排水基层设计与施工应用中的实际问题。
1 排水基层设计指标确定
1.1 设计强度
强度作为多孔水泥稳定碎石混合料的重要设计
指标,规范中只要求其7 d抗压强度不小于3 MPa,
如此强度不足以满足排水基层经受交通荷载和传递
应力的要求。目前,对于如何确定多孑L水泥稳定碎
石排水基层强度标准主要持2种观点:① 按照文
献 规定,根据交通量,套用水泥稳定碎石基层7 d
无侧限抗压强度标准 。② 考虑到多孔水泥稳定
碎石基层水泥胶凝材料与贫混凝土基层用量相近,
参考贫混凝土的强度要求,多孔水泥稳定碎石7 d
的无侧限抗压强度不小于5 MPa(控制值)、28 d的
无侧限抗压强度不小于7 MPa(参考值)。根据实践
经验,采用观点② 更有利于实际施工的控制。
1.2 排水性能指标与厚度
排水基层须具备持续 定的排除路面内部自
由水的功能,为确保此功能,必须要求其设计排水能
力至少是路面渗入水量的2倍以上。排水基层排水
性能的大小采用渗透系数表示,文献⋯ 求其渗透系
数不低于300 m/d,要求明显较低,因此有必要进行
试验研究,给出确定排水基层渗透系数大小的方法。
沥青路面按式(1)计算表面水渗入量。
Q。=K B (1)
式中:Q。为表面渗入量,[m /(d·m)];K。为设计渗
人率[In /(d·m )],可取为0.15 m /(d·m );B
为单项坡度路面的宽度,in。
排水基层的泄水能力按式(2)计算。
Q b=Hbkbih (2)
式中:Q 6为排水基层的泄水能力,[m /(d·m)];
日6为排水基层的厚度,m; ^为排水基层设计渗透系
数,m/d; ^为基层横坡,% 。
规范要求,单位排水基层的泄水能力应不小于
单位路面结构表面水2倍的渗人量,即Q。6≥2Q。。
则由式(1)、式(2)联立可得式(3):
(3)
试验路路面半幅宽度曰为l1.25 m,基层横坡
2% ,假设排水基层设计渗透系数k^取规范要求的
低值300 m/d,则由式(3)可知:H^≥2 X 0.15×
11.25÷(300×0.02)=56.3 am。按照规范要求的
设计渗透系数低值求出的排水基层厚度明显不符合
实际情况,目前我国高速公路排水基层主要替代一
层水稳结构层,厚度一般在15—20 cm左右,排水结
构层的厚度应该根据正常路段水稳层厚度综合确
定,因此,可以根据确定的排水基层厚度反算满足其
要求的设计渗透系数k 。
基层厚度为15 am时,
. 2×0.15×B 2×0.15×11.25
6≥—瓦 一
1 125 m/d。
基层厚度为20 cm时,
. 2 X 0.15 后×B 2×0.15×11.25
6≥— 瓦 一
844 m/d。
由以上计算可知:实际施工要求排水基层的渗
透系数比规范要求的低值(300 m/d)高很多,排水
基层设计时,应首先确定其厚度,然后根据上述计算
反推与厚度相匹配设计渗透系数。而对于排石基层
渗透系数的测定,排水设计规范只是要求采用常水
头或变水头渗透试验测定,但查阅文献¨叫发现,规
范上现有的渗透仪不适于排水基层。
由上可知:排水基层渗透系数的测定比较困
难,而混合料孔隙率的大小直接决定排水基层的排
水性能,因此是否可以通过测定混合料的孔隙率换
算得到渗透系数,成为解决测定渗透系数的新途径。
排水基层的孔隙有连通孔隙和闭口孔隙之分,对于
排水而言,连通孑L隙为有效孔隙;闭口孔隙是无效孔
隙,试验室对于15 cm×15 em X 15 cm立方体或圆
柱体规则试件可以采用量体积法测定有效孔隙率,
按公式(4)计算。
(卜 ) 00 (4)
式中:n 为有效空隙率,% ;m,为试件浸水24 h后
测得的水中重量,g;m。为烘干后的重量