城市道路土基回弹模量设计值的确定因素
城市道路土基回弹模量设计值的确定因素
吴祖德
（常州市建设工程施工图设计审查中心）
内容提要 城市道路设计规范规定，在不利季节，路基顶面设计回弹模量值，对于快速路和主干路不应小于30Mpa ；对于次干路和支路不应小于20MPa 。
除设计应满足此规定外，确定路基顶面设计回弹模量值时，还应与某些要求相结合考虑，本文综合叙述有关因素的考虑，供设计参考。
关 键 词 城市道路 土基回弹模量 确定因素
1 原状路基顶面回弹模量值的确定
常州地区，按查表法，根据江苏省所处自然区划图为Ⅳ1、、、Ⅳ1a ，摘录列于表1： 区划 稠度c w
土组
0.80 0.90 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20
Ⅳ1 粘性土
21.5 25.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.
5
Ⅳ1a 粉质土 22.0 26.5 32.0 35.0 37.5 40.5
序号 干湿状态
黏质土 粉质土 Wc
E0（MPa ） Wc E0（MPa ） 1
干燥 Wc ≥1.10 35.0～40.5 Wc ≥1.05 35.0～40.5 2
中湿 1.10＞Wc ≥0.95 30.0～32.5 1.05＞Wc ≥0.90 26.5～32.0 3
潮湿 0.95＞Wc ≥0.80 21.5～25.5 0.90＞Wc ≥0.75 22.0～ 4 过湿 Wc ＜0.80 （≤15） Wc ＜0.75 （≤15）
由上表可知，根据不同土质、稠度，土基回弹模量在20MPa ～40MPa 之间。
由于城市道路路面设计标高受条件限制，常离地下水位较近，以及季节性土基含水量的影响，常处于过湿状态，就是土基回弹模量的设计值为15MPa 。
2 常州地区各种设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度
对土基进行处理时，处于过湿状态假定E 0=15MPa ，当用20～100cm6%石灰土处理时，经计
算得出处理层顶面的弯沉值，再经换算成顶面的土基回弹模量值，见下表：
序号 原土基回弹模量值（MPa ） 加20cm6%石灰土层后顶面计算弯沉值 （mm ） 顶面弯沉值换算成回弹模量值（MPa ） L 0=9308 E 0-0.938 对6%灰土处理因无严格强度控制要求考虑施工设计取用 E 0 （MPa ）
顶面设
计弯沉
值 （mm ）
（季节影响系数常州地区采用为1.4）因素，给予折减系数
1 15 3.43 24 1.09 2
2 3.74
2 22 2.70 31 1.19 26 3.20
3 26 2.42 35 1.17 30 2.79
4 30 2.20 39 1.1
5 34 2.48
5 34 2.03 42 1.05 40 2.13 特重交通公路土基回弹模量值应大于40MPa。
设计的土基回弹量
E 0（MPa）
6%灰土处理地基厚度
干燥中湿潮湿过湿
40（快速路，顶面弯沉2.13mm）≥20 ≥60 ≥80 ≥100
34（快速路，顶面弯沉2.48mm）—≥40 ≥60 ≥80
30（主干路，顶面弯沉2.79mm）——≥40 ≥60
26（次干路、支路，顶面弯沉
3.20mm）
——≥20 ≥40
22（小区支路，顶面弯沉3.74mm）———≥20
3 各级沥青路面在不同土基回弹模量值时的设计累计标准轴次值
表5 各级沥青路面在不同土基回弹模量值时的设计累计标准轴次值
道路级别
原设计值提高土基回弹模量
的值
土基回
弹模量
提高比
(%)
累计标
准轴次
提高比
(%)
累计标
准轴次
提高/土
基回弹
模量提
高比
土基回弹
模量
（MPa）
累计标准
轴次
土基回
弹模量
（MPa）
累计标
准轴次
小区路22 0.46×
106 34 1.32×
106
35.29 187.0 5.30
