绵阳市城市道路粉土路基换填深度计算与探讨.docVIP

绵阳市城市道路粉土路基换填深度计算与探讨 　　【摘 要】根据绵阳市近几年市政道路设计与建设经验，道路工程中有一半以上的变更涉及路基粉土换填处理，这部分造价往往占到工程总投资的5%～10%，稍有不慎就有可能突破工程预备费用，因此在设计及后期现场服务中根据地质勘查报告，合理计算出粉土路基换填处理厚度，不仅能保证路面强度与稳定性，而且能控制工程造价。 　　【关键词】粉土；路基换填；换填深度 　　绵阳市根据《公路自然区划标准》为V2区（即四川盆地中湿区），该区域粉土粉粒含量高，虽该区域日降水量小，但持续期长，渗透量大，往往粉土路基呈中湿～过湿状态，路基强度低，做路基持力层一般需进行换填处理，根据当地实际情况，级配较好的天然砂砾石是换填处理粉土路基的良好材料，但其造价也达到70～100元/m?，往往是控制路基工程造价的重要因素，因此合理确定粉土路基的换填深度不仅是路面强度与稳定性的保证，而且能控制工程造价。 　　一、工程概况 　　已知绵阳市某工业园区城市次干道，其车行道结构层为4cm厚细粒式改性沥青混凝土AC-13C面层（抗压回弹模量1200Mpa）+6cm厚中粒式沥青混凝土AC-16C底面层（抗压回弹模量1100Mpa）+36cm厚水泥稳定碎石基层（抗压回弹模量1400Mpa）+25cm厚级配砂砾石底基层（抗压回弹模量150Mpa），共厚71cm，顶面控制弯沉28（1/100mm），其下卧土基层为粉土，平均含水量W（——）=24.5%，液限Wy=33.3%，塑限Wp=18.6%，土容重γ=19.3KN/m3，道路路面基本与两侧地面平齐（即填土高度为0），现根据上述条件，计算路基换填深度。 　　二、换填深度的计算 　　1、根据路面结构设计软件HDPS计算，道路土基顶面控制弯沉需达到l0=310（1/ 100mm）=0.31cm。 　　2、按BZZ-100检测荷载反推路基顶面抗压回弹模量E0： 　　E0=2pδ（1-μ2）×0.712/ l0 （1） 　　式中：p——BZZ-100检测荷载后轴轮压，p=0.7Mpa； 　　δ——BZZ-100检测荷载换算成触地当量圆半径，双圆模式，δ=10.65cm； 　　μ——土基泊松系数，取μ=0.25； 　　代入上式： 　　E0=2*0.7*10.65*（1-0.252）*0.712/0.31=32.1Mpa。 　　3、根据地勘资料估计粉土顶面抗压回弹模量值E0‘： 　　路基土的回弹模??值一般采用承载板检测试验或弯沉测定得到的荷载——弯沉关系确定，但在路基尚未修建的情况下，无法进行上述试验，往往通过经验方法来估定，根据大量试验，路基土在最不利季节的回弹模量可通过土的相对含水量（土的平均含水量W（——）/土的液限Wy）通过下表内插求得。 　　表1：粉土路基回弹模量E0建议值（Mpa） 　　本例W（——）/Wy=24.5/33.3=0.74，查上表预估土基顶面抗压回弹模量E0‘=19Mpa，小于结构层要求的E0=32.1Mpa，故需对路基进行加固处理，或加厚路面结构层中级配砂砾石底基层厚度（其原理是一致的）。 　　处理方式为换填天然砂砾石，天然砂砾石抗压回弹模量E=130Kpa。 　　4、路基工作区分析法确定换填厚度： 　　1）、路基工作区深度的计算： 　　路基工作区深度Z按下式计算： 　　Z=（P/2nγ）1/3 （2） 　　式中：P——BZZ-100车轮荷载，P=100KN； 　　n——与道路等级有关的系数，二级及二级以下公路取0.2，一级及一级以上公路取0.1，本道路为城市次干路，偏安全取0.1； 　　γ——土的容重，根据地勘报告，γ=19.3KN/m3； 　　代入上式： 　　Z=[100/（2×0.1×19.3）]1/3=2.96m=296cm； 　　2）、路面结构层厚度换算成路基土等代厚度Hi： 　　按下式计算： 　　H= hi×（Ei/E0）1/2.5 （3） 　　式中：hi——路面第i层结构厚度； 　　Ei——路面第i层结构顶面抗压回弹模量（Mpa）； 　　E0——根据计算求得路基土顶面需要达到的抗压回弹模量，根据前述计算取32.1Kpa； 　　代入上式： 　　H=4×（1200/32.1）1/2.5+6×（1100/32.1）1/2.5+36×（1400/32.1）1/2.5+25×（150/32.1）1/2.5 　　=17+24.7+163+46.3 　　=251（cm）； 　　3）、1cm换填砂砾石换算成路基土等代厚度Δhz： 　　按式（3）计算，取换填砂砾石顶面抗压回弹模量Ei=130Mpa； 　　Δhz=（130/32.1）1/2.5=1.75（cm）； 　　4）换填砂砾石厚度hz： 　　道