路堤內部排水的重要性及一項實用技術方案研究

趙振國，趙 飛，劉勁草

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 水泥砂礫是否浸水1d強度對比試驗

1.1 試驗目的

路基路面內部排水是否順暢，直接影響到路基路面的整體強度和使用壽命。本試驗的目的就是從路面結構強度方面驗證這個理論的正確性，并用試驗數據分析過多水分對路面基層強度和路基整體強度的影響程度，

1.2 試驗方法和過程簡介

為常規水泥穩定無機結合料無側限抗壓強度試驗，試件分8d浸水1d和8d不浸水兩類，并對抗壓強度結果進行對比分析。本試驗所使用的砂礫為天然砂礫，主要特點是偏細、磨圓度稍差、為不良級配礫。顆粒分析成果見表1。本試驗未進行標準養生——袋裝、室溫16℃左右、未加蒸汽。

表1 室內試驗用砂礫顆粒組成表

1.3 強度成果

數據成果匯總如表2:

表2 無側限抗壓強度成果匯總表

成果數據分析:①從表中可以看出，浸水后試件飽水的含水量平均為7.8％，而養生后試件自然含水量平均為5.2％。而浸水1d后的強度比未浸水的強度低25％，強度標準差和偏差系數更是成倍增加;②本次試驗中有兩個主要問題，一是各組試件的個數偏少。但標準差和偏差系數與經驗值相比是正常的，說明本次試驗的數據可以在分析時使用;二是特征齡期只選用了8d，日后有條件時，可增加多個齡期的強度對比研究(例如7d、10d、15d、28d和100d)。

1.3 試驗主要結論

(1)同樣是8d時無側限抗壓試件，浸水1d和未浸水的強度值對比，浸水1d后的強度比未浸水的強度低0.5MPa(低25％)，而強度標準差和偏差系數更是成倍增加;

(2)按該試驗成果推斷，飽水路基的強度也比適當含水的路基的強度低很多;

(3)相比自然含水量(4％左右)的路面基(底基)層，飽水(8％左右)的路面基(底基)層在經過凍融后，更會加劇和加速破壞。路基的情況與此相似;

(4)路基路面內部排水是否順暢，直接影響到路基和路面結構的整體強度，從而影響公路的承載能力和使用壽命。尤其是在季凍區，路基路面內部含水量過大而引起的凍融破壞或強度下降更是能夠加速路基路面的破壞。所以，路基路面內部排水措施必須加強，使多余的水分盡快遠離路面、盡快排出路基，使路基路面在相對良好的濕度環境下工作，從而保證路基路面的強度和使用壽命。

2 試驗結論及技術方案的應用價值

2.1 試驗結論應用價值

相比自然含水量(4％左右)的路面基(底基)層，飽水(8％左右)的路面基(底基)層的強度下降25％。另外，現有比較成熟的理論認為，強度較高的半剛性基層材料的抗疲勞性能也增強，如果再考慮不同含水量下凍融作用導致的結構破壞的差異，上面相比強度下降的幅度將不只是25％。同理，路基的情況也與此相似。

本試驗結論的價值在于提出了一個重要觀點——即使是使用粗粒土做為路堤填料和基(底基)層集料，尤其是使用粘土包邊方案的情況下，必須增強路基路面內部排水措施，使多余的水分盡快遠離路面、盡快排出路基，使路基路面在相對良好的濕度環境下工作，從而保證路基路面的強度和使用壽命。

同樣參照現有半剛性基層材料的抗疲勞理論中強度衰減速度的理論，強度下降25％，在相同軸載作用次數下，對應基層的強度衰減進入“快速衰減期或后期穩定期”的時間年限也大約下降25％左右。如果一條沒有路基路面內部排水設施的公路是通常8年進入大修的話，那么即使在不考慮凍融作用加劇破壞的情況下，路基路面內部排水措施好的公路就可以達到10年左右大修。我們就保守地按1.5年計算，其直接效益相當于免費使用公路1.5年，間接效益是可以緩解1.5年的投資資金周轉問題。

2.2 技術方案應用價值

在省內一條8km一級公路中已采用此技術方案。該一級公路為天然砂礫填筑路基、水泥穩定砂礫基(底基)層、摻灰粘土包邊，路堤總填高大多為1.8～2.4m。施工期間該路基內部排水措施即起到了良好的作用，現公路使用初期效果良好。該技術方案施工方法簡便，每公里增加造價約為5.2～10.2 萬元。

由于本方案具有施工簡便、經濟性合理的優點，所以其一定會有很好的應用前景。

[1] 公路工程無機結合料穩定材料試驗規程.中華人民共和國交通運輸部，2009.

[2] 公路路基設計(施工)技術規范.中華人民共和國交通運輸部，2006.