城市道路路面设计中的土基回弹模量值
吴祖德
(常州市市政工程设计研究院有限公司)
内容提要在城市道路路面设计中,应综合诸多因素来确定设计的土基回弹模量值。本文介绍土基回弹模量的确定方法,供设计人员参考。
关键词土基回弹模量城市道路
0 前言
我国道路路面设计方法中,路基力学性能参数都就是采用的土基回弹模量,它就是我国路面设计中的重要力学参数,它的确定直接影响到其她参数的选择与结构设计的结果。
本文主要叙述对土基回弹模量的确定及其变化对沥青路面路基工作区的影响分析。
1 设计土基回弹模量确定因素分析
1、1 首先就是根据规范要求,不能低于要求的设计值
1.1.1《城镇道路路面设计规范》(CJJ169-2012)
注:要求路床应处于干燥或中湿状态。
1.1.2《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)
表2 路床顶面的综合回弹模量值
1.1.3《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)
表3 路基顶面回弹模量(MPa)
1、2 根据设计工程所在地区所处自然区划查表法估计土基回弹模量参考值
如江苏省在自然区划Ⅳ1、Ⅳ1a,摘录列于表5中:
注:当采用重型击实标准时,路基回弹模量设计值可较表列数值提高20%～35%。
经整理后见下表:
表6 江苏省不同干湿状态下的土基回弹模量值
3 潮湿
0、95＞
c
W≥0、
80
21、5～27、
75
0、90＞
c
W≥0、
75
18、0～26、5
4 过湿
c
W＜0、80 (≤15)
c
W＜0、75 (≤15)
注:1)
c
W为土的平均稠度值;2)过湿状态的回弹模量就是推算值(图1)。
图1 过湿状态的回弹模量就是推算值
1、3 由于城市道路的路床顶面的80cm范围大部分接近于地下水位,路基土均处于过湿状态,路基土的土基回弹模量均为15MPa左右,不能作为设计所用的土基回弹模量值,均要经过处理后,才能达到设计采用值,并结合路床土在路基工作区范围,要求达到规定的压实度要求,一般采用翻挖回填压实,采用6%石灰土处理。
对土基进行处理时,处于过湿状态假定E0=15MPa,当用20～100cm6%石灰土处理时,经计算得出处理层顶面的弯沉值,再经换算成顶面的土基回弹模量值,见下表:
序号原土基回
弹模量值
(MPa)
加20cm6%石
灰土层后顶
面计算弯沉
值
(mm)
顶面弯沉值换算成回
弹模量值(MPa)
L0=9308 E0-0、938
(季节影响系数常州
地区采用为1、4)
对6%灰土处
理因无严格
强度控制要
求考虑施工
因素,给予折
减系数
设计取用
E0
(MPa)
顶面设计
弯沉值
(mm)
1 15 3、43 24 1、09 2
2 3、74
2 22 2、70 31 1、19 26 3、20
3 26 2、42 35 1、17 30 2、79
4 30 2、20 39 1、1
5 34 2、48
5 34 2、03 42 1、05 40 2、13
表8常州地区各种设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度表
设计的土基回弹量
E0(MPa)
6%灰土处理地基厚度
干燥中湿潮湿过湿
40(顶面弯沉2.13mm) ≥20 ≥60 ≥80 ≥100
34(顶面弯沉2.48mm) —≥40 ≥60 ≥80
30(顶面弯沉2.79mm) ——≥40 ≥60
26(顶面弯沉3.20mm) ——≥20 ≥40
已经满足于《城镇道路路面设计规范》(CJJ169-2012)的要求,不应小于30MPa与不应小于20MPa的要求。我们注意到随着设计路基土基回弹模量的提高,在满足同样设计累计标准轴载次数时,路面结构厚度可以减薄,或者就是同样的路面结构厚度时,可提高设计累计标准轴载次数值。
当提高土基回弹模量设计值后,不增加路面厚度,就可以提高较多的设计累计标准轴次值。
1、4 为适应对设计的土基回弹模量值的提高,可采用8%的石灰土处理土基,对土基进行处理时,处于过湿状态假定E0=15MPa,当用20～100cm6%石灰土处理时,经计算得出处理层顶面的弯沉值,再经换算成顶面的土基回弹模量值。
表11常州地区各种设计土基回弹模量值的8%石灰土处理厚度表
所以可以采用类似的方法,保证达到设计要求的土基回弹模量时,又能满足路基工作区深度范围压
实要求。
2 土基回弹模量值的提高与路基工作区深度的关系
2、1路面结构厚度不变,土基回弹模量值增加,增加设计交通量标准累计轴次值,同时路基工作区深度增加:
举例1:城市快速路的沥青路面结构如下: 4cm SMA-13 5cm AC-20C 7cm AC-25C
40cm 水泥稳定碎石 20cm 10%石灰土
E 0=34、40、50、60、70、75、80、90、100MPa
4cm SMA-13 6cm AC-20C 8cm AC-25C
36cm 水泥稳定碎石 20cm 低标水泥稳定碎石
E 0=34、40、50、60、70、75、80、90、
100MPa
2、2 当土基回弹模量值不变,在提高设计交通量标准累计轴次值时,路面结构的厚度需要增加,此时,会使提高设计交通量标准累计轴次值的路基工作区深度减少。
表14 相同的土基回弹模量,提高设计累计标准轴次时,需增加路面结构的厚度时的路基工作区深度减
2、3 为适应相同的设计交通量标准累计轴次值时,当提高土基回弹模量值的同时,可减少路面的结构厚度,但都会使路基工作区深度加深。