城市道路土基回弹模量设计值的确定因素

城市道路土基回弹模量设计值的确定因素吴祖德（常州市建设工程施工图设计审查中心）内容提要 城市道路设计规范规定，在不利季节，路基顶面设计回弹模量值，对于快速路和主干路不应小于30Mpa；对于次干路和支路不应小于20MPa。除设计应满足此规定外，确定路基顶面设计回弹模量值时，还应与某些要求相结合考虑，本文综合叙述有关因素的考虑，供设计参考。关 键 词 城市道路 土基回弹模量 确定因素 1 原状路基顶面回弹模量值的确定常州地区，按查表法，根据江苏省所处自然区划图为1、1a，摘录列于表1： 表1 自然区划各土组土基回弹模量参考值区划稠度土组0.800.901.001.051.101.151.201粘性土21.525.530.032.535.037.540.51a粉质土22.026.532.035.037.540.5根据公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）P69页，经整理后详见下表：表2 常州市不同干湿状态下的土基回弹模量值（MPa）表序号干湿状态黏质土粉质土WcE0（MPa）WcE0（MPa）1干燥Wc1.1035.040.5Wc1.0535.040.52中湿1.10Wc0.9530.032.51.05Wc0.9026.532.03潮湿0.95Wc0.8021.525.50.90Wc0.7522.04过湿Wc0.80（15）Wc0.75（15）注：1） Wc为土的平均稠度值；2）过湿状态的回弹膜量是推算值。由上表可知，根据不同土质、稠度，土基回弹模量在20MPa40MPa之间。由于城市道路路面设计标高受条件限制，常离地下水位较近，以及季节性土基含水量的影响，常处于过湿状态，就是土基回弹模量的设计值为15MPa。2 常州地区各种设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度对土基进行处理时，处于过湿状态假定E0=15MPa，当用20100cm6%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：表3 常州地区6%灰土处理地基厚度值计算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）1153.43241.09223.742222.70311.19263.203262.42351.17302.794302.20391.15342.485342.03421.05402.13注：公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）要求土基回弹模量值应大于30MPa，重交通、特重交通公路土基回弹模量值应大于40MPa。 表4 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（快速路，顶面弯沉2.13mm）20608010034（快速路，顶面弯沉2.48mm）40608030（主干路，顶面弯沉2.79mm）406026（次干路、支路，顶面弯沉3.20mm）204022（小区支路，顶面弯沉3.74mm）203 各级沥青路面在不同土基回弹模量值时的设计累计标准轴次值 表5 各级沥青路面在不同土基回弹模量值时的设计累计标准轴次值道路级别原设计值提高土基回弹模量的值土基回弹模量提高比(%)累计标准轴次提高比(%)累计标准轴次提高/土基回弹模量提高比土基回弹模量（MPa）累计标准轴次土基回弹模量（MPa）累计标准轴次小区路220.46106341.3210635.29187.05.30支路261.32106506.1410692.30365.153.96次干路267.281063415.710630.77116.03.78主干路3012.181063619.010620.0056.02.80快速路3419.041063624.341065.8827.834.73注：增加交通量累计轴次值是土基回弹模量增加值的2.80-5.30倍。当提高土基回弹模量设计值后，就可以满足高一级别道路的设计累计标准轴次值，也就是与原设计相比，提高土基回弹模量值，不增加路面厚度，就可以提高较多的设计累计标准轴次值。4 结合路基工作区要求确定设计土基回弹值根据各级沥青路面路基工作区深度和现行规范挖方路基压实深度的综合要求，一般路基工作区深度要求为80cm，重型要求为120cm（注：见公路路基设计规范）。城市道路路基设计规范（CJJ 194-2013）4.6.2 土质路基压实度不应低于表4.6.2的规定。 表6 路基压实度要求 （规范表4.6.2）项目分类路床顶面以下深度（m）路基最低压实度（%）快速路主干路次干路支路填方路基00.8969594920.81.5949392911.593929190零填及挖方路基00.3969594920.30.89493注：表中数值均为重型击实标准。其中对零填及挖方路基所要求的压实度深度的要求，实际上就是体现为路基工作区深度的要求。根据路基工作区深度的计算，城市次干路、支路零填及挖方路基的压实深度为0.3m，是远不能满足路基工作区深度的要求的。公路路基设计规范（JTG D30-2015）3.2.3 中表3.2.3路床压实度要求： 表7 路床压实度要求（表3.2.3） 路基部位路面底面以下深度（m） 路床压实度（%） 高速公路、一级公路二级公路三、四级公路上路床00.3969594下路床轻、中等及重交通0.30.8969594特重、极重交通0.31.29695注：1.表列压实度系按现行公路土工试验规程（JTG E40）重型击实试验所得最大干密度求得的压实度。2.当三、四级公路铺筑沥青混凝土路面和水泥混凝土路面时，其压实度应采用二级公路压实度标准。 城市道路均为沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，次干路、支路参照三、四级公路的路床压实度标准，压实深度可取为80cm，压实度标准可取同主干路为00.3为95%，0.30.8为93%。 表8 常州市各设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度表（按土基处于过湿状态）序号设计的土基回弹模量E0 （MPa）挖方路段路床顶面下土基处理情况12220cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土22640cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土33060cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土43480cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土540100cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土 小结：1. 为达到设计土基回弹模量值，进行土基石灰土处理，除达到设计的土基回弹模量值外，同时加深了路基工作区。按城市道路路基设计规范（CJJ194-2013）4.3.8 5 路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实，压实度不得小于本规范表4.6.2中“零填及挖方路基”的规定值。这说明原状土的密实度较小，一般只有80%左右，要超挖并分层回填压实，才能满足规定的压实度要求。那么按工作区深度超挖了，又进行掺石灰土处理，提高了土基回弹模量值，是一举二得的事。 2. 土基处理6%石灰土层下做20cm 原槽翻挖掺3%石灰土，是按城市道路路基设计规范（CJJ194-2013）4.3.8 5 地基表面层应碾压密实。在一般土质地段，快速路和主干路基底的压实度（重型）不应小于90%；次干路和支路不应小于85%。这是为了保证其上层回填土能达到设计压实度要求的措施。3. 结合路基工作区深度要求，常州市沥青路的土基设计回弹模量应确定为不小于30MPa到34MPa为宜。5 结束语1. 在常州地区选择各级沥青道路的土基回弹模量设计值，在满足规范要求同时，应考虑能满足路基工作区的