支路26 1.32×
10650 6.14×
106
92.30 365.15 3.96
次干路26 7.28×
10634 15.7×
106
30.77 116.0 3.78
主干路30 12.18×
10636 19.0×
106
20.00 56.0 2.80
快速路34 19.04×
10636 24.34×
106
5.88 27.83 4.73
注：增加交通量累计轴次值是土基回弹模量增加值的2.80-5.30倍。
当提高土基回弹模量设计值后，就可以满足高一级别道路的设计累计标准轴次值，也就是与原设计相比，提高土基回弹模量值，不增加路面厚度，就可以提高较多的设计累计标准轴次值。
4 结合路基工作区要求确定设计土基回弹值
根据各级沥青路面路基工作区深度和现行规范挖方路基压实深度的综合要求，一般路基工作区深度要求为80cm，重型要求为120cm（注：见公路路基设计规范）。
《城市道路路基设计规范》
项目分类路床顶面以下
深度
（m）
路基最低压实度（%）
快速路主干路次干路支路
填方路基0～0.8 96 95 94 92
0.8～1.5 94 93 92 91
＞1.5 93 92 91 90
零填及挖方路
基
0～0.3 96 95 94 92 0.3～0.8 94 93 ——
注：表中数值均为重型击实标准。
其中对零填及挖方路基所要求的压实度深度的要求，实际上就是体现为路基工作区深度的要求。
根据路基工作区深度的计算，城市次干路、支路零填及挖方路基的压实深度为0.3m，是远不能满足路基工作区深度的要求的。
《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）
路基部位路面底面以下
深度（m）
路床压实度（%）
高速公路、
一级公路
二级公路三、四级公
路
上路床0～0.3 ≥96 ≥95 ≥94
下路床轻、中等及重交
通
0.3～0.8 ≥96 ≥95 ≥94 特重、极重交通0.3～1.2 ≥96 ≥95 ——
求得的压实度。
2.当三、四级公路铺筑沥青混凝土路面和水泥混凝土路面时，其压实度应采用二级公路压实度标准。
城市道路均为沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，次干路、支路参照三、四级公路的路床压实度标准，压实深度可取为80cm，压实度标准可取同主干路为0～0.3为95%，0.3～0.8为93%。
表8 常州市各设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度表（按土基处于过湿状
序号设计的土基回弹
模量
E
（MPa）
挖方路段路床顶面下土基处理情况
1 2
2 20cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土
2 26 40cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土
3 30 60cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土
4 34 80cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土
5 40 100cm6%石灰土+20cm原槽翻挖掺3%石灰土
1. 为达到设计土基回弹模量值，进行土基石灰土处理，除达到设计的土基回弹模量值外，同时加深了路基工作区。
按《城市道路路基设计规范》（CJJ194-2013）4.3.8 5 ……“零填及挖方路基”的规定值。
这说明原状土的密实度较小，一般只有80%左右，要超挖并分层回填压实，才能满足规定的压实度要求。
那么按工作区深度超挖了，又进行掺石灰土处理，提高了土基回弹模量值，是一举二得的事。
2. 土基处理6%石灰土层下做20cm 原槽翻挖掺3%石灰土，是按《城市道路路基设计规范》（CJJ194-2013）4.
