柔性路面路基土的永久變形

祝海強

摘要：本文對于柔性路面在使用之中受到車輛經(jīng)過負(fù)載的影響而產(chǎn)生變形的特性進行了分析和介紹，對于柔性路面的設(shè)計和路基變形的防治措施進行了分析和研究，并根據(jù)工程的實際施工要求，對當(dāng)前路面使用之中存在的路基變形問題提出了一些解決措施。

關(guān)鍵詞：柔性路面：路基土：永久變形

一、柔性路面的設(shè)計和變形情況概述

一般在路面的使用之中，柔性路面的剛度小且抗彎拉的強度較低，在使用的過程之中，柔性路面主要是通過抗壓和抗剪強度來承受使用過程之中的車輛荷載，但是，在荷載作用之下，柔性路面路基之中會產(chǎn)生應(yīng)力，再加上柔性的路基擴散應(yīng)力的能力不如剛性路面，應(yīng)力的出現(xiàn)會使得使用之中柔性路面路基的結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而造成路基的永久變形。

柔性路面的范圍包括各種基層和瀝青面層，在我國的道路建設(shè)之中所使用的水泥拌合層作為路面基層的道路都是屬于柔性路面的范圍，其設(shè)計的主要內(nèi)容包括路面材料的選擇、路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計和路面結(jié)構(gòu)受力的計算，其主要的設(shè)計方法包括兩種，傳統(tǒng)的設(shè)計方法是在建設(shè)過程之中由工程的設(shè)計技術(shù)人員根據(jù)實際的設(shè)計經(jīng)驗或是結(jié)構(gòu)實驗為依據(jù)，對道路的建設(shè)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

第二種設(shè)計方法是以對路面的結(jié)構(gòu)受力實驗力學(xué)分析結(jié)果為設(shè)計的基礎(chǔ)，考慮在使用過程之中環(huán)境和交通因素對路面結(jié)構(gòu)的影響，進而得出較為優(yōu)秀的設(shè)計方案。

在設(shè)計和建設(shè)完成之后，路面的使用和車輛負(fù)載是造成柔性路面路基變形和破壞的主要原因。在車輛的運輸過程之中，其荷載的重復(fù)作用會在路面和路基上形成車轍，永久性的改變路面的結(jié)構(gòu)，使得在路基之中的材料位置發(fā)生改變，影響路面的強度。車轍是柔性路面在實際使用之中的主要破壞形式，由于柔性路面的耐用性強，其實際使用周期較長，長期的使用會使得重型荷載在路面上的車轍壓迫逐漸積累，長時間的壓迫積累會影響車輛在柔性路面上的正常運行。車轍對柔性路面造成的永久變形主要包括固結(jié)和剪切兩個部分，在路面設(shè)計之中，工程設(shè)計人員會對永久變形破壞采取一定的防治措施，主要的防治方法是在路面設(shè)計的過程之中針對車轍的產(chǎn)生，在路基的頂部限制整個路面的垂直變形，進而減少路面的使用損傷。

二、現(xiàn)行路面設(shè)計的不足之處

在現(xiàn)行的柔性路面的設(shè)計之中，并沒有針對車轍損害而進行的優(yōu)化，在一般的設(shè)計之中都是通過間接調(diào)整的手段來達到控制路面使用過程之中車轍深度的目的。在柔性路面的優(yōu)化設(shè)計之中，一般工程人員會通過控制路基建設(shè)之中的頂面壓縮回彈應(yīng)變性能來限制路面的結(jié)構(gòu)變化，進而達到降低荷載車轍對柔性路面路基的損傷，減少永久結(jié)構(gòu)形變發(fā)生的可能性，并通過提高路基土的壓實度來提高路基的抗變形能力，以滿足車輛的重載為設(shè)計要求，強化路基的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。在目前所使用的路面設(shè)計方法之中，還存在許多的不足。

概括來說，其主要的不足之處包括兩個方面，第一，在柔性路面路基及其上部的瀝青層結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程之中，設(shè)計技術(shù)人員僅僅考慮了路基土的抗彈性形變的性能，要加強路基的抗永久變形能力，就要控制路基土的回彈變形能力。第二。在設(shè)計過程之中對永久形變的計算過于復(fù)雜，設(shè)計人員為了提高設(shè)計和建設(shè)的效率，往往會根據(jù)自己的工程建設(shè)經(jīng)驗來進行設(shè)計，忽視詳細(xì)計算會帶來工程人員無法準(zhǔn)確的對道路使用過程之中荷載的形變發(fā)生作出預(yù)測，更無法針對形變破壞制定相應(yīng)的技術(shù)改進措施。

三、路基變形的改善措施

柔性路面路基的建設(shè)之中，路面的抗荷載變形能力較差。因此，在日常的使用之中，普通的柔性路基會因為汽車等的載荷產(chǎn)生變形沉陷，影響道路的正常使用。

