高速公路路基含水量变化规律及其原因

梁亚宁

(哈尔滨市市政工程设计院)

季冻区粘性土路基由于冻融循环的作用，造成路基水分的迁移和重分布，是引起路基土强度衰减的直接原因。因此掌握路基含水量的变化规律对公路的强度具有重要意义。我们选取绥北路K132 +850 为监测断面研究。

绥北高速公路起于绥化市西侧，与鹤哈高速绥北高速联络线(绥化绕城高速)对接，经海丰镇、海南乡、前进乡、海伦市、长发乡、海北镇、通北镇、赵光镇、赵光农场、东胜乡，终点至北安市建华互通区与北安至黑河高速公路衔接，全长208.55 km。项目采用双向四车道全封闭高速公路标准建设，设计时速100 cm。

项目所在区域位于黑龙江省中部松嫩平原与大小兴安岭的过渡地带。路基土主要为中塑性粘土、碎石土及卵砾石土，岩石风化物，地下水位埋深较大，地下水对路基影响小。路线范围内多次出现软弱地基路段，由于土质结构疏松、孔隙比大、含水量高、压缩性高、地下水位高、承载力偏低，具强冻胀性，易形成翻浆及施工后路面下沉，不可作为地基，施工要严格按照施工要求提前可采取清除软土，换填碎石土或天然砂砾的方式进行地基处理。

含水率监测采用美国AQUA－TEL－TDR 的含水率传感器(以下简称TDR 计)(图1)，该仪器的含水率测量量程为0 ～100%，精度为0.1%量级，能够满足监测的精度要求，并可埋置于路基内部进行长期观测，有效测量半径是5 cm，仪器显示读数为体积含水率，详细技术参数见表1。

表1 AQUA－TEL－TDR 含水率计技术参数

监测断面为绥北路K132 +850，传感器埋设于路床位置，以掌握路床填料含水率的波动范围。

图1 TDR 传感器埋设位置示意图

由于TDR 传感器测试结果为体积含水率，为了转换为质量含水率，在传感器埋设同时进行现场取样测试质量含水率，与稳定后的仪器读数进行标定。

经过完整一年的路基含水率监测，监测成果汇总见表2。需要注意的是由于TDR 含水率传感器的原理所限，其对于冬季固态水的测试发生偏差，因此在2010－10－24 至2011－4－28 期间，测试数据偏差较大，这也从侧面说明了冻土深度影响到距离边坡垂直埋深约1.5 m 范围的传感器。

表2 路基含水率监测汇总表

续表2

图2 距离边坡不同深度的路基含水率监测

各个传感器位于路床位置，从边坡外侧开始每间隔1 m分别埋设，由于路面结构层厚度为87 cm，因此外界气候条件对4 个传感器的垂直影响距离均不超过1.5 m。

表3 含水率监测结果统计

分析监测结果可知:

(1)路基内各点含水率基本保持了一致的变化周期，从含水率分布看，随与边坡外侧的距离越近含水率越大，说明受到外界气候影响程度越大。

(2)对监测点位全年的含水率波动进行统计，结果见表3，可以看出含水率波动范围随与边坡外侧距离的减少而增大。

(3)S1 和S2 点位距离边坡外侧距离大于3 m，而距离路面顶部小于1.5 m，但含水率变化幅度不大，说明大气降水通过路面结构层对路床湿度的影响很小。

［1］公路工程技术标准(JTG B01－2003)［S］.

［2］公路路基设计规范(JTG D30－2004)［S］.