基的承載能力。

表3　土質(zhì)原始資料調(diào)查表

表4　路基含水量統(tǒng)計表

4　結(jié)論

根據(jù)上述三維限元模型分析可知，在交通壓力較大的交通要道的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要適當(dāng)增加水泥混凝土路面的面層厚度和路基彈性模量，一般路面面層厚度控制在26～28cm之間，路基彈性模量控制在40～80MPa之間為宜，從而來增加公路的使用壽命[5]。在公路擴寬建設(shè)中要確保新舊路基的完美銜接，減少路面縫隙的產(chǎn)生，使新舊路基連成一個整體。

5　結(jié)束語

我國水泥混凝土路面的路面路基問題始終存在，公路設(shè)計和施工人員要不斷對路基施工技術(shù)進行研究探索，才能解決路面路基變形不協(xié)調(diào)等問題。本文通過采用正交試驗方法對水泥混凝土路面路基等問題進行研究，希望對提高混凝土路面路基協(xié)調(diào)變形的方法提供借鑒作用。

[1]董城，岳志平，李志勇，冷伍明.基于路基路面協(xié)調(diào)變形的路基回彈模量設(shè)計[J].公路交通科技，2012，01：38～42+69.

[2]董城，鄭祖恩，李志勇，高瓊.基于路基路面協(xié)調(diào)變形的水泥混凝土路面設(shè)計研究[J].公路工程，2012，05：130～134.

[3]裴偉民，王靜，葉政權(quán).水泥混凝土路面在路基路面協(xié)調(diào)變形中的設(shè)計方法[J].江西建材，2015，02：173～174.

[4]廉向東.濕熱地區(qū)水泥混凝土路面基層性能評價與路面結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計[D].長安大學(xué)，2012：566～569.

[5]陳曉燕.基于路基強度衰減條件下的路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析及典型結(jié)構(gòu)的推薦[D].山東大學(xué)，2012：126～127.

U416.216

A

1673-0038（2015）14-0219-02

2015-3-18

艾軍（1982-），男，湖北武漢人，工程師，本科，從事道路橋梁設(shè)計工作。

李漢鋒（1989-），男，湖北武漢人，助理工程師，本科，從事道路橋梁設(shè)計工作。