E0與CBR換算在水泥混凝土路面碎石化中的應(yīng)用

王 凱 王斌州 夏慧媛

0 引言

土基回彈模量E0值作為土基強(qiáng)度指標(biāo)代表值，是我國(guó)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制參數(shù)之一。根據(jù)我國(guó)JTG D40-2002公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法與JTG D50-2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的瀝青路面設(shè)計(jì)方法，我國(guó)現(xiàn)行路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)均采用回彈模量，而國(guó)外是以CBR作為指標(biāo)用以指導(dǎo)碎石化設(shè)計(jì)與施工。

CBR法是采用加州承載比法測(cè)定CBR值，可以通過(guò)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立CBR與承載板測(cè)得的路基回彈模量值的經(jīng)驗(yàn)回歸公式，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式由CBR值計(jì)算路基回彈模量。因此，對(duì)我國(guó)公路路面碎石化回彈模量與CBR值的換算關(guān)系研究具有較大的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

CBR試驗(yàn)是1928年美國(guó)加州在進(jìn)行瀝青路面破壞調(diào)查時(shí)，為比較材料的強(qiáng)度而提出的。此后，它作為評(píng)價(jià)路基土和路面材料強(qiáng)度及穩(wěn)定性的重要技術(shù)指標(biāo)而列入美國(guó)公路建設(shè)規(guī)范，成為柔性路面設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。采用碎石化施工工藝，一般要求原路土基CBR≥5%，因此，需要研究CBR與回彈模量E0的回歸關(guān)系，反算出 E0的適用范圍，以用于工程實(shí)際。

1 現(xiàn)場(chǎng)E0與CBR換算關(guān)系的應(yīng)用

一般國(guó)內(nèi)外進(jìn)行碎石化施工時(shí)要求滿足CBR≥5%～7%。參考國(guó)內(nèi)外土基回彈模量E0與現(xiàn)場(chǎng)CBR值試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，利用回歸公式E0=aCBRb反算出相應(yīng)的回彈模量E0的適用范圍，結(jié)合具體工程土性來(lái)判斷。

在工程實(shí)際中，采用貝克曼梁法測(cè)定路面的回彈彎沉，根據(jù)實(shí)測(cè)彎沉值計(jì)算出回彈模量的方法較為簡(jiǎn)單快速，為評(píng)定整個(gè)路段承載能力、回彈模量和強(qiáng)度以及為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模量取值提供依據(jù)。

E0與CBR換算關(guān)系的具體工程應(yīng)用情況如下:

1)某紅黏土現(xiàn)場(chǎng)回彈模量與CBR試驗(yàn)。根據(jù)回歸公式E0=15.55CBR0.582，及判定范圍 CBR≥5%～7%，若換算出紅粘質(zhì)土土基頂面回彈模量滿足E0≥35 MPa時(shí)，可進(jìn)行碎石化施工;2)某粘質(zhì)土現(xiàn)場(chǎng)回彈模量與CBR試驗(yàn)。根據(jù)回歸公式 E0=7.40CBR0.773，及判定范圍 CBR≥5%～7%，經(jīng)換算若得到回彈模量的范圍滿足E0≥25M Pa時(shí)，則符合碎石化適用條件;3)某黏性土試驗(yàn)。根據(jù)回歸公式E0=8.311 4CBR0.6262，若經(jīng)換算滿足E0≥20 MPa，則可滿足碎石化施工工藝的要求;4)某膨脹土現(xiàn)場(chǎng)回彈模量與CBR試驗(yàn)。由回歸公式 E0=16.71CBR0.58，經(jīng)換算若得到土基回彈模量 E0≥39 MPa，可采用碎石化施工工藝。

從以上的CBR與E0換算關(guān)系中可看出，各地區(qū)的回歸關(guān)系式存在差異性，這反映了地區(qū)性與土性的多樣性。因此，各地區(qū)需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)進(jìn)一步完善對(duì)典型土性的回歸公式的研究，以期得到更廣泛的應(yīng)用與推廣。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

本文依托工程為G310新安境尤彰至縣城段大修工程，K770+133.5～K774+689.8，K779+306.5～K780+898.2段。該項(xiàng)目起于新安縣尤彰村，經(jīng)侯溝村、游溝村、八陡村、柳彎村，止于新安縣，路線全長(zhǎng)10.764 7 km，現(xiàn)有路面為水泥混凝土路面。原路線型為二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，由于車輛的超載、混凝土自身的原因、使用壽命等一系列的問(wèn)題使水泥混凝土路面的破壞發(fā)展迅速，出現(xiàn)了多種公路病害，影響了公路的正常營(yíng)運(yùn)和安全。

2.2 碎石化前對(duì)原路基E0的調(diào)查

根據(jù)洛陽(yáng)地區(qū)土質(zhì)情況調(diào)查顯示，該地區(qū)廣泛分布的是棕壤、褐土、紅黏土、潮土四類，其他土類僅有零星分布。根據(jù) CBR≥5%～7%，并結(jié)合國(guó)內(nèi)各紅黏土和粘質(zhì)土的現(xiàn)場(chǎng)E0與CBR試驗(yàn)所得回歸公式，可判斷試驗(yàn)段回彈模量的適用范圍。

本文依托工程所處的土質(zhì)是以紅黏土為主，參考廣西紅黏土現(xiàn)場(chǎng)回彈模量 E0與 CBR試驗(yàn)所得回歸公式指導(dǎo)碎石化施工。其回歸公式為:

利用路原路基頂實(shí)測(cè)回彈彎沉所計(jì)算的平均回彈模量以及式(1)對(duì)CBR進(jìn)行回歸計(jì)算與分析，并反算出E0適用范圍。各路段結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)測(cè)原路基頂E0與 CBR

由表1分析可知依托工程滿足碎石化施工的適用要求。

2.3 E0與CBR值換算在碎石化中的應(yīng)用

洛陽(yáng)依托工程采用碎石化技術(shù)進(jìn)行路面的改造。試驗(yàn)路于2009年5月完成通車，2009年6月課題組對(duì)試驗(yàn)路使用狀況進(jìn)行調(diào)查。原有水泥混凝土路面經(jīng)過(guò)碎石化技術(shù)改造，路面使用狀況良好，無(wú)橫縫、縱縫、龜裂、車轍等病害。2009年10月再次對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行調(diào)查，路面使用情況得到很大改善，路面平整，行車舒適(見(jiàn)圖1)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹土基回彈模量E0在我國(guó)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用，以及目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的對(duì) CBR與E0回歸公式的研究。結(jié)合換算關(guān)系在G310新安尤彰至縣城段大修工程的應(yīng)用，提出了加強(qiáng)CBR與E0換算關(guān)系在碎石化設(shè)計(jì)與施工中的意義。

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