路基处治土回弹模量的预估方法

郭庆华

（湖北交通职业技术学院，湖北 武汉 430079）

路面设计工作中的一项重要内容是掌握路基土的力学特征并能切实地估计出路基处治土的回弹模量。而对于路基处治土的回弹模量来说，湿度是其主要的影响因素。长期以来，有众多学者在路基处治土的回弹模量的湿度方面进行了相关的研究，结果显示：对于路基土来说，不同地区有不同的特点，但总体上呈现出一种季节性变化的特征。影响其变化的因素除了不同地区不同的气候特征、地下水位之外，还与路基土的性质有着密切的联系。由于影响路基土湿度变化的因素复杂多变，通过传统的方法是不能够准确进行测量的，因此，只能由专业人员采取埋设土张力计的方法进行测量，以获得路基土湿度变化的准确数据。

1 路基处治土回弹模量的含义

路基处治土回弹模量，主要是指道路表面或者是建筑物在压力荷载的作用下产生一定的应力，这个应力会与其相对的回弹应变发生相应的作用从而产生一定的比值。这也表示在弹性变形内的土基经过垂直荷载的作用，会发生一定程度的抵抗和竖向变形。对垂直荷载来说，如果其数值为确定的，那么在相应的情况下，垂直尾翼越小就说明土基回弹的模量值越大；而对于竖直位移来说，如果其数值是确定的，那么在相应的情况下，土基承受的荷载作用越大就表示回弹模量值越大。综上所述，路基处治土回弹模量就是表示土基抗压程度的显著标志。

2 汉洪高速的路基处治土回弹模量预估

2.1 汉洪高速的现状

湖北省武汉市内共有八条快速出口干道，汉洪高速公路作为这八条快速出口干道中的西南方向通道，对于武汉市的公路运输和经济发展有着极其重要的意义。汉洪高速公路全长49km，共计投入24.26亿元修建而成。汉洪高速公路以武汉市经济开发区为起点，途经武汉市经济开发区、蔡甸区、汉南区，与汉荆一级公路相连，并与湖北省即将兴建的洪湖到监利的高速公路相通。汉洪高速公路中的沌口梅子路到军山互通双向六车道的距离为9.18km，是武汉市重要的西南出口，具有重要的地理位置优势，不论在湖北省的道路建设上还是经济建设上都具有十分重要且特别的意义。武汉城区到洪湖的路程为190km，在汉洪公路没有修建之前，开车需要3个小时的时间。汉洪高速公路修建之后，市民可以从汉口城区出发，经江城大桥—汉洪高速公路—东荆河大桥，最终到达洪湖，这样大大缩短了路程，节省了时间。因此，对于它的建设工作，湖北省政府和建设部门给予了其应有的重视，从设计到选材都注入了强大的人力、物力支持。由于此条公路在长江沿岸，此地区地理位置特殊且土资源严重匮乏，虽然靠近海边却没有码头的便利运输优势，这就造成了在材料选择和运输方面需要投入更多的成本。经过专家学者的实地考察和分析之后，发现长江口的细砂不仅具有沉降均匀、稳定性强的优点，水利和季节对其影响也是很小的。因此在此条道路的建设上决定选择使用长江口细砂作为道路的路堤填充材料。

因为此前的公路建设中利用细砂作为道路的立体填充材料的情况十分少见，而且使用细砂还很容易造成道路建成之后强度不够甚至发生变形，所以一般都在细砂道路之上再铺上一层细细的处治土。长江地区细砂丰富且质量较好，因此在此项工程之中，将采用水泥混合物与细砂相结合的方法进行道路填充。但是之前对于这两种材料混合使用的研究相对较少，因此需要对混合料室内回弹模量进行相关的试验分析，来论证此方法的可行性。

2.2 研究方法

需要根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）对路基处治土回弹模量进行相关的试验，具体的步骤分为以下几点。

