水泥混凝土在路基路面協調變形中的設計方法

艾軍　李漢鋒

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司湖北武漢430010）

水泥混凝土在路基路面協調變形中的設計方法

艾軍李漢鋒

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司湖北武漢430010）

隨著經濟的發展，我國公路交通建設發展越來越迅速，公路交通對公路路面質量提出了更高的要求，通過不斷改善道路施工建設質量使我國道路建設取得了一些成就，然而在現實生活中，還是經常可以看到路面不平整、道路路基路面變形等情況，由于我國大多數公路建設都采用水泥混凝土材料，因而要針對水泥混凝土在路基路面中的應用做具體分析。本文分析路面路基的結構模型，簡述路基路面變形協調性研究的內容，結合實例分析混凝土在路基路面協調變形中的設計方法。

水泥混泥土；路基路面；變形協調性；實驗設計

隨著我國城市化進程的加快，道路交通壓力越來越大，尤其是城市交通對路面的使用性能考驗更大，要求更高，對于路基工作區的考察也越來越嚴格，在路基工作區的土質情況決定著水泥混凝土路面結構的整體性能，因此加強路基設計在整個施工過程中顯得至關重要。由于水泥混凝土路面厚度和路基回彈模量不同會給路面的整體性能帶來影響，因此在水泥混凝土路面設計中要將路面厚度和路基回彈模量設計作為設計的重點工作，并結合地區實際情況進行分析。

1　路基路面的三維限元模型分析

路基工作區的深度影響路面的整體結構，新舊路基銜接時會存在路面接縫的現象，這些會給水泥混凝土路面的整體性帶來影響，下面通過建立路基路面的三維限元模型來對路面設計的具體問題進行分析[1]。對路面面層的厚度、水泥混凝土路面基層超寬尺寸等進行綜合性研究分析，采用的混凝土材料規格如表1。

表1　水泥混凝土路面材料與結構參數表

對于混凝土路面的相關設計我們采用正交試驗的方法進行，對混凝土路面的相關參數進行設計組合，表2是混凝土路面結構的正交試驗分析

表2　水泥混凝土路面結構的正交試驗的考察因素和水平位置

對表2中水泥混凝土的結構參數進行組合分析和方差分析可知：在顯著水平為0.06的條件下，對板底進行彎拉應力試驗的指標進行方差分析時，只有路基模量具有顯著性，對路基工作區的深度進行方差分析時，只有面板厚度具有顯著性[2]。因此，上述六個考察因素只有面板厚度和路基模量對路基應力具有顯著的影響。所以在具體設計是應重點考慮面板厚度和路基模量這兩個指標，其他四個指標的考慮可適當減少。

2　路基工程的變形協調性研究

路基路面是公路的重要組成部分，在公路設計中我國的軟土地基公路工程起步較早，路面施工建設主要以設計施工方法、離心試驗模型以及三維限元模型為依據進行設計分析，目前關于路基工程的變形協調性研究主要包括新舊路基結合拼接技術研究和工程路基處理方法研究。加強新舊路基的結合度，保證路基銜接不出現裂縫，使新舊路基成為一個整體，確保路面工程施工質量，對減少路基路面出現變形情況的發生具有重要意義。做好新舊路基結合工作，必須把握以下拼接技術：邊坡削坡和臺階開挖技術、土工合成材料應用技術、壓實度控制技術以及新路填筑技術等[3]。其中開挖臺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，土工合成材料應用技術是針對路面加寬部分而言，該技術的應用是為了使加寬部分和原有路面有效的銜接結合成為一個整體，從而減少新舊路堤厚度不均勻以及路面開裂的現象出現。壓實度控制技術和新路填筑技術也是為了減少因新舊路面沒有充分銜接而導致路基沉降、路面開裂的情況。

總之，路基路面變形不協調大多是由于新舊路基的不良結合引起的，因此，在水泥混凝土設計中要加強新舊路基結合部的處理措施，采取有效的工程技術措施來減小路面路基變形不協調的問題。

3　路基狀況分析

以湖北省武漢市某一交通要道為例，對該交通要道的路基狀況進行分析，采用鉆孔測量的方法對該路段的路基狀況進行調查分析，測試鉆孔總數為152孔，其中北半副和南半副各76孔。利用檢測數據對該路段的土質變化和含水量變化進行分析。表3是分析調查表。

根據表3調查結果結合現場土樣分析，可將該檢測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為沙質粘土；K189～K199為含砂低液限粉土（如表4）。

根據對現場調查可知，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。將測試結果與上述原始資料進行對比研究，可以發現，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，路面容易出現沉陷、裂縫等現象[4]。因而，可以對路基進行翻修和加固來提升路基的承載能力。

表3　土質原始資料調查表

表4　路基含水量統計表

4　結論

根據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構設計中，要適當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，從而來增加公路的使用壽命[5]。在公路擴寬建設中要確保新舊路基的完美銜接，減少路面縫隙的產生，使新舊路基連成一個整體。

5　結束語

我國水泥混凝土路面的路面路基問題始終存在，公路設計和施工人員要不斷對路基施工技術進行研究探索，才能解決路面路基變形不協調等問題。本文通過采用正交試驗方法對水泥混凝土路面路基等問題進行研究，希望對提高混凝土路面路基協調變形的方法提供借鑒作用。

[1]董城，岳志平，李志勇，冷伍明.基于路基路面協調變形的路基回彈模量設計[J].公路交通科技，2012，01：38～42+69.

[2]董城，鄭祖恩，李志勇，高瓊.基于路基路面協調變形的水泥混凝土路面設計研究[J].公路工程，2012，05：130～134.

[3]裴偉民，王靜，葉政權.水泥混凝土路面在路基路面協調變形中的設計方法[J].江西建材，2015，02：173～174.

[4]廉向東.濕熱地區水泥混凝土路面基層性能評價與路面結構協調設計[D].長安大學，2012：566～569.

[5]陳曉燕.基于路基強度衰減條件下的路面結構力學分析及典型結構的推薦[D].山東大學，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，從事道路橋梁設計工作。

李漢鋒（1989-），男，湖北武漢人，助理工程師，本科，從事道路橋梁設計工作。