1、城市道路路面設計中的土基回彈模量值吳祖德（常州市市政工程設計研究院有限公司）內容提要 在城市道路路面設計中，應綜合諸多因素來確定設計的土基回彈模量值。本文介紹土基回彈模量的確定方法，供設計人員參考。關 鍵 詞 土基回彈模量 城市道路0 前言我國道路路面設計方法中，路基力學性能參數都是采用的土基回彈模量，它是我國路面設計中的重要力學參數，它的確定直接影響到其他參數的選擇與結構設計的結果。本文主要敘述對土基回彈模量的確定及其變化對瀝青路面路基工作區的影響分析。1 設計土基回彈模量確定因素分析1.1 首先是根據規范要求，不能低于要求的設計值1.1.1城鎮道路路面設計規范（CJJ169-2012） 表

2、1 在不利季節時路基頂面設計回彈模量值快速路和主干路次干路和支路不應低于30MPa不應低于20MPa 注：要求路床應處于干燥或中濕狀態。公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D40-2011） 表2 路床頂面的綜合回彈模量值特重或極重交通荷載中等或重交通荷載輕交通荷載不得低于80MPa不得低于60MPa不得低于40MPa 公路瀝青路面設計規范（JTG D50-2006） 表3 路基頂面回彈模量（MPa） 交通荷載等級極重特重重中等、輕回彈模量，不低于70605040 1.2 根據設計工程所在地區所處自然區劃查表法估計土基回彈模量參考值如江蘇省在自然區劃1、1a，摘錄列于表5中： 表5 自然區劃各

3、種土組土基回彈模量參考值區劃土組稠度0.80.91.01.051.101.151.201黏性土21.525.530.032.535.037.540.51a粉質土22.026.532.035.037.540.5注：當采用重型擊實標準時，路基回彈模量設計值可較表列數值提高20%35%。經整理后見下表：表6 江蘇省不同干濕狀態下的土基回彈模量值序號干濕狀態黏質土粉質土（MPa）（MPa）1干燥1.2035.040.51.0535.040.52中濕1.100.9527.7535.01.050.9026.535.03潮濕0.950.8021.527.750.900.7518.026.54過濕0.80（1

4、5）0.75（15） 注：1）為土的平均稠度值；2）過濕狀態的回彈模量是推算值 （圖1）。 圖1 過濕狀態的回彈模量是推算值1.3 由于城市道路的路床頂面的80cm范圍大部分接近于地下水位，路基土均處于過濕狀態，路基土的土基回彈模量均為15MPa左右，不能作為設計所用的土基回彈模量值，均要經過處理后，才能達到設計采用值，并結合路床土在路基工作區范圍，要求達到規定的壓實度要求，一般采用翻挖回填壓實，采用6%石灰土處理。對土基進行處理時，處于過濕狀態假定E0=15MPa，當用20100cm6%石灰土處理時，經計算得出處理層頂面的彎沉值，再經換算成頂面的土基回彈模量值，見下表：表7 常州地區6%灰土

5、處理地基厚度值計算表序號原土基回彈模量值（MPa）加20cm6%石灰土層后頂面計算彎沉值（mm）頂面彎沉值換算成回彈模量值（MPa）L0=9308 E0-0.938（季節影響系數常州地區采用為1.4）對6%灰土處理因無嚴格強度控制要求考慮施工因素，給予折減系數設計取用E0（MPa）頂面設計彎沉值（mm）1153.43241.09223.742222.70311.19263.203262.42351.17302.794302.20391.15342.485342.03421.05402.13表8 常州地區各種設計土基回彈模量值的6%石灰土處理厚度表設計的土基回彈量E0（MPa）6%灰土處理地基厚

6、度干燥中濕潮濕過濕40（頂面彎沉2.13mm）20608010034（頂面彎沉2.48mm）40608030（頂面彎沉2.79mm）406026（頂面彎沉3.20mm）204022（頂面彎沉3.74mm）20 按此處理方法，當路基工作區（規范要求的壓實深度）為80cm時，則土基回彈模量值已經達到34MPa，已經滿足于城鎮道路路面設計規范（CJJ169-2012）的要求，不應小于30MPa和不應小于20MPa的要求。我們注意到隨著設計路基土基回彈模量的提高，在滿足同樣設計累計標準軸載次數時，路面結構厚度可以減薄，或者是同樣的路面結構厚度時，可提高設計累計標準軸載次數值。 表9 各級瀝青路面在不同

