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H1潮湿H3<
H0<
H2
中湿H2<
H1过湿H0≤H3
式中:
H0——不利季节路床顶面距地下水位的高度;
H1、H2、H3——分别为干燥、中湿、潮湿状态路基的临界高度。
苏州Ⅳ-1H1=1.7~1.9,H2=1.2~1.3,H3=0.8~0.9
H0——路床顶面距地下水位的高度;
h1——原地面距地下水位的高度;
h2——路基设计高度;
h3——路面结构厚度。
2、我院设计的普遍情况:
1一般在城市道路设计中,填土高度均较小,除桥头较高外,一般h2=0.5cm左右。
地下水位:
苏州普遍情况,一般为黄海标高1.2~1.5m,即距原地面1.0~1.5m左右≈h2。
2正常情况,一般路基设计标高控制在3.0m左右,距地下水位1.5~1.8m,基本处于中湿状态(H0=h1+h2-h3=0.9~1.4m)
当道路处于地下水丰富的地区(如苏北大丰),地下水位距地表仅0.5m,这时处于潮湿状态。
所以我院在市政工程设计的道路工程,其路基的工作状态,基本都处于中湿~潮湿状态,为此路床要求掺灰土处理,分层压实,来保证其强度。
四、关于低填方路基处理
根据《公路路基设计规范》3.3.5条“地基表层处理”中第4点规定:
应将地基表层碾压密实。
在一般土质地段、高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度(重型)不应小于90%,三、四级公路不应小于85%。
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,其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度(Za)。
本条规范需解决如下三个问题:
3路基在汽车荷载作用下的工作区深度;
4什么是重型汽车荷载;
5路基的处理深度。
1、工作区深度:
根据交通部第二公路勘察设计院主编的《公路设计手册》“路基”(第二版),车辆荷载所引起的应力分布深度,即工作区深度Za的近似值为:
Za——路基工作区深度,m;
K——系数,≈0.5;
P——车辆荷载,kN(单轴单轮荷载);
r——土的容重,kN/m3;
1/n——系数,1/n=1/5~1/10,即n=5~10。
本图为车辆荷载P及土体自重在路基土体中按深度分布的应力。
当路基土体达到一定深度时,车辆荷载P引起的应力σ2与路基土体自重所引起的应力σB的比值,即时,
可以得出工作区深度计算的简化公式:
亦即1/n=1/5~1/10,即n=5~10。
2、重型汽车荷载:
1沥青路面设计规范的车辆荷载BZZ-100,
单轴双轮轴载为100kN;
单轴单轮轴载为50kN,即P=50kN。
计算工作区深度:
n=5Za=1.9m;
n=10Za=2.4m。
2公路桥涵设计车辆荷载(公路-Ⅰ、Ⅱ相同)
单轴单轮140/2kN:
n=5Za=2.13m;
n=10Za=2.69m。
3取超重车辆300kN:
后轴单轮荷载100kN:
n=5Za=2.40m;
n=10Za=3.03m。
3、路面结构厚度的换算:
1路基、路面由不同强度的材料组成,在计算工作区深度时,应将路面折算为路基同一性质的厚度再进行计算,即当量厚度;
2柔性路面的当量厚度换算公式:
Ze——路面换算为路基土层的当量厚度,m;
h1——路面结构厚度,m;
E1——路面材料的回弹模量,MPa;
E0——路基土的回弹模量,MPa;
m——指数,2.5,多层弹性体m=2,多层刚性体m=3.
3我院设计中,路面结构厚度大体为:
主干路:
h1=0.65m;
次干路:
h1=0.55m;
支路:
h1=0.45m.
