沥青路面路基工作区深度研究

于汐

大连力和公路工程有限公司 辽宁大连 116000

随着我国高速公路从城市向山区延伸，本着因地制宜、就地取材的原则，在其修筑过程中产生的大量土石混合料也会得到大量利用。然而，土石混合料为不同级配、岩性土性差距较大的土与石混合而成，由此铺筑的土石混填路基的力学响应及使用性能均表现出一些独有的性质。

1 车辆荷载作用下路基应力的变化过程

假设车辆荷载P在t时刻作用在a点，荷载对路基的最大影响范围是半径为R的圆，荷载沿随机运动曲线从a移动到d，路基土和沥青层的自重主应力方向。1保持不变，车辆荷载的主应力6，的方向和大小时刻变化着，如图1所示。其中，路基土和沥青层的自重应力只随深度增加，水平方向保持不变。车辆荷载产生的动应力随深度增加而减小，同时应力状况在水平方向也在变化：竖向和水平压应力在车轮下部最大，向外逐渐减小，在荷载影响边缘为。；而剪切应力在车轮下部为0，在轮载外某距离处达到最大，然后逐渐减小，在荷载影响边缘为0，其应力变化过程见图2。

图1 何在影响区域

图2 车辆何在应力变化

因此，车辆经过时荷载影响范围内的路基土和沥青层都经历了主应力方向的转动，路基土和沥青层内不同位置的自重应力和动应力组合成的主应力大小都在持续发生变化。

2 路基工作区深度的确定方法

路基工作区为车辆荷载应力对路基的影响不可忽略的深度范围。在某一深度内，当车辆荷载的附加应力和路基本身自重应力相比极小，可以忽略荷载附加应力对路基的影响，即可判定此深度范围为路基工作区。目前，沥青路面公路的路基工作区深度判定依据主要有3种：（1）在路基范围内的某一深度处，附加应变与自重应变或附加应力与自重应力的比值小于0.1-0.2，则该深度范围为路基工作区深度；（2）在路基范围内某一深度处，由车轮荷载引起的路基土轴向应力不大于路基土的屈服强度；（3）以路基范围内某一深度处，附加动应力或附加动应变的绝对值作为标准。考察国内外已有研究，判定依据（1）较为简洁有效。因此，本文以附加应力与自重应力之比小于0.1的路基范围作为路基工作区深度的评判标准。

3 工程实例

3.1 工程地质简介

浙江省金华市境内某新建高速公路，K8+475-K12+085段位于低山丘陵区，当地山体下方内侧的上层土主要为碎块石混砂性土，外侧多为漂石与卵石。下伏基岩为石英砂岩夹灰岩。典型地质剖面，见图3。

图3 典型地质剖面

3.2 工程材料参数与路面结构形式

该段高速公路施工现场取得的土石混合料外观呈暗红色，曲率系数及不均匀系数都在合理的变化范围之内，级配良好。

3.3 不同交通荷载取值

目前，我国规范规定在沥青混凝土路面设计中，标准轴载为单轴双轮100kN，不同重量的轴载需要等效换算成标准轴载，轴载换算上限为130kN。然而目前我国公路上严重超载车辆屡见不鲜，甚至超载200%的情况也时有发生。为研究不同交通荷载对高速公路土石混填路基工作区深度的影响，本文分析了4种不同轴载作用下土石混填路基工作区深度的变化规律。

3.4 不同土质路基土的参数取值

本文选取砂土路基、黏土路基与土石混填路基作比较，研究不同种类的路基土及不同土石比的土石混合料对高速公路路基工作区深度的影响。对施工现场取回的土石混合料经实验室调整土石比后，分别按70∶30，50∶50，30∶70的土石比振动成型试件，每个土石比下成型一组5个试件，并测定其CB R值，重度，最优含水率与最大干密度，得到的试验数据，见表6。对于已得的土石比分别为70∶30，50∶50，30∶70的土石混合料，采用强度仪法测定其回弹模量。

4 分析结果及讨论

不同路基填土材料影响分析。以前述高速公路为研究对象，改变路基填土材料及其相关参数，分析不同路基填土材料对高速公路土石混填路基工作区深度的影响。位于路基顶面以下，砂土路基、黏土路基和不同土石比的土石混填路基在标准轴载的作用下，附加应力与自重应力的比值在不同路基深度的变化曲线，见图4。

图4 不同路基填料附加应力与自重应力比值与路基工作区深度变化曲线

5 结语

轴载越大，高速公路土石混填路基工作区的深度越大。两者呈线性关系。对于标准轴载，现行规范给出的路基工作区深度范围是合理的。但对于重载交通现行规范给出的范围已经不能适应目前工程要求。