柔性路面路基土的永久变形

祝海强

摘要：本文对于柔性路面在使用之中受到车辆经过负载的影响而产生变形的特性进行了分析和介绍，对于柔性路面的设计和路基变形的防治措施进行了分析和研究，并根据工程的实际施工要求，对当前路面使用之中存在的路基变形问题提出了一些解决措施。

关键词：柔性路面：路基土：永久变形

一、柔性路面的设计和变形情况概述

一般在路面的使用之中，柔性路面的刚度小且抗弯拉的强度较低，在使用的过程之中，柔性路面主要是通过抗压和抗剪强度来承受使用过程之中的车辆荷载，但是，在荷载作用之下，柔性路面路基之中会产生应力，再加上柔性的路基扩散应力的能力不如刚性路面，应力的出现会使得使用之中柔性路面路基的结构遭到破坏，从而造成路基的永久变形。

柔性路面的范围包括各种基层和沥青面层，在我国的道路建设之中所使用的水泥拌合层作为路面基层的道路都是属于柔性路面的范围，其设计的主要内容包括路面材料的选择、路面结构层的设计和路面结构受力的计算，其主要的设计方法包括两种，传统的设计方法是在建设过程之中由工程的设计技术人员根据实际的设计经验或是结构实验为依据，对道路的建设结构进行设计。

第二种设计方法是以对路面的结构受力实验力学分析结果为设计的基础，考虑在使用过程之中环境和交通因素对路面结构的影响，进而得出较为优秀的设计方案。

在设计和建设完成之后，路面的使用和车辆负载是造成柔性路面路基变形和破坏的主要原因。在车辆的运输过程之中，其荷载的重复作用会在路面和路基上形成车辙，永久性的改变路面的结构，使得在路基之中的材料位置发生改变，影响路面的强度。车辙是柔性路面在实际使用之中的主要破坏形式，由于柔性路面的耐用性强，其实际使用周期较长，长期的使用会使得重型荷载在路面上的车辙压迫逐渐积累，长时间的压迫积累会影响车辆在柔性路面上的正常运行。车辙对柔性路面造成的永久变形主要包括固结和剪切两个部分，在路面设计之中，工程设计人员会对永久变形破坏采取一定的防治措施，主要的防治方法是在路面设计的过程之中针对车辙的产生，在路基的顶部限制整个路面的垂直变形，进而减少路面的使用损伤。

二、现行路面设计的不足之处

在现行的柔性路面的设计之中，并没有针对车辙损害而进行的优化，在一般的设计之中都是通过间接调整的手段来达到控制路面使用过程之中车辙深度的目的。在柔性路面的优化设计之中，一般工程人员会通过控制路基建设之中的顶面压缩回弹应变性能来限制路面的结构变化，进而达到降低荷载车辙对柔性路面路基的损伤，减少永久结构形变发生的可能性，并通过提高路基土的压实度来提高路基的抗变形能力，以满足车辆的重载为设计要求，强化路基的结构强度和稳定性。在目前所使用的路面设计方法之中，還存在许多的不足。

概括来说，其主要的不足之处包括两个方面，第一，在柔性路面路基及其上部的沥青层结构的设计过程之中，设计技术人员仅仅考虑了路基土的抗弹性形变的性能，要加强路基的抗永久变形能力，就要控制路基土的回弹变形能力。第二。在设计过程之中对永久形变的计算过于复杂，设计人员为了提高设计和建设的效率，往往会根据自己的工程建设经验来进行设计，忽视详细计算会带来工程人员无法准确的对道路使用过程之中荷载的形变发生作出预测，更无法针对形变破坏制定相应的技术改进措施。

