路基處治土回彈模量的預估方法

郭慶華

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢 430079）

路面設計工作中的一項重要內容是掌握路基土的力學特征并能切實地估計出路基處治土的回彈模量。而對于路基處治土的回彈模量來說，濕度是其主要的影響因素。長期以來，有眾多學者在路基處治土的回彈模量的濕度方面進行了相關的研究，結果顯示：對于路基土來說，不同地區有不同的特點，但總體上呈現出一種季節性變化的特征。影響其變化的因素除了不同地區不同的氣候特征、地下水位之外，還與路基土的性質有著密切的聯系。由于影響路基土濕度變化的因素復雜多變，通過傳統的方法是不能夠準確進行測量的，因此，只能由專業人員采取埋設土張力計的方法進行測量，以獲得路基土濕度變化的準確數據。

1 路基處治土回彈模量的含義

路基處治土回彈模量，主要是指道路表面或者是建筑物在壓力荷載的作用下產生一定的應力，這個應力會與其相對的回彈應變發生相應的作用從而產生一定的比值。這也表示在彈性變形內的土基經過垂直荷載的作用，會發生一定程度的抵抗和豎向變形。對垂直荷載來說，如果其數值為確定的，那么在相應的情況下，垂直尾翼越小就說明土基回彈的模量值越大；而對于豎直位移來說，如果其數值是確定的，那么在相應的情況下，土基承受的荷載作用越大就表示回彈模量值越大。綜上所述，路基處治土回彈模量就是表示土基抗壓程度的顯著標志。

2 漢洪高速的路基處治土回彈模量預估

2.1 漢洪高速的現狀

湖北省武漢市內共有八條快速出口干道，漢洪高速公路作為這八條快速出口干道中的西南方向通道，對于武漢市的公路運輸和經濟發展有著極其重要的意義。漢洪高速公路全長49km，共計投入24.26億元修建而成。漢洪高速公路以武漢市經濟開發區為起點，途經武漢市經濟開發區、蔡甸區、漢南區，與漢荊一級公路相連，并與湖北省即將興建的洪湖到監利的高速公路相通。漢洪高速公路中的沌口梅子路到軍山互通雙向六車道的距離為9.18km，是武漢市重要的西南出口，具有重要的地理位置優勢，不論在湖北省的道路建設上還是經濟建設上都具有十分重要且特別的意義。武漢城區到洪湖的路程為190km，在漢洪公路沒有修建之前，開車需要3個小時的時間。漢洪高速公路修建之后，市民可以從漢口城區出發，經江城大橋—漢洪高速公路—東荊河大橋，最終到達洪湖，這樣大大縮短了路程，節省了時間。因此，對于它的建設工作，湖北省政府和建設部門給予了其應有的重視，從設計到選材都注入了強大的人力、物力支持。由于此條公路在長江沿岸，此地區地理位置特殊且土資源嚴重匱乏，雖然靠近海邊卻沒有碼頭的便利運輸優勢，這就造成了在材料選擇和運輸方面需要投入更多的成本。經過專家學者的實地考察和分析之后，發現長江口的細砂不僅具有沉降均勻、穩定性強的優點，水利和季節對其影響也是很小的。因此在此條道路的建設上決定選擇使用長江口細砂作為道路的路堤填充材料。

因為此前的公路建設中利用細砂作為道路的立體填充材料的情況十分少見，而且使用細砂還很容易造成道路建成之后強度不夠甚至發生變形，所以一般都在細砂道路之上再鋪上一層細細的處治土。長江地區細砂豐富且質量較好，因此在此項工程之中，將采用水泥混合物與細砂相結合的方法進行道路填充。但是之前對于這兩種材料混合使用的研究相對較少，因此需要對混合料室內回彈模量進行相關的試驗分析，來論證此方法的可行性。

2.2 研究方法

需要根據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTG E51—2009）對路基處治土回彈模量進行相關的試驗，具體的步驟分為以下幾點。

（1）選取合適的路段進行選材

在試驗中選擇的路基土是褐黃色的粉狀黏土，具有強烈的可塑性和軟塑性。對于試驗設備也要選擇96%、98%和100%試件壓實度的，具體來說，上路床路槽以下深度為0～0.3m，應該選擇壓實度≥96%的試件；下路床路槽以下深度為0.3～0.8m，也應該選擇壓實度≥96%的試件；對于路槽以下深度為0.8～1.5m的上路堤，應該選擇壓實度≥94%的試件；下路堤路槽以下深度為1.5m以下的，在選擇試件時應該選擇那些壓實度超過93%的。在進行試件的水泥含量設計時，要尤其注意，當樣品的水泥含量為3%時，它所對應的試件中的含水量應該為10%，以此類推，當試件中的水泥含量達到25%的時候，其對應的試件設計含水量就應該達到18%。