基层材料:
一般为水泥稳定碎石、二灰碎石,底基层为石灰土。
E1:
水泥稳定碎石1300~1700MPa;
二灰碎石1300~1700MPa;
石灰土400~700MPa;
沥青混凝土1000~1400MPa;
E0:
土基E0取3.5MPa。
为说明问题,简化计算:
组合一:
水泥稳定碎石(二灰碎石)+石灰土基层,取E1=1050MPa;
组合二:
水泥稳定碎石(二灰碎石)+石灰土基层,取E1=700MPa。
组合二为保守值。
E0=35MPa
4组合一的路面结构厚度,换算成工作区的当量厚度为:
h1=0.65m,Ze=3.9×
0.65≈2.5m;
h1=0.55m,Ze=3.9×
0.55≈2.1m;
h1=0.45m,Ze=3.9×
0.45≈1.8m
5组合二的路面结构厚度,换算成工作区的当量厚度为:
h1=0.65m,Ze=3.3×
0.65≈2.1m;
h1=0.55m,Ze=3.3×
0.55≈1.8m;
h1=0.45m,Ze=3.3×
0.45≈1.5m
换算公式采用:
4、路基处理深度
1上述计算中,路基在汽车荷载作用下的工作区深度时,汽车总重分别为150kN(BZZ-100)、200kN(公路桥梁荷载)、300kN(超重汽车)。
汽车总重
单轴单轮
工作区深度n=5
工作区深度n=10
15吨
50kN
1.9m
2.4m
20吨
70kN
2.1m
2.7m
30吨
100kN
3.0m
2以下取城市主干道为例,路面结构厚度0.65m,换算成工作区深度时的当量厚度为2.1m——并按设计保守值的组合二计算,即E1=700MPa。
3路基处理深度:
从以上理论计算中可以看出,由于路面材料的强度高,当量回弹模量高,理论计算的当量厚度较大,路基处理的深度比目前设计人员常用的设计方法,应该小得多。
我们可以作如下处理:
a、以城市主干道路面结构厚度取0.65mE1=700MPa;
其折算厚度0.65×
3.3≈2.1m
b、工作区深度:
P=50kN,n=10Za=2.4m;
P=70kN,n=10Za=2.7m;
P=100kN,n=10Za=3.0m;
c、处理深度:
从理论计算:
一般重车(15吨)Za-Ze=2.4-2.1=0.3m;
桥梁重车(20吨)Za-Ze=2.7-2.1=0.6m;
超重车(30吨)Za-Ze=3.0-2.1=0.9m.
从以上理论分析可以看出,在路基设计中,路面下的路床采用掺消石灰的处理方法,分层回填压实,厚度为60~80厘米,完全可以满足规范——《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)第3.3.5条规定的要求。
快速路,路面下1.2~1.4;
主干路,路面下1.0~1.2;
次干路,路面下0.6~0.8;
支路,路面下0.4~0.6
五、几点意见
1、掌握、理解规范的要求
1路基设计中,对填料的强度、压实度、填料的性质都做了明确的要求,设计中应认真执行。
2关于压实度
城市道路工程设计规范(CJJ37-2012)
类型
路床以下深度(m)
路基最小压实度(%)
快速路
主干路
次干路
支路
填方
0~0.80
96
95
94
92
0.80~1.50
93
91
>
1.50
90
挖方
0~0.30
0.30~0.80
—
《城市道路工程设计规范》与《公路路基设计规范》比较,挖方路基,在0.30~0.80m部分的路床,压实度降低了2%,适当降低标准,是比较符合城市道路的地形条件。
3注意道路地质:
我市地表基层,一般由上而下为杂填土、粘土,
当路床完全在杂填土中,应满足路床的处理深度;
当杂填土层较薄,开挖后的粘土层,这时应区分粘土层的性质,
当粘土层σ≥160~200kPa时,可以不开挖;
当粘土层σ=100~120kPa时,应满足路床处理深度。
4压实过渡层与原地面处理:
城市道路设计中,绝大多数路床位于原地面以下,可执行挖方路基,处理深度可按路床80cm来控制原地面以下的开挖处理深度。
路面结构
0~0.3m95%;
0.3~0.8m93%;
0.8~1.0m91%
底部0.2m,翻挖掺灰压实,89%左右。
路面下的处理深度:
a.满足规范要求;
b.掌握不同技术标准的道路设计要求。
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