水泥混凝土路面路基不均匀变形问题.doc

浅究水泥混凝土路面路基不均匀变形问题摘要：路基不均匀变形问题，现已逐步成为了影响水泥混凝土路面施工质量高低的关键点所在，路基的不均匀变形不仅会影响道路的美观性，更会增加交路道路事故的发生率，因此加强对该问题的控制工作已刻不容缓。下面本文将对水泥混凝土路面路基不均匀变形的产生原因进行分析，并提出相应的控制措施。关键词：水泥混凝土路面；路基不均匀变形；原因；措施abstract: subgrade inhomogeneous deformation problem, is now gradually becoming a key point where the level of the quality of cement concrete pavement construction, the inhomogeneous deformation of the subgrade will not only affect the appearance of the road, will increase the cross-road of road accidents, so to step up its control has become essential. the following article will cement concrete pavement subgrade causes inhomogeneous deformation analysis and the corresponding control measures.key words: cement concrete pavement; roadbed inhomogeneous deformation; reasons; measures中图分类号：u416文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）07-0020-020导语由于水泥混凝土属于脆性材料，因此在座位路面及路基的施工材料的建设过程中，容易因结构压力和温度变化而产生变形问题，不仅影响着道路交通建设的质量安全性和道路的使用寿命，更严重威胁着交通道路行驶过程中人们的生命财产安全。因此，对水泥混凝土路面路基的不均匀变形问题应给予高度重视，以促进道路建设的社会效益的取得最大的收获。1影响水泥混凝土路面路基产生不均匀变形的原因11地基不均匀沉降软土层路段内的地基受地质条件的影响，其本身的承载能力和抗变形能力较差，在道路使用一段时间内，受到来往车流的荷载压力的影响，逐步导致路面产生不均匀变形的问题。某些路段路基虽不属于软土路基， 但由于位于洼地或河谷部位而长期受水冲蚀导致其内部含水量丰富， 在设计时未对其进行处理或处理不彻底而形成相对的软弱土层， 该土层的存在势必会导致路面不均匀变形。在硅酸盐含量丰富的地区，路基下分布着岩溶洼地或漏斗，由于内部沉积物松软而在车辆荷载的作用下会将沉积物压实， 并产生侧向流动或下陷最终导致路基沉降的生成。1.2新旧路基结合量路基产生沉降变形的有效深度范围内的综合抗变形能力被称为路基的综合刚度， 由于路基刚度与公路桥涵等构筑物刚度存在明显差异， 因此车辆荷载作用下会产生不同的变形量， 最终会导致相互间沉降存在明显差异而将路面破损或虽不产生明显的沉降差异， 但在外力作用下路面结构或路基表层内会由于差异变形的存在而生成不利的附加拉应力或剪应力， 随着该类外力反复循环作用最终会导致路面产生疲劳破坏而生成不均匀变形。 即在路桥交接部位或挖填交界部位或新旧路基结合部位若路基存在纵向或横向综合刚度差异过大则在后期车辆荷载作用下势必引起明显的差异沉降， 而新旧路基结合部位所产生的不均匀变形是地基和路堤沉降以及压缩变形所产生的空间差异在路基顶面的反映， 其来源一般包括新老路基自身的压缩变形、 在新路基作用下所生成的固结沉降以及新旧路基结合部位的强度不足所导致的沿结合面的蠕动或滑移。1.3不均匀冻胀与融沉在季节性冻胀地区， 尤其是冰冻深度较大且路基内粉粒含量较高， 同时地下水位较高的区域， 则在冰冻季节会产生冻胀病害， 冻胀量较小则危害较小， 若冻胀量较大尤其是不均匀冻胀则会导致路基顶面出现凹凸不平的现象。 