（2）試件養生

根據試件和試驗的不同，養生的時間也不盡相同。作為工地控制的試驗，一般的完整養生期為7d。養生期間對于溫度的控制也是十分重要的，北方地區應該控制在20～22℃之間，南方的溫度也應該控制在25～27℃之間，這樣才能達到最好的養生效果。在進行該試驗的時候，要選擇兩種試件，一個是養生7d的試件，另一個就是養生28d的試件。通常都應該在養生的最后一天將試件放入溫水中浸泡，取出之后就可以進行試驗了。

（3）進行反復逐級加載卸載

在進行此類試驗的時候，一般都會選擇0.2MPa作為加載板上的計算單位，因為用這個選定值進行試驗能夠得到加荷載為1.5kN的計算結果。在實際的試驗中，一般都是荷載值比預定值要高出一個等級。當第一級荷載進行1min之后，試驗人員記錄儀器電子顯示屏上的數字和位移，然后將荷載卸去，恢復試件的本來狀態。試件荷載卸除完畢在30s內穩定，之后試驗人員應該再一次記錄好電子顯示屏上的位移讀數和壓力值。按照這個步驟進行反復5次的加載卸載，然后再進行數據的記錄和分析整理。

2.3 結果分析

上述試驗從水泥含量、壓實力度和齡期3個方面分析水泥砂對回彈模量產生的影響。但是，由于每個試件最后都在溫水中進行了長達一天的浸泡，因此要去掉此次試驗中含水量的影響因素，按照試驗結果顯示出的水泥砂的最佳標準來進行調配。如果選取壓實度為96%的試驗試樣進行對比分析，水泥含量為3%的水泥砂在7d的時候，其水泥砂回彈模量為75.57MPa，而相同含量的水泥砂在經過28d的養生作用之后，水泥砂回彈模量就會達到115.95MPa。由此可以得出結論：隨著水泥砂含量的不斷增大，回彈模量的變化幅度也會增大。并且養生時間為28d的回彈量要遠遠超過養生時間為7d的回彈量。這就是回彈模量與水泥砂含量及其齡期之間的關系。

如果選取水泥砂含量分別為4%和5%的兩種不同濃度的水泥砂來進行對比，進而指出壓實度和回彈模量之間的關系，也不難發現，在選取壓實度同樣為96%的水泥砂進行試驗的時候，水泥含量為4%的水泥砂回彈模量為75.57MPa，而水泥含量為5%的水泥砂回彈模量則會達到115.95MPa；如果選擇濃度為98%水泥砂進行試驗，水泥含量為4%的水泥砂回彈模量為56.9MPa，而水泥含量為5%的水泥砂回彈模量則會達到110.83MPa。根據上述數據顯示，回彈模量伴隨著壓實度的加大而加大。而反復進行試驗，就是為了找到發生此類現象的主要原因和對策。但是此類現象在濃度分別為96%和98%的水泥砂中沒有出現，是因為試樣本身的材料較少且壓實程度相對較低，這也是水泥漿流失較少的主要原因。

3 結語

通過上述試驗分析表明，不考慮水泥漿的流失因素，路基處治土回彈模量是隨著壓實度的不斷增加而不斷加大的。齡期較長的水泥砂回彈模量比齡期較短的水泥砂回彈模量要高出很多，壓實度高的水泥砂回彈模量也高于壓實度低的水泥砂回彈模量。

[1] 凌建明，蘇華才，謝華昌，等.路基土動態回彈模量的試驗研究[J].地下空間與工程學報，2010（5）：919-925.

[2] 嚴秋榮，鄒維列，鄧衛東.考慮含水量變化的路基回彈模量特性研究[J].公路交通技術，2010（5）：1-5.

[3] 李聰，鄧衛東，崔相奎.干濕循環條件下完全擾動黃土路基回彈模量分析[J].交通科學與工程，2009（2）：8-12.

[4] 夏寧，黃琴龍.路基處治土回彈模量預估[J].華東交通大學學報，2010（4）：26-28.