路堤內(nèi)部排水的重要性及一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)方案研究

趙振國，趙 飛，劉勁草

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 水泥砂礫是否浸水1d強(qiáng)度對比試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

路基路面內(nèi)部排水是否順暢，直接影響到路基路面的整體強(qiáng)度和使用壽命。本試驗(yàn)的目的就是從路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面驗(yàn)證這個(gè)理論的正確性，并用試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過多水分對路面基層強(qiáng)度和路基整體強(qiáng)度的影響程度，

1.2 試驗(yàn)方法和過程簡介

為常規(guī)水泥穩(wěn)定無機(jī)結(jié)合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試件分8d浸水1d和8d不浸水兩類，并對抗壓強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行對比分析。本試驗(yàn)所使用的砂礫為天然砂礫，主要特點(diǎn)是偏細(xì)、磨圓度稍差、為不良級配礫。顆粒分析成果見表1。本試驗(yàn)未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生——袋裝、室溫16℃左右、未加蒸汽。

表1 室內(nèi)試驗(yàn)用砂礫顆粒組成表

1.3 強(qiáng)度成果

數(shù)據(jù)成果匯總?cè)绫?:

表2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成果匯總表

成果數(shù)據(jù)分析:①從表中可以看出，浸水后試件飽水的含水量平均為7.8％，而養(yǎng)生后試件自然含水量平均為5.2％。而浸水1d后的強(qiáng)度比未浸水的強(qiáng)度低25％，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)更是成倍增加;②本次試驗(yàn)中有兩個(gè)主要問題，一是各組試件的個(gè)數(shù)偏少。但標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)與經(jīng)驗(yàn)值相比是正常的，說明本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以在分析時(shí)使用;二是特征齡期只選用了8d，日后有條件時(shí)，可增加多個(gè)齡期的強(qiáng)度對比研究(例如7d、10d、15d、28d和100d)。

1.3 試驗(yàn)主要結(jié)論

(1)同樣是8d時(shí)無側(cè)限抗壓試件，浸水1d和未浸水的強(qiáng)度值對比，浸水1d后的強(qiáng)度比未浸水的強(qiáng)度低0.5MPa(低25％)，而強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)更是成倍增加;

(2)按該試驗(yàn)成果推斷，飽水路基的強(qiáng)度也比適當(dāng)含水的路基的強(qiáng)度低很多;

(3)相比自然含水量(4％左右)的路面基(底基)層，飽水(8％左右)的路面基(底基)層在經(jīng)過凍融后，更會加劇和加速破壞。路基的情況與此相似;

(4)路基路面內(nèi)部排水是否順暢，直接影響到路基和路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而影響公路的承載能力和使用壽命。尤其是在季凍區(qū)，路基路面內(nèi)部含水量過大而引起的凍融破壞或強(qiáng)度下降更是能夠加速路基路面的破壞。所以，路基路面內(nèi)部排水措施必須加強(qiáng)，使多余的水分盡快遠(yuǎn)離路面、盡快排出路基，使路基路面在相對良好的濕度環(huán)境下工作，從而保證路基路面的強(qiáng)度和使用壽命。

2 試驗(yàn)結(jié)論及技術(shù)方案的應(yīng)用價(jià)值

2.1 試驗(yàn)結(jié)論應(yīng)用價(jià)值

相比自然含水量(4％左右)的路面基(底基)層，飽水(8％左右)的路面基(底基)層的強(qiáng)度下降25％。另外，現(xiàn)有比較成熟的理論認(rèn)為，強(qiáng)度較高的半剛性基層材料的抗疲勞性能也增強(qiáng)，如果再考慮不同含水量下凍融作用導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞的差異，上面相比強(qiáng)度下降的幅度將不只是25％。同理，路基的情況也與此相似。

本試驗(yàn)結(jié)論的價(jià)值在于提出了一個(gè)重要觀點(diǎn)——即使是使用粗粒土做為路堤填料和基(底基)層集料，尤其是使用粘土包邊方案的情況下，必須增強(qiáng)路基路面內(nèi)部排水措施，使多余的水分盡快遠(yuǎn)離路面、盡快排出路基，使路基路面在相對良好的濕度環(huán)境下工作，從而保證路基路面的強(qiáng)度和使用壽命。

同樣參照現(xiàn)有半剛性基層材料的抗疲勞理論中強(qiáng)度衰減速度的理論，強(qiáng)度下降25％，在相同軸載作用次數(shù)下，對應(yīng)基層的強(qiáng)度衰減進(jìn)入“快速衰減期或后期穩(wěn)定期”的時(shí)間年限也大約下降25％左右。如果一條沒有路基路面內(nèi)部排水設(shè)施的公路是通常8年進(jìn)入大修的話，那么即使在不考慮凍融作用加劇破壞的情況下，路基路面內(nèi)部排水措施好的公路就可以達(dá)到10年左右大修。我們就保守地按1.5年計(jì)算，其直接效益相當(dāng)于免費(fèi)使用公路1.5年，間接效益是可以緩解1.5年的投資資金周轉(zhuǎn)問題。

2.2 技術(shù)方案應(yīng)用價(jià)值

在省內(nèi)一條8km一級公路中已采用此技術(shù)方案。該一級公路為天然砂礫填筑路基、水泥穩(wěn)定砂礫基(底基)層、摻灰粘土包邊，路堤總填高大多為1.8～2.4m。施工期間該路基內(nèi)部排水措施即起到了良好的作用，現(xiàn)公路使用初期效果良好。該技術(shù)方案施工方法簡便，每公里增加造價(jià)約為5.2～10.2 萬元。

由于本方案具有施工簡便、經(jīng)濟(jì)性合理的優(yōu)點(diǎn)，所以其一定會有很好的應(yīng)用前景。

[1] 公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程.中華人民共和國交通運(yùn)輸部，2009.

[2] 公路路基設(shè)計(jì)(施工)技術(shù)規(guī)范.中華人民共和國交通運(yùn)輸部，2006.