3.8 5 地基表面层应碾压密实。
在一般土质地段，快速路和主干路基底的压实度（重型）不应小于90%；次干路和支路不应小于85%。
这是为了保证其上层回填土能达到设计压实度要求的措施。
3. 结合路基工作区深度要求，常州市沥青路的土基设计回弹模量应确定为不小于30MPa 到34MPa为宜。
5 结束语
1. 在常州地区选择各级沥青道路的土基回弹模量设计值，在满足规范要求同时，应考虑能满足路基工作区的要求，也就是挖方路段的翻挖压实深度要求；
2.为满足路基工作区深度的要求，比规范提高的设计土基回弹模量值，同时也提高了设计累计标准轴次值，是一举二得；
3.提高设计土基回弹模量值，可减薄路面结构厚度，达到所需的设计累计标准轴次值。
应注意，由于路面结构厚度的减薄，会带来在相同轴载时（如100KN），比原有路面结构厚度时，路基工作区深度会增加。
15、路基参数E0、K、CBR概念、内容、区别及影响因素
15、路基参数E0、K、CBR概念、内容、区别及影响因素1）定义（1）E0:土基回弹模量表征土基的承载能力。
可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。
通常都以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。
在实际测定中，刚性承裁板用得较多。
试验时采用逐级加载卸载法，绘出荷载——回弹弯沉曲线，后确定回弹模量。
（2）K: 用温克勒地基模型描述土基工作状态时，用地基反应模量K表征土基的承载力。
根据温克勒地基假定，土基顶面任—点的弯沉l，仅同作用于该点的垂直压力p成正比，而同其相邻点处的压力无关。
压力p与弯沉l之比称为地基反应模量K．即：K=p/l（3）CBR：（California Bearing Ratio加州承载比）是指标准试件（材料在标准的击实层次与次数、含水量、密度）下成型后，标准饱水96h后，进行贯入试验，当贯入量达2.5mm时的单位压力与标准碎石压入相同贯入量时标准荷载强度的比值，用百分数表示。
它是一种评定材料承载能力的试验方法，表征了材料抵抗局部荷载压入变形的能力，以确保路堤填筑压实后的浸水整体强度和稳定性符合设计要求。
2）区别：三者所采用的土基简化力学模型不同，并且还考虑到土体破坏的原因不同。
E0是把土基简化为一弹性半空间体，来表征应力应变特征，并作为土基的强度指标。
K该力学模型假设地基上任一点的反力与该点的挠度成正比，而与其他点无关，及土基即相当与有互不联系的弹簧组成。
CBR更倾向与经验，表征材料抵抗局部荷载压入变形的能力。
以上三项指标，都表征特定力学模型下土基的应力与应变关系。
但由于土基是非线性体，其强度还随土质、密实度、水温状况及自然条件而变，因此，在应用各项指标进行路面设计和对土基强度进行评价时，必须与路面结构设计方法相配合把路基路面的设计力学模型与具体条件和要求联系起来。
3）影响因素：（1）不同土质对CBR值的影响CBR值与土质的粘性成反比,粘性越大, CBR值越小。
（2）浸水对CBR值的影响在CBR试验中规定浸水96小时。
基于路基路面协调变形的路基回弹模量设计
基于路基路面协调变形的路基回弹模量设计摘要】文章首先就路基回弹模量检测方法进行了阐述，接着对影响路基回弹模量的因素及水泥稳定土在不同状态下的土基回弹模量进行了分析，希望能为路基回弹模量设计工作提供一定的参考。
【关键词】路基路面；回弹模量；压实度；含水量一、前言路基回弹模量是影响路面结构厚度的敏感参数，是路面设计的主要参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的路基回弹模量值，关系到路面结构的安全性和经济性。
因此,合理确定路基回弹模量,对于指导路基路面的设计与施工具有极其重要的意义。
在实际工程中，无论是水泥路面还是沥青路面出现的损坏现象，大部分都是由于土基强度不足，稳定性变差，在外荷载作用下产生的过量变形所致。
土基变形包括塑性变形和弹性变形两部分，过大的塑性变形将导致各种沥青路面结构产生车辙和路面不平整。
在路面结构设计中，路基回弹模量的合理取值至关重要，若路基回弹模量值取的过低，计算出的路面厚度将会过厚，而实际路基回弹模量在要求的压实度条件下往往超过设计值，自然会造成资金的浪费；若路基回弹模量取值过大，施工中往往达不到要求，据此设计的路面结构层偏薄，将会引起路面结构的过早损坏。
二、路基回弹模量的检测方法路基回弹模量是公路设计中一个必不可少的参数，我国现行规范中给出了不同的自然区域回弹模量的推荐值。
目前，国内常用的回弹模量的检测方法有承载板法和贝克曼梁法。
1、承载板法在土基表面上通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，经过计算求得土基回弹模量。
