浅谈公路土基回弹模量

紫霞小仙子

　　摘要：土基作为公路路面的基础，其质量的高低直接影响到整个公路，因此，准确评价土基质量至关重要。土基回弹模量是公路路面结构设计的主要参数之一，对于土基回弹模量问题的研究也逐步受到了国内外的重视，笔者就其研究现状与发展前景提出自我看法以供参考。
　　关键词：土基回弹模量 研究现状 发展前景
　　
　　土基回弹模量是公路路面结构设计的主要参数之一，因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响，使其数值的确定比较困难，也就给设计与施工带来很多的不确定因素和问题;许多路面设计指标和路面性能也都受土基状态的影响，如土基顶面弯沉、土基顶面压应变和内部应力状态等等，因此，现行的柔性路面的设计指标只考虑路面的受力变形状态是不够的，还应考虑是否可将土基的状态参数作为设计指标之一。
　　现行路面设计规范中规定确定土基回弹模量的方法有三种，即查表法、室内实验法和野外承载板法。实践证明，实行重型击实标准后，土基回弹模量的提高与土质、含水量等因素有关，建立土基模量与土基顶面弯沉之间的关系并将其运用到具体的设计施工中去，指导控制施工质量。随着目前有完善的路面结构设计理论，但实际施工中还有许多不可预见的影响因素的存在，如设计参数、材料参数的变异性对施工质量的影响。
　　国外公路路面设计方法有采用经验法的，有采用理论法的，也有采用半理论半经验法的，不同的路面设计方法表征路基强度的指标也不尽相同。如地基反应模量，即采用Winkler地基模型，反映土基顶面压力与弯沉关系的比例系数等。相应于各种设计方法的路基强度设计参数，均进行了大量的试验研究，提出了各自的确定方法，并在实践中得到了验证和完善。世界上许多组织(如AASHTO方法、Al方法、SHELL牌方法等)的柔性路面设计方法都采用了土基顶面压应变指标，通过对土基顶面压应变的控制来控制车辙和土基破坏的目的等。
　　50年代至70年代末，我国公路部门曾组织力量在全国范围内进行了大规模
　　的公路路基回弹模量实测及研究，并在1978年《公路柔性路面设计规范》(内部试行)稿中提出了公路路基碎(砾)石土、砂土及二级公路自然区划土组土基回弹模量建议值表，此表后被1986年《公路柔性路面设计规范》(JTJ014—86)及1997年《公路沥青路面设计规范》(JTJ014—97)沿用，一方面受到当时人力、物力及研究水平所限，加之当时施工采用的是轻型压实标准，不同于今天的重型压实标准，这些都使公路路基回弹模量的取值误差增大。80年代初，实行重型压实标准等。但是以上研究均属于对路基静态回弹模量的研究，关于路基动态回弹模量的研究，国内曾做过一些室内动三轴试验，也进行过利用落捶弯沉仪测定动荷载作用下的路表弯沉曲线反算路基回弹模量值的研究。实际上，三轴仪测定出的回弹模量是土材料的动回弹模量值，而用落捶弯沉仪测定的路表弯沉曲线反算的回弹模量则是土体结构的动回弹模量值，两者不可能在各种型式的路堤设计情况下都等效。另外，设计和测定中都未提及土的动阻尼特性，但要用动回弹模量进行分析必须涉及动阻尼问题。
　　进入90年代以来，此方面的问题显得日益突出，不少研究者先后进行此方面的研究。有湖南大学的赵华明等结合河南信阳地区进行了土基回弹模量值和野外关系的研究;刘麟德对成都—双流机场路土基回弹模量及弯沉进行了测试等。但是但总体上，国内目前尚缺乏直接针对高等级路面的或重型击实标准的路基回弹模量研究成果;对路基回弹模量的影响因素研究也不够全面;路基动回弹模量与静回弹模量的关系也有待研究;路基设计参数与施工质量的控制标准不完全一致的问题也应得到解决。而现今公路工程中理论与工程实际相结合是一个很大的难题，往往有很多的出入和矛盾存在，特别是一些理论值，它们的理论计算都建立在一些理论假设和经验数据基础上得到的，而这些基础存在一定的缺陷和不可靠性。理论分析忽略了许多次要因素，经验数据成果又不能符合所有的工程实际，更何况随着工程手段的革新与改进，所以我们应该对此变化提出相应的办法和措施来指导公路工程的设计与施工。
　　针对公路土基回弹模量的发展现状，笔者提出可以从以下几点进行解决：由于土基回弹模量受土材料的分散性、多样性、环境的变化等因素的影响较大，难以全部实测和较可靠地类比获取。目前尚未找到一种可靠实用的路基回弹模量的获取方法；《规范》提供的各自然区划不同土类的土基回弹模量参考值是以轻型击实标准为依据的产物，缺乏直接针对高等级公路或重型击实标准的路基回弹模量研究成果；用承载板和回弹仪测定土基的静回弹模量时还涉及附加应力影响深度的影响，根据土工原理，相同荷载强度下附加应力的影响范围与承压板的尺寸有关，影响范围不同，实测弯沉值就不同，则整理出的模量值就不同；通过设计参数对路面性能和土基顶面压应变的影响分析，提出参数的合理范围，以达到优化设计理论，使设计指标更趋向合理性；对土基施工的压实机理和压实效果加以分析，对施工中应注意的问题和一些认识上的“误区”加以理论分析，使得施工更加经济合理。
　　虽然我国在公路土基回弹模量的理论与实践中存在着不少问题，但是当前我国正处于大规模的建设高潮时期和正值实施西部大开发战略，作为西部开发的基础设施的公路建设正如火如茶，公路路基回弹模量是公路设计和使用的基本指标之一，也是科学进行西部公路设计必须解决的核心问题之一。此问题的解决，对我国西部公路建设乃至全国公路建设行业标准规范的完善，节约工程费用具有重要的意义。
　　
　　参考文献：
　　【1】凌天清.粒料基(垫)层材料回弹模量的足尺试验研究.重庆交通学院学报.1996.12.
　　【2】孙淑勤等.中、日公路土质路基压实控制方法比较.国外公路.2001.4.
　　【3】姚祖康.道路路基和路面工程.同济大学出版社.1994.7.