水泥混凝土在路基路面協(xié)調(diào)變形中的設(shè)計(jì)方法

艾軍　李漢鋒

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)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(jì)方法

艾軍李漢鋒

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司湖北武漢430010）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)公路交通建設(shè)發(fā)展越來(lái)越迅速，公路交通對(duì)公路路面質(zhì)量提出了更高的要求，通過(guò)不斷改善道路施工建設(shè)質(zhì)量使我國(guó)道路建設(shè)取得了一些成就，然而在現(xiàn)實(shí)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(guó)大多數(shù)公路建設(shè)都采用水泥混凝土材料，因而要針對(duì)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(jiǎn)述路基路面變形協(xié)調(diào)性研究的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)例分析混凝土在路基路面協(xié)調(diào)變形中的設(shè)計(jì)方法。

水泥混泥土；路基路面；變形協(xié)調(diào)性；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，道路交通壓力越來(lái)越大，尤其是城市交通對(duì)路面的使用性能考驗(yàn)更大，要求更高，對(duì)于路基工作區(qū)的考察也越來(lái)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(qiáng)路基設(shè)計(jì)在整個(gè)施工過(guò)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(huì)給路面的整體性能帶來(lái)影響，因此在水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中要將路面厚度和路基回彈模量設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作，并結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況進(jìn)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(shí)會(huì)存在路面接縫的現(xiàn)象，這些會(huì)給水泥混凝土路面的整體性帶來(lái)影響，下面通過(guò)建立路基路面的三維限元模型來(lái)對(duì)路面設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題進(jìn)行分析[1]。對(duì)路面面層的厚度、水泥混凝土路面基層超寬尺寸等進(jìn)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(duì)于混凝土路面的相關(guān)設(shè)計(jì)我們采用正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行，對(duì)混凝土路面的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)組合，表2是混凝土路面結(jié)構(gòu)的正交試驗(yàn)分析

表2　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的正交試驗(yàn)的考察因素和水平位置

對(duì)表2中水泥混凝土的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)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(duì)板底進(jìn)行彎拉應(yīng)力試驗(yàn)的指標(biāo)進(jìn)行方差分析時(shí)，只有路基模量具有顯著性，對(duì)路基工作區(qū)的深度進(jìn)行方差分析時(shí)，只有面板厚度具有顯著性[2]。因此，上述六個(gè)考察因素只有面板厚度和路基模量對(duì)路基應(yīng)力具有顯著的影響。所以在具體設(shè)計(jì)是應(yīng)重點(diǎn)考慮面板厚度和路基模量這兩個(gè)指標(biāo)，其他四個(gè)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(jì)中我國(guó)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(jì)施工方法、離心試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约叭S限元模型為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(qiáng)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(gè)整體，確保路面工程施工質(zhì)量，對(duì)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(tái)階開(kāi)挖技術(shù)、土工合成材料應(yīng)用技術(shù)、壓實(shí)度控制技術(shù)以及新路填筑技術(shù)等[3]。其中開(kāi)挖臺(tái)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(duì)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(gè)整體，從而減少新舊路堤厚度不均勻以及路面開(kāi)裂的現(xiàn)象出現(xiàn)。壓實(shí)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(méi)有充分銜接而導(dǎo)致路基沉降、路面開(kāi)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(jì)中要加強(qiáng)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(lái)減小路面路基變形不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

3　路基狀況分析

以湖北省武漢市某一交通要道為例，對(duì)該交通要道的路基狀況進(jìn)行分析，采用鉆孔測(cè)量的方法對(duì)該路段的路基狀況進(jìn)行調(diào)查分析，測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該路段的土質(zhì)變化和含水量變化進(jìn)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(chǎng)土樣分析，可將該檢測(cè)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)試結(jié)果與上述原始資料進(jìn)行對(duì)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(duì)路基進(jìn)行翻修和加固來(lái)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(jì)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(jì)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(lái)增加公路的使用壽命[5]。在公路擴(kuò)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(gè)整體。

5　結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)水泥混凝土路面的路面路基問(wèn)題始終存在，公路設(shè)計(jì)和施工人員要不斷對(duì)路基施工技術(shù)進(jìn)行研究探索，才能解決路面路基變形不協(xié)調(diào)等問(wèn)題。本文通過(guò)采用正交試驗(yàn)方法對(duì)水泥混凝土路面路基等問(wèn)題進(jìn)行研究，希望對(duì)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(jì)[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(jì)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(jì)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(píng)價(jià)與路面結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2012：566～569.

[5]陳曉燕.基于路基強(qiáng)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(jì)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(jì)工作。