三、路基变形的改善措施

柔性路面路基的建设之中，路面的抗荷载变形能力较差。因此，在日常的使用之中，普通的柔性路基会因为汽车等的载荷产生变形沉陷，影响道路的正常使用。

因此，为了提高道路柔性路基的结构强度，就要从路基本身的结构成分入手，增强路基土的强度和水耐性，降低路基土的可压缩性。在施工的过程之中，施工人员可以根据施工现场的环境条件来选择压实操作的施工手段。当路基环境周边的水含量丰富，路基土层的深度较浅时，工程人员可以选择灰土垫层或是砂砾垫层来对路基填土进行处理，对路基土的水分和压缩性进行全面的处理，提高土层的承载力和水耐性。同时，为了防止地下水影响建设之后的路基使用，可以在路基的建设之中在路基中建立隔水墙，以防止地下水和天然降水渗透到路基堤坝之中，影响路基的稳定性。当土层的厚度较深，垫层法无法发挥较大的作用时，可以通过强夯法对填土层进行压实处理，降低土层的压缩性，提高土层的使用强度，确保施工和使用之中地基的结构稳定性。假如施工之中的压实操作不完善，那么在实际的道路使用的过程之中，含水量较大的泥土就会产生公路的变形或是边缘的塌陷，填土层的压实不当，会影响整个公路建设项目的完成质量。

在道路建设之中的基本要求就是工程道路的承载力，道路必须满足使用之中的强度和荷载力要求，才能在工程结束之后投入实用。在实际的使用过程之中，填土路基必须在进行工程建设之前进行适当的处理，进行填土的压实和垫层处理，以满足路基的结构要求。假如工程的处理之中填土路基的压实度和强度不满足必要的要求，就会造成工程使用之中的路基变形和路面的沉降。灰土垫层法与砂砾垫层法的主要操作和作用相似，在实际的工程处理之中，砂砾垫层和灰土垫层的主要目的是提高地基的承载力，同时，通过灰土和砂砾在地基之中的加入，增强地基的防水性能。这两种处理方法的主要区别是处理的过程之中垫层用土和砂砾的比例不同，在灰土垫层法之中，一般采用灰土与黄土二八比例进行垫层处理，增强黄土的胶凝强度和水稳定性，这种处理方式主要适用于地下水位较低的黄土路基。砂砾垫层法主要适用于地下水位较高的黄土路基建设工程，这类黄土一般为软土层，假如砂砾进行垫层可以加强黄土的强度和耐负荷的能力。

适当的加入砂砾也可以加强施工路基的固结，加快建设的速度。强夯法是处理过湿黄土地基的一种较为经济的方法，在使用强夯法时，要注意夯击沉降量与最佳击数的关系，在正式施工之前，在地基强度和承载力满足要求的前提之下，根据黄土地基的含水量，选择经济有益的夯击遍数。在夯击的开始阶段，因为土的结构被破坏，新的挤密过程未完全完成，随着时间的推延，土地的加固凝聚力逐渐形成，其密度随着时间的增长而逐渐提高。

在实际的工程建设之中，建设人员应该根据所建设的公路的具体等级、黄土的实际结构和成分特点、黄土深度等诸多因素来决定工程之中的路基处置方案。在施工建设之中，一般对于黄土湿陷等级为Ⅰ～Ⅱ级的黄土层段，施工手段一般选择强夯操作，这一层段的黄土为非自重湿陷性黄土，其黄土层的深度较深，且含水量较大。对于Ⅱ级以上的黄土地段，可以采取灰土垫层和砂砾垫层来加强黄土的结构强度，压实处理的进行可以加强黄土的水耐性等。同时，为了防治地基被天然降水渗透而破坏，可以在路基两侧修筑水防渗墙，增强路基的横向耐压能力。

四、结语

柔性路面路基的永久变形可以通过路面的受力计算得出，因此，在路面工程的建设过程之中，技术人员应该针对未来可能发生的车辙永久变形作出应对措施，对路基的强化可以提高路基的承载性能，进而降低车辙出现的可能性。这种优化思想可以用于高速公路建设和普通公路的建设之中，对于提升我国公路建设的质量有很大的意义。