基于改扩建工程的旧路路基湿度变化规律研究

张晓萌，姚 望，徐希忠，闫翔鹏，倪广聪，陈婷婷，张正超

（1.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031；2.山东高速股份有限公司，山东 济南 250014；3.顿河国立技术大学，俄罗斯 罗斯托夫 344022）

引言

高速公路改扩建工程中，路基湿度对道路承载力和耐久性具有重要影响，旧路路基湿度状态直接影响着旧路加铺与新旧路基变形协调效果。旧路在服役过程中，路基受地下水位、路基外水分横向渗透和路表水垂直下渗，以及路基内部水分迁移的影响，路基含水率会发生着周期性的季节性变化。而含水率的变化对路基的强度、刚度和稳定性有重要影响。《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）中提出，道路服役后受自然环境条件和地下水的影响，路基会发生水分迁移和湿度重分布，并逐渐达到相及稳定的平衡湿度状态［1-4］，不同湿度状态下的路基强度和回弹模量，会影响路基的湿度及其工作状态。《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）都要求对路基回弹模量指标进行湿度修正，以保证路面结构设计的可靠性［5-7］。因此，准确获取旧路路基的湿度状态，揭示路基湿度的变化规律与机理，得到路基承载能力的衰减趋势，不仅对旧路路基的科学评价与合理利用具有重要意义，也对新建路基的设计与施工控制具有指导作用［8-10］。

通过对高速公路改扩建工程全线旧路路基现场取样与实测含水率、液塑限，分析了服役多年的高速公路路基含水率随路基高度和路线长度的空间分布规律，进一步通过计算路基的天然稠度，获取了路基土稠度在深度方向上的分布情况，最后得到了旧路路基的湿度状态，为高速公路改扩建工程旧路的加铺与新旧路基的协调提供技术支撑。

1 试验方法

旧路路基土的取样位置为济青高速公路改扩建工程旧路硬路肩处，其中济青高速公路旧路已服役运营20 a，具有显著的代表性。在旧路全线不同桩号、不同深度位置分别钻取土样。取土深度分别为路基顶面以下0.3 m、0.8 m、1.5 m、2.4 m、3.0 m，且3.0 m 以下每1 m 为1 个取样点。取得的土样迅速密封并进行室内土的含水率、液塑限等试验，试验按照《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）中T 0103—2019 和T 0118—2007 规定的试验方法，分别测定所有土样的含水率、液限、塑性指数等，并根据公式（1）计算土样的天然稠度。

式中：W—土的含水率，%；WL—土的液限，%；Ip—土的塑性指数，%；Wc—天然稠度。

2 旧路路基湿度状态与分析

旧路全线不同深度路基土含水率的分布情况及其所占比例，见图1。

图1 旧路不同深度路基土含水率分布及所占比例

不同测点土样的含水率、液限、塑性指数以及计算得到的天然稠度结果，见表1。

表1 旧路路基土试验结果

由图1 可知，旧路路基在不同深度下的路基土含水率基本分布在10%～25%的范围内，且路基土含水率基本不随路基的深度变化而变化。路基土含水率最高为46%，最低为11%。全线旧路所占比例最高的路基土含水率为17%，占比达到14%，而含水率低于10%和高于25%的点总共占比15%，在含水率10%～25%区间内占比可以达到85%。进一步在旧路硬路肩路床位置取土样，测定了旧路上、下路床的含水率，结果见表2。

表2 旧路路床含水率

检测结果显示，旧路上路床的黏土含水率为13.6%，下路床风化砂为11.8%，两者均处于不同深度路基含水率范围内，印证了旧路路基的含水率分布状态。

图2 为旧路路基土计算所得天然稠度的分布情况，由试验结果可以得到，旧路路基土的天然稠度基本分布在0.8～1.4 之间，按照土的干湿判定标准，济青高速旧路路基土基本保持在中湿或干燥状态。

图2 旧路路基土天然稠度分布

3 结语

（1）旧路路基在不同深度下的路基土含水率基本分布在10%～25%的范围内，且路基土含水率基本不随路基的深度变化而变化。（2）路基土含水率最高为46%，最低为11%。全线旧路所占比例最高的路基土含水率为17%，占比达到14%，而含水率低于10%和高于25%的点总共占比15%，在含水率10%～25%区间内占比可以达到85%。（3）旧路路基土的天然稠度基本分布在0.8～1.4 之间，旧路路基土基本保持在中湿或干燥状态。