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关于级配碎石应用于底基层与路基之间的建议

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路基(土基)与半刚性底基层之间设置级配碎石层的建议

级配碎石具有抗反射裂缝、改善路基承载力、减小路基差异沉降、扩散弯沉能量、耗散振动能量、增强排水隔水功能等作用,尤其在潮湿多雨区域,级配碎石的作用更加明显。

目前路基损坏的主要原因一是由于路面渗水而使路基土侧向移动;二是基层承载力不均匀下沉;三是路基土与基层承载力不足而造成过大的变形。有关资料认为这些损坏都与路基和路面各层材料压实度和抗剪强度不足有关。国内外公路设计中提高路基承载力的方法包括设置级配碎石垫层,以提高路基承载力。

一、级配碎石层对潮湿多雨地区路基承载力的改善 随着雨水的浸泡,路基模量逐渐降低,路基顶面压应变、路表弯沉和底基层层底拉应力均增大。路基顶面加铺级配碎石层后,可以明显降低路基顶面压应变、路表弯沉及层底弯拉应力,路基强度提高后,将显著改善路面结构基层受力特性,延长其疲劳寿命,有利于保证路面结构的整体使用寿命。因此,对于潮湿多雨地区、难以压实(承载力较低)的路床,增加级配碎石过度层可非常有效地增大路床顶面的承载力。

二、厚级配碎石层对潮湿多雨地区沥青路面受力状态及长期性能的改善

级配碎石层的模量介于底基层与路基之间,增加级配碎石层可以明显缓解底基层与路基模量相差较大而在路基上产生较大的应力。随着级配碎石层厚度的增加,路床的整体模量得到大幅

度的提高,沥青路面的路基顶面压应变、路表弯沉、基层层底拉应力和底基层层底拉应力均呈现减小的趋势。级配碎石层对路基顶面压应变影响较大,对基层层底拉应力影响较小,对底基层层底拉应力影响较大。

当在潮湿多雨季节,如果底基层厚度为360mm,路基模量大于20MPa时,不需要对路基进行处理。路基模量为降到15MPa时,随着对级配碎石级配骨架结构的优化, 级配碎石层厚度可适当减小;当路基的模量在潮湿多雨地区模量进一步下降时,级配碎石层厚度仍需继续增加,最终级配碎石层厚度需通过路面承载能力计算确定。

三、增加级配碎石层可改善路基的差异沉降

增加级配碎石层,可以明显提高路基强度、长期承载力及其承载能力的均匀分布。在潮湿多雨季节,路基不同土质模量下降不均,增加级配碎石层可明显降低路面的差异沉降,保证路面整体强度及路面的平整度。尤其用较厚级配碎石层缓冲与解决新旧路基之间、不同土质变换填筑的差异沉降,消除上部板体性结构层的脱空、波浪现象及其引发的脱空碎板等破坏现象。

四、增加级配碎石层可起到阻水、排水的作用,防止水分软化、冻胀路基

设置级配碎石层增加了路面底部的排水能力,可以排除板体性结构层底部自动生成的冷凝水,以防止冷凝水软化土路基;同时,级配碎石层切断了土路基毛细管通道,具有缓解局部冰晶体冻胀压力、防止路面结构冻胀的作用。

五、增加级配碎石层可隔离振动,保护路基的不均匀沉降

在重车及超重车高速行驶的振动作用下,土路基传递振动能量的过程中,级配碎石层可以耗散振动能量,使土路基不会在反复振动作用时产生不均匀沉降。行车道部位的土路基将不会形成或减小路床的下沉,从而确保行车道路面结构的长期完好性。

土路基含水量增大造成的路基强度衰减,同时对半刚性基层路面结构的各项力学指标及疲劳寿命均会产生显著影响。在潮湿多雨地区,增加级配碎石层后,路基强度提高明显,将显著改善路面结构基层受力特性,延长其疲劳寿命,有利于保证路面结构的整体使用寿命,减少后期养护次数及养护费用。增加级配碎石层提高路基强度,是延长道路路面结构整体使用寿命的有效手段。

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