本方法适用于在现场土基表面上测定土基回弹模量，测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用或可修正规范中回弹模量的推荐值。
2、贝克曼梁法贝克曼梁法基本原理是杠杆原理。
在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的垂直变形值（回弹弯沉），利用规定轴重的载重汽车加载，人工读取百分表的读数，以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值，然后通过计算求得回弹模量值。
公路沥青路面设计规范_(JTGD50-2006)
JTG 中华人民共和国行业标准JTG D50—2006公路沥青路面设计规范Specifications for Design of HighwayAsphalt Pavement2006－ 1 － 1 发布 2006 - 1 - 1 实施目次1 总则2 术语及符号2.1术语2.2符号3 一般规定3.1 交通量3.2 路用材料的技术要求4 结构层与组合设计4.1 结构层设计4.2 结构组合设计5 路基与垫层5.1 路基回弹模量5.2 垫层与抗冻设计6 基层、底基层6.1 半刚性基层6.2 柔性基层6.3 刚性基层7 沥青面层7.1 热拌沥青混合料面层7.2 沥青贯入式路面与表面处治8 新建路面的结构厚度计算9 改建路面设计9.1 一般规定9.2 沥青路面加铺层9.3 水泥混凝土路面加铺沥青路面10 水泥混凝土桥面沥青铺装设计11 排水设计及其他路面工程设计11.1 一般规定11.2 其他路面工程附录A 沥青路面结构厚度计算示例A.1 基本资料A.2 路面材料配合比设计与设计参数的确定A.3 路面厚度设计附录B 气候区有关资料附录C 沥青面层矿料级配与沥青贯入式面层表C.1 各种混合料的集料级配表表C.2- C.3 沥青贯入式面层材料规格和用量（方孔筛）表C.4 表面加铺拌和层时贯入层部分的材料规格和用量(方孔筛) 表C.5 沥青表面处治面层材料规格和用量（方孔筛）附录D 无结合料材料的级配组成表D.1 级配碎石混合料的级配组成表D.2 级配砾石结构层的级配组成附录E 材料设计参数参考资料表E.1 沥青混合料设计参数表E.2 基层、底基层材料设计参数表E.3 碎砾石土设计参数附录F 土基回弹模量参考值表F.1 路基临界高度参考值表F.2 二级自然区划各土组土基回弹模量参考值附件公路沥青路面设计规范JTJ014-2004 条文说明1 总则1.0.1 为适应公路建设事业的需要，应贯彻“精心设计、质量第一”的方针，努力提高路面设计质量，使路面工程在设计年限内满足各级公路相应的承载能力和安全、耐久的要求，特制定本规范。
道路工程_课题--道路现场质量检测之测定路基路面回弹模量(贝克曼梁)
l检测方法：
★承载板法 适用于在现场土基表面，通过承载 板对土基逐级加载、卸载的方法，测出 每级荷载下相应的土基回弹变形值，经 过计算求得土基回弹模量。所测定的土 基回弹模量可作为路面设计参数使用。
图4-13 承载板试验现场测试装置 1-加劲横梁；2-测力计；3-钢板及球座；4-钢圆筒； 5-加载千斤顶；6-立柱及支座；7-承载板
• 弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的 是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验， 但由于其测试速度等因素的限制，各国都 对快速连续或动态测定进行了研究，现在 用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯 沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的 落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉 仪等。
l强度和模量
• 土基回弹模量是公路设计中一个必不可少的参数。随 着对施工质量要求的提高，回弹模量值检测将会作为 控制施工质量的一个重要指标。常用方法：承载板法、 贝克曼梁法、现场CBR法等。