7、土基回彈模量值時的設計累計標準軸次值道路級別原設計值提高土基回彈模量的值土基回彈模量提高比(%)累計標準軸次提高比(%)累計標準軸次提高/土基回彈模量提高比土基回彈模量（MPa）累計標準軸次土基回彈模量（MPa）累計標準軸次小區路220.46106341.3210635.29187.05.30支路261.32106506.1410692.30365.153.96次干路267.281063415.710630.77116.03.78主干路3012.181063619.010620.0056.02.80快速路3419.041063624.341065.8827.834.73從表9中可以看出，增加交

8、通量累計軸次值是土基回彈模量增加值的2.80-5.30倍。或者是，當提高土基回彈模量設計值后，不增加路面厚度，就可以提高較多的設計累計標準軸次值。1.4 為適應對設計的土基回彈模量值的提高，可采用8%的石灰土處理土基，對土基進行處理時，處于過濕狀態假定E0=15MPa，當用20100cm6%石灰土處理時，經計算得出處理層頂面的彎沉值，再經換算成頂面的土基回彈模量值。表10 常州地區8%灰土處理地基厚度值計算表序號原土基回彈模量值（MPa）加20cm6%石灰土層后頂面計算彎沉值（mm）頂面彎沉值換算成回彈模量值（MPa）L0=9308 E0-0.938（季節影響系數常州地區采用為1.4）對6%灰

9、土處理因無嚴格強度控制要求考慮施工因素，給予折減系數設計取用E0（MPa）頂面設計彎沉值（mm）1152.8029.91.15263.202262.0042.841.13382.243381.5855.101.10501.734501.3266.591.10601.465601.1775.651.10681.306681.0882.641.10751.19表11 常州地區各種設計土基回彈模量值的8%石灰土處理厚度表設計的土基回彈量E0（MPa）8%灰土處理地基厚度干燥中濕潮濕過濕75（頂面彎沉1.19mm）8010010012068（頂面彎沉1.30mm）60808010060（頂面彎沉1.4

10、6mm）4060608050（頂面彎沉1.73mm）2040406038（頂面彎沉2.24mm）20204026（頂面彎沉3.20mm）20所以可以采用類似的方法，保證達到設計要求的土基回彈模量時，又能滿足路基工作區深度范圍壓實要求。2 土基回彈模量值的提高與路基工作區深度的關系2.1路面結構厚度不變，土基回彈模量值增加，增加設計交通量標準累計軸次值，同時路基工作區深度增加：舉例1：城市快速路的瀝青路面結構如下：4cm SMA-135cm AC-20C7cm AC-25C40cm 水泥穩定碎石20cm 10%石灰土E0=34、40、50、60、70、75、80、90、100MPa 表12 城市

11、快速路的瀝青路面結構在不同土基回彈模量值時的路基工作區深度值 (軸載100KN)E0（MPa）3440506070758090100路基工作區深度（cm）798695101106108109112114舉例2：一級公路的瀝青路面結構如下：4cm SMA-136cm AC-20C8cm AC-25C36cm 水泥穩定碎石20cm 低標水泥穩定碎石E0=34、40、50、60、70、75、80、90、100MPa 表13 一級公路的瀝青路面結構在不同土基回彈模量值時的路基工作區深度值 (軸載100KN)E0（MPa）3440506070758090100路基工作區深度（cm）76859410010

12、51081091121142.2 當土基回彈模量值不變，在提高設計交通量標準累計軸次值時，路面結構的厚度需要增加，此時，會使提高設計交通量標準累計軸次值的路基工作區深度減少。 表14 相同的土基回彈模量，提高設計累計標準軸次時，需增加路面結構的厚度時的路基工作區深度減少（軸載100KN）瀝青路面結構厚度4cm AC-13C8cm AC-20C30cm水穩20cm10%灰土4cm C-13C8cmAC-20C32cm水穩20cm10%灰土4cm C-13C8cmAC-20C34cm水穩20cm10%灰土4cm C-13C8cmAC-20C36cm水穩20cm10%灰土4cm C-13C8cmAC

13、-20C38cm水穩20cm10%灰土4cm C-13C8cmAC-20C40cm水穩20cm10%灰土E0（MPa）303030303030累計標準軸載（106/車道）6.118.7310.5412.8315.7319.55路基工作區深度（cm）109104999489832.3 為適應相同的設計交通量標準累計軸次值時，當提高土基回彈模量值的同時，可減少路面的結構厚度，但都會使路基工作區深度加深。 表15 相同設計累計標準軸次土基回彈模量值提高路面結構厚度減少路基工作區加深瀝青路面結構厚度4cm AC-13C6cm AC-20C36cm水穩20cm10%灰土4cm AC-13C6cm AC-20C34cm水穩20cm10%灰土4cm AC-13C6cm AC-20C32cm水穩20cm10%灰土E0（MPa）263034累計標準