水泥混凝土在路基路面协调变形中的设计方法

艾军　李汉锋

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉430010）

水泥混凝土在路基路面协调变形中的设计方法

艾军李汉锋

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉430010）

随着经济的发展，我国公路交通建设发展越来越迅速，公路交通对公路路面质量提出了更高的要求，通过不断改善道路施工建设质量使我国道路建设取得了一些成就，然而在现实生活中，还是经常可以看到路面不平整、道路路基路面变形等情况，由于我国大多数公路建设都采用水泥混凝土材料，因而要针对水泥混凝土在路基路面中的应用做具体分析。本文分析路面路基的结构模型，简述路基路面变形协调性研究的内容，结合实例分析混凝土在路基路面协调变形中的设计方法。

水泥混泥土；路基路面；变形协调性；实验设计

随着我国城市化进程的加快，道路交通压力越来越大，尤其是城市交通对路面的使用性能考验更大，要求更高，对于路基工作区的考察也越来越严格，在路基工作区的土质情况决定着水泥混凝土路面结构的整体性能，因此加强路基设计在整个施工过程中显得至关重要。由于水泥混凝土路面厚度和路基回弹模量不同会给路面的整体性能带来影响，因此在水泥混凝土路面设计中要将路面厚度和路基回弹模量设计作为设计的重点工作，并结合地区实际情况进行分析。

1　路基路面的三维限元模型分析

路基工作区的深度影响路面的整体结构，新旧路基衔接时会存在路面接缝的现象，这些会给水泥混凝土路面的整体性带来影响，下面通过建立路基路面的三维限元模型来对路面设计的具体问题进行分析[1]。对路面面层的厚度、水泥混凝土路面基层超宽尺寸等进行综合性研究分析，采用的混凝土材料规格如表1。

表1　水泥混凝土路面材料与结构参数表

对于混凝土路面的相关设计我们采用正交试验的方法进行，对混凝土路面的相关参数进行设计组合，表2是混凝土路面结构的正交试验分析

表2　水泥混凝土路面结构的正交试验的考察因素和水平位置

对表2中水泥混凝土的结构参数进行组合分析和方差分析可知：在显著水平为0.06的条件下，对板底进行弯拉应力试验的指标进行方差分析时，只有路基模量具有显著性，对路基工作区的深度进行方差分析时，只有面板厚度具有显著性[2]。因此，上述六个考察因素只有面板厚度和路基模量对路基应力具有显著的影响。所以在具体设计是应重点考虑面板厚度和路基模量这两个指标，其他四个指标的考虑可适当减少。

2　路基工程的变形协调性研究

路基路面是公路的重要组成部分，在公路设计中我国的软土地基公路工程起步较早，路面施工建设主要以设计施工方法、离心试验模型以及三维限元模型为依据进行设计分析，目前关于路基工程的变形协调性研究主要包括新旧路基结合拼接技术研究和工程路基处理方法研究。加强新旧路基的结合度，保证路基衔接不出现裂缝，使新旧路基成为一个整体，确保路面工程施工质量，对减少路基路面出现变形情况的发生具有重要意义。做好新旧路基结合工作，必须把握以下拼接技术：边坡削坡和台阶开挖技术、土工合成材料应用技术、压实度控制技术以及新路填筑技术等[3]。其中开挖台阶是为了增加新旧路基之间的接触面积，确保拼接部位不留缝隙的有效衔接，土工合成材料应用技术是针对路面加宽部分而言，该技术的应用是为了使加宽部分和原有路面有效的衔接结合成为一个整体，从而减少新旧路堤厚度不均匀以及路面开裂的现象出现。压实度控制技术和新路填筑技术也是为了减少因新旧路面没有充分衔接而导致路基沉降、路面开裂的情况。

总之，路基路面变形不协调大多是由于新旧路基的不良结合引起的，因此，在水泥混凝土设计中要加强新旧路基结合部的处理措施，采取有效的工程技术措施来减小路面路基变形不协调的问题。

3　路基状况分析

以湖北省武汉市某一交通要道为例，对该交通要道的路基状况进行分析，采用钻孔测量的方法对该路段的路基状况进行调查分析，测试钻孔总数为152孔，其中北半副和南半副各76孔。利用检测数据对该路段的土质变化和含水量变化进行分析。表3是分析调查表。

根据表3调查结果结合现场土样分析，可将该检测路段的路基划分为以下几类：K156～K159为含砂低液限粉土；K159～ K188、K200～K230为沙质粘土；K189～K199为含砂低液限粉土（如表4）。

根据对现场调查可知，该路段的最大干密度在1.85～1.96g/cm3之间，最佳含水量在10.5～13.6%之间。将测试结果与上述原始资料进行对比研究，可以发现，该路段的路基含水量普遍较高，而且0.7m处的含水量往往比1.5m处的含水量要高。一般而言，路基含水量越大路基的承载能力越差，路面容易出现沉陷、裂缝等现象[4]。因而，可以对路基进行翻修和加固来提升路基的承载能力。

表3　土质原始资料调查表

表4　路基含水量统计表

4　结论

根据上述三维限元模型分析可知，在交通压力较大的交通要道的水泥混凝土路面结构设计中，要适当增加水泥混凝土路面的面层厚度和路基弹性模量，一般路面面层厚度控制在26～28cm之间，路基弹性模量控制在40～80MPa之间为宜，从而来增加公路的使用寿命[5]。在公路扩宽建设中要确保新旧路基的完美衔接，减少路面缝隙的产生，使新旧路基连成一个整体。

5　结束语

我国水泥混凝土路面的路面路基问题始终存在，公路设计和施工人员要不断对路基施工技术进行研究探索，才能解决路面路基变形不协调等问题。本文通过采用正交试验方法对水泥混凝土路面路基等问题进行研究，希望对提高混凝土路面路基协调变形的方法提供借鉴作用。

[1]董城，岳志平，李志勇，冷伍明.基于路基路面协调变形的路基回弹模量设计[J].公路交通科技，2012，01：38～42+69.

[2]董城，郑祖恩，李志勇，高琼.基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究[J].公路工程，2012，05：130～134.

[3]裴伟民，王静，叶政权.水泥混凝土路面在路基路面协调变形中的设计方法[J].江西建材，2015，02：173～174.

[4]廉向东.湿热地区水泥混凝土路面基层性能评价与路面结构协调设计[D].长安大学，2012：566～569.

[5]陈晓燕.基于路基强度衰减条件下的路面结构力学分析及典型结构的推荐[D].山东大学，2012：126～127.

U416.216

A

1673-0038（2015）14-0219-02

2015-3-18

艾军（1982-），男，湖北武汉人，工程师，本科，从事道路桥梁设计工作。

李汉锋（1989-），男，湖北武汉人，助理工程师，本科，从事道路桥梁设计工作。