其机理是在春融季节， 随融化深度增大， 冻土层逐步变为融化状态， 随之会在土体自重下进行融化下沉和压缩变形， 同时春融会增加路基湿度而降低路基的承载力和抗变形能力， 其中承载能力的降低对路面应力变化带来的影响较小， 而抗变形能力的降低则会导致路面弯沉增大， 并会加剧路基塑性形变的累积而导致对上层路面的损坏。1.4自重与轮载作用公路投入运营后路基所产生的压密变形主要是由于填料自重作用下的进一步压实和车辆荷载作用下导致的塑性变形累积所致。 施工中所采用的填料多为路堑挖方以及隧道掘进所产生的废方， 由于该类填料性质存在较大差异而难以有效控制质量， 施工时一般采用分层填筑分层碾压，若填筑层厚度过大则内部小颗粒和软弱物质难以得到压实， 在后期荷载作用下会产生不均匀沉降， 最终导致路面沉陷。 若填料内部分回填料具有膨胀性则路基排水系统出现失效会导致膨胀性填料发生局部隆起而最终导致路面破坏。 总之， 只要施工期间碾压的初始密度小于使用期间所达到的最终密度则其在投运后即会产生压缩变形， 且初始压实密度越小则后期产生的压缩变形越大。2路基不均匀变形的特征及其影响2.1不均匀变形的特征2.1.1 纵向不均匀变形导致纵向不均匀变形的主要原因是沿线土质不同， 主要包括地基土质的不同性质以及厚度等， 同时不同的填料方法也会导致一定的差异， 该类现象在半填半挖的路基形式中以及路桥过渡部位表现尤为明显。2.1.2 横向不均匀变形该类变形主要表现为路基自身沿横向发生不均匀的变化， 后期的车辆荷载会沿路基横向分布而加重路基的横向不均匀变形，尤其在土质较软的区域和高填路堤部位， 在土体自重作用下路基顶面会形成类似盆状的沉降断面。2.2不均匀沉降产生的影响2.2.1 对路面功能的影响路基不均匀沉降会导致路面坡度发生变化进而影响路面排水和行车安全， 由于路基的横向不均匀变形常以盆状断面形式存在， 因此在路面横坡的双向路拱形式中易出现“反坡”现象， 该现象的发生会导致两侧路表水向中心汇聚， 最终导致积水沿中央分隔带下渗最终严重影响路面结构使用性能甚至危及行车安全； 路基纵向不均匀变形在路面主要反映为路面不平整现象， 该现象会在很大程度上影响行车舒适性。2.2.2 对路面结构附加应力的影响路基的不均匀变形实质是对路面结构进行了强迫的边界位移， 过程中由于变形在空间上的不均匀性会直接导致路面在结构上的重分布， 即不均匀变形的结构附加应力直接影响到路面的使用性能和疲劳寿命期限， 而在刚度大、 板体性强的水泥混凝土路面结构较为脆弱的地方， 即通常而言的接缝部位对路面具有较大的强度、 刚度表现最为明显； 同时属于脆性材料的路面对结构层变形具有很弱的适应能力， 一旦路基发生不均匀变形现象则会产生附加应力， 该应力类似于恒载作用于水泥板内而直接影响路面的使用寿命； 另外在土体自重以及车辆荷载的作用下， 水泥路面的疲劳应力会超出其本身的强度而导致路面板断裂， 路基的不同的形变情况导致断裂可能发生在板的顶面或底面， 而当板两侧路基的沉降量超过中心部位的沉降量则会导致附加应力的产生， 该应力会使板顶受到拉力； 而若板中间部位路基沉降量较大则会导致板底受到较大拉力而在底部先生成裂缝。3路基不均匀沉降的控制国内当前水泥混凝土路面设计规范对路基在稳定、 密实、 均值以及对路面结构提供均匀支撑等方面均作出了较为严谨的规定， 但实际应用中路基不均匀变形特征更是在所难免的。 当前人们对水泥混凝土路面路基不均匀变形的控制指标主要包括路基的最大沉降量和差异沉降量等， 其中路基的最大沉降量指标最为直观， 也较为容易监测， 应用中一般通过填土速率和路表工后沉降进行控制， 而最大沉降量则只能反映路基变形的绝对值， 但不能详细直观地反映表征路基变形的形态和空间分布等方面的具体情况， 也不能实现对路面结构的不利影响因素及时进行调整。 而差异沉降主要指在路基的某个断面内所产生的最大沉降量和最小沉降量间的差值， 由于该两点间的距离对其他点的变形情况无很大影响， 因此差异沉降量易建立相应的控制要求， 但该指标忽略了最大和最小沉降点间的变化情况而不能真实有效地反映不均匀的分布特征。4结语公路沿线地质土层和路基填料的不均匀以及外界诸多影响因素导致路基产生不均匀现象， 其从空间分布可分为纵向和横向不均匀变形。 该种变形主要形成原因为软弱地基产生不均匀沉降，填挖交替或新老交替部位产生的以及季节性冻胀区域产生的不均匀冻胀， 或由于填土不密实等原因导致的压密变形以及后期受温度变化而产生的膨胀收缩