高速公路路基含水量變化規律及其原因

梁亞寧

(哈爾濱市市政工程設計院)

季凍區粘性土路基由于凍融循環的作用，造成路基水分的遷移和重分布，是引起路基土強度衰減的直接原因。因此掌握路基含水量的變化規律對公路的強度具有重要意義。我們選取綏北路K132 +850 為監測斷面研究。

綏北高速公路起于綏化市西側，與鶴哈高速綏北高速聯絡線(綏化繞城高速)對接，經海豐鎮、海南鄉、前進鄉、海倫市、長發鄉、海北鎮、通北鎮、趙光鎮、趙光農場、東勝鄉，終點至北安市建華互通區與北安至黑河高速公路銜接，全長208.55 km。項目采用雙向四車道全封閉高速公路標準建設，設計時速100 cm。

項目所在區域位于黑龍江省中部松嫩平原與大小興安嶺的過渡地帶。路基土主要為中塑性粘土、碎石土及卵礫石土，巖石風化物，地下水位埋深較大，地下水對路基影響小。路線范圍內多次出現軟弱地基路段，由于土質結構疏松、孔隙比大、含水量高、壓縮性高、地下水位高、承載力偏低，具強凍脹性，易形成翻漿及施工后路面下沉，不可作為地基，施工要嚴格按照施工要求提前可采取清除軟土，換填碎石土或天然砂礫的方式進行地基處理。

含水率監測采用美國AQUA－TEL－TDR 的含水率傳感器(以下簡稱TDR 計)(圖1)，該儀器的含水率測量量程為0 ～100%，精度為0.1%量級，能夠滿足監測的精度要求，并可埋置于路基內部進行長期觀測，有效測量半徑是5 cm，儀器顯示讀數為體積含水率，詳細技術參數見表1。

表1 AQUA－TEL－TDR 含水率計技術參數

監測斷面為綏北路K132 +850，傳感器埋設于路床位置，以掌握路床填料含水率的波動范圍。

圖1 TDR 傳感器埋設位置示意圖

由于TDR 傳感器測試結果為體積含水率，為了轉換為質量含水率，在傳感器埋設同時進行現場取樣測試質量含水率，與穩定后的儀器讀數進行標定。

經過完整一年的路基含水率監測，監測成果匯總見表2。需要注意的是由于TDR 含水率傳感器的原理所限，其對于冬季固態水的測試發生偏差，因此在2010－10－24 至2011－4－28 期間，測試數據偏差較大，這也從側面說明了凍土深度影響到距離邊坡垂直埋深約1.5 m 范圍的傳感器。

表2 路基含水率監測匯總表

續表2

圖2 距離邊坡不同深度的路基含水率監測

各個傳感器位于路床位置，從邊坡外側開始每間隔1 m分別埋設，由于路面結構層厚度為87 cm，因此外界氣候條件對4 個傳感器的垂直影響距離均不超過1.5 m。

表3 含水率監測結果統計

分析監測結果可知:

(1)路基內各點含水率基本保持了一致的變化周期，從含水率分布看，隨與邊坡外側的距離越近含水率越大，說明受到外界氣候影響程度越大。

(2)對監測點位全年的含水率波動進行統計，結果見表3，可以看出含水率波動范圍隨與邊坡外側距離的減少而增大。

(3)S1 和S2 點位距離邊坡外側距離大于3 m，而距離路面頂部小于1.5 m，但含水率變化幅度不大，說明大氣降水通過路面結構層對路床濕度的影響很小。

［1］公路工程技術標準(JTG B01－2003)［S］.

［2］公路路基設計規范(JTG D30－2004)［S］.