因此，為了提高道路柔性路基的結(jié)構(gòu)強度，就要從路基本身的結(jié)構(gòu)成分入手，增強路基土的強度和水耐性，降低路基土的可壓縮性。在施工的過程之中，施工人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的環(huán)境條件來選擇壓實操作的施工手段。當(dāng)路基環(huán)境周邊的水含量豐富，路基土層的深度較淺時，工程人員可以選擇灰土墊層或是砂礫墊層來對路基填土進行處理，對路基土的水分和壓縮性進行全面的處理，提高土層的承載力和水耐性。同時，為了防止地下水影響建設(shè)之后的路基使用，可以在路基的建設(shè)之中在路基中建立隔水墻，以防止地下水和天然降水滲透到路基堤壩之中，影響路基的穩(wěn)定性。當(dāng)土層的厚度較深，墊層法無法發(fā)揮較大的作用時，可以通過強夯法對填土層進行壓實處理，降低土層的壓縮性，提高土層的使用強度，確保施工和使用之中地基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。假如施工之中的壓實操作不完善，那么在實際的道路使用的過程之中，含水量較大的泥土就會產(chǎn)生公路的變形或是邊緣的塌陷，填土層的壓實不當(dāng)，會影響整個公路建設(shè)項目的完成質(zhì)量。

在道路建設(shè)之中的基本要求就是工程道路的承載力，道路必須滿足使用之中的強度和荷載力要求，才能在工程結(jié)束之后投入實用。在實際的使用過程之中，填土路基必須在進行工程建設(shè)之前進行適當(dāng)?shù)奶幚?，進行填土的壓實和墊層處理，以滿足路基的結(jié)構(gòu)要求。假如工程的處理之中填土路基的壓實度和強度不滿足必要的要求，就會造成工程使用之中的路基變形和路面的沉降?；彝翂|層法與砂礫墊層法的主要操作和作用相似，在實際的工程處理之中，砂礫墊層和灰土墊層的主要目的是提高地基的承載力，同時，通過灰土和砂礫在地基之中的加入，增強地基的防水性能。這兩種處理方法的主要區(qū)別是處理的過程之中墊層用土和砂礫的比例不同，在灰土墊層法之中，一般采用灰土與黃土二八比例進行墊層處理，增強黃土的膠凝強度和水穩(wěn)定性，這種處理方式主要適用于地下水位較低的黃土路基。砂礫墊層法主要適用于地下水位較高的黃土路基建設(shè)工程，這類黃土一般為軟土層，假如砂礫進行墊層可以加強黃土的強度和耐負(fù)荷的能力。

適當(dāng)?shù)募尤肷暗[也可以加強施工路基的固結(jié)，加快建設(shè)的速度。強夯法是處理過濕黃土地基的一種較為經(jīng)濟的方法，在使用強夯法時，要注意夯擊沉降量與最佳擊數(shù)的關(guān)系，在正式施工之前，在地基強度和承載力滿足要求的前提之下，根據(jù)黃土地基的含水量，選擇經(jīng)濟有益的夯擊遍數(shù)。在夯擊的開始階段，因為土的結(jié)構(gòu)被破壞，新的擠密過程未完全完成，隨著時間的推延，土地的加固凝聚力逐漸形成，其密度隨著時間的增長而逐漸提高。

在實際的工程建設(shè)之中，建設(shè)人員應(yīng)該根據(jù)所建設(shè)的公路的具體等級、黃土的實際結(jié)構(gòu)和成分特點、黃土深度等諸多因素來決定工程之中的路基處置方案。在施工建設(shè)之中，一般對于黃土濕陷等級為Ⅰ～Ⅱ級的黃土層段，施工手段一般選擇強夯操作，這一層段的黃土為非自重濕陷性黃土，其黃土層的深度較深，且含水量較大。對于Ⅱ級以上的黃土地段，可以采取灰土墊層和砂礫墊層來加強黃土的結(jié)構(gòu)強度，壓實處理的進行可以加強黃土的水耐性等。同時，為了防治地基被天然降水滲透而破壞，可以在路基兩側(cè)修筑水防滲墻，增強路基的橫向耐壓能力。

四、結(jié)語

柔性路面路基的永久變形可以通過路面的受力計算得出，因此，在路面工程的建設(shè)過程之中，技術(shù)人員應(yīng)該針對未來可能發(fā)生的車轍永久變形作出應(yīng)對措施，對路基的強化可以提高路基的承載性能，進而降低車轍出現(xiàn)的可能性。這種優(yōu)化思想可以用于高速公路建設(shè)和普通公路的建設(shè)之中，對于提升我國公路建設(shè)的質(zhì)量有很大的意義。