（1）选取合适的路段进行选材

在试验中选择的路基土是褐黄色的粉状黏土，具有强烈的可塑性和软塑性。对于试验设备也要选择96%、98%和100%试件压实度的，具体来说，上路床路槽以下深度为0～0.3m，应该选择压实度≥96%的试件；下路床路槽以下深度为0.3～0.8m，也应该选择压实度≥96%的试件；对于路槽以下深度为0.8～1.5m的上路堤，应该选择压实度≥94%的试件；下路堤路槽以下深度为1.5m以下的，在选择试件时应该选择那些压实度超过93%的。在进行试件的水泥含量设计时，要尤其注意，当样品的水泥含量为3%时，它所对应的试件中的含水量应该为10%，以此类推，当试件中的水泥含量达到25%的时候，其对应的试件设计含水量就应该达到18%。

（2）试件养生

根据试件和试验的不同，养生的时间也不尽相同。作为工地控制的试验，一般的完整养生期为7d。养生期间对于温度的控制也是十分重要的，北方地区应该控制在20～22℃之间，南方的温度也应该控制在25～27℃之间，这样才能达到最好的养生效果。在进行该试验的时候，要选择两种试件，一个是养生7d的试件，另一个就是养生28d的试件。通常都应该在养生的最后一天将试件放入温水中浸泡，取出之后就可以进行试验了。

（3）进行反复逐级加载卸载

在进行此类试验的时候，一般都会选择0.2MPa作为加载板上的计算单位，因为用这个选定值进行试验能够得到加荷载为1.5kN的计算结果。在实际的试验中，一般都是荷载值比预定值要高出一个等级。当第一级荷载进行1min之后，试验人员记录仪器电子显示屏上的数字和位移，然后将荷载卸去，恢复试件的本来状态。试件荷载卸除完毕在30s内稳定，之后试验人员应该再一次记录好电子显示屏上的位移读数和压力值。按照这个步骤进行反复5次的加载卸载，然后再进行数据的记录和分析整理。

2.3 结果分析

上述试验从水泥含量、压实力度和龄期3个方面分析水泥砂对回弹模量产生的影响。但是，由于每个试件最后都在温水中进行了长达一天的浸泡，因此要去掉此次试验中含水量的影响因素，按照试验结果显示出的水泥砂的最佳标准来进行调配。如果选取压实度为96%的试验试样进行对比分析，水泥含量为3%的水泥砂在7d的时候，其水泥砂回弹模量为75.57MPa，而相同含量的水泥砂在经过28d的养生作用之后，水泥砂回弹模量就会达到115.95MPa。由此可以得出结论：随着水泥砂含量的不断增大，回弹模量的变化幅度也会增大。并且养生时间为28d的回弹量要远远超过养生时间为7d的回弹量。这就是回弹模量与水泥砂含量及其龄期之间的关系。

如果选取水泥砂含量分别为4%和5%的两种不同浓度的水泥砂来进行对比，进而指出压实度和回弹模量之间的关系，也不难发现，在选取压实度同样为96%的水泥砂进行试验的时候，水泥含量为4%的水泥砂回弹模量为75.57MPa，而水泥含量为5%的水泥砂回弹模量则会达到115.95MPa；如果选择浓度为98%水泥砂进行试验，水泥含量为4%的水泥砂回弹模量为56.9MPa，而水泥含量为5%的水泥砂回弹模量则会达到110.83MPa。根据上述数据显示，回弹模量伴随着压实度的加大而加大。而反复进行试验，就是为了找到发生此类现象的主要原因和对策。但是此类现象在浓度分别为96%和98%的水泥砂中没有出现，是因为试样本身的材料较少且压实程度相对较低，这也是水泥浆流失较少的主要原因。

3 结语

通过上述试验分析表明，不考虑水泥浆的流失因素，路基处治土回弹模量是随着压实度的不断增加而不断加大的。龄期较长的水泥砂回弹模量比龄期较短的水泥砂回弹模量要高出很多，压实度高的水泥砂回弹模量也高于压实度低的水泥砂回弹模量。

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