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弯沉值的几个概念： 1．弯沉 弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮 隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值 （回弹弯沉），以0．01mm为单位。 2．设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、 公路等级。面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。 3．竣工验收弯沉值 竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之 一。，当胳面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验 收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉 应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度， 重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
l检测方法：
• 落垂式弯沉仪法 • 利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载 测定弯沉，属动态测试，快速连续，但须 用贝克曼梁法进行标定换算。
试论公路土基回弹模量测试方法
试论公路土基回弹模量测试方法摘要：路基施工质量的好坏直接影响公路的整体质量，路基回弹模量是公路路面结构设计的主要参数之一，选择合理的方法，对路基回弹模量的快速检测方法尤为重要。
文章对路基回弹摸量的影响因素作了分析，并探讨了路基回弹模量的测试方法。
关键词：回弹模量；含水率；压实度；公路路基路基是道路的主体和路面的基础，路基施工质量的好坏直接影响公路的整体质量，影响到道路的使用品质及使用寿命。
如何构筑一个坚实、均匀、稳定的土基，提高土基的抗变形能力，是保证公路路面结构具有良好使用品质与经济效益的根本措施。
由于土基回弹模量是一个关于土的类型、含水量、压实度、测定方法、加荷频率和加荷循环次数等的复杂函数。
对特殊土路基回弹模量及其性质的研究对于公路路基路面设计、施工质量控制等都具有十分重要的作用和实际意义。
一、土基回弹模量的影响因素分析（一）含水率对同一种土质，压实度相同的条件下，土基回弹模量E。
随含水率的增加而降低，含水率平均增加1%，回弹模量平均降低2MPa。
公路在施工时一般在最佳含水率士2%以内进行压实，而公路在通车运营数年后路基填土的含水率较竣工时有大幅度增长，即路基的湿度增大。
（二）压实度压实度也是影响回弹模量的重要因素。
道路破坏其中80%是由路基变形引起的，而路基强度的大小是影响路基变形的主要因素，因此路基的压实是路基施工过程的一个重要工序，也是提高路基强度和稳定性的根本技术措施。
在相同应力级位、含水率为最佳含水量情况下，压实度由100%降至90%，粘土回弹模量最低约下降至原来的65%，粉土回弹模量最低约下降至原来的70%。
对于砂土来说，压实度对回弹模量的影响很小。
（三）土质不同类型的土回弹模量也有很大的差别。
尤其是在季节性冰冻地区，路基土的冻融过程会影响土颗粒的结构形态。
冻胀现象多发生在细粒土中，特别是粉土、粉质粘土中，冻结时水分迁移积聚最为强烈，冻胀现象严重。
因为这类土具有较明显的毛细现象，上升高度大，速度快，具有通畅的水源补给通道，土粒矿物成分亲水性强，土虽有较厚的结合水膜，能持有较多的结合水，同时，这类土的颗粒较细，表面能大，从而能使大量结合水迁移和积聚。
回弹模量
.回弹模量回弹模量定义：回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。
确定回弹模量的方法：现场实测法、室内试验法、换算法、查表法。
回弹模量测试步骤（1）用千斤顶开始加载，注视测力环或压力表，至预压0.05MPa，稳压1min，使承载板与土基紧密接触，同时检查百分表的工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压1min，将指针对零或记录初始读数。
（2）测定土基的压力--变形曲线。
用千斤顶加载采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环控制加载量，荷载小于0.1MPa时，每级增加0.02MPa，以后每级增加0.04MPa 左右。
为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。
每次加载至预定荷载后，稳定1min，立即读记两台弯沉仪百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0，待卸载稳定1min后，再次读数，每次卸载后百分表不再对零。
当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时，取平均值。
如超过30%，则应重测。
当回弹变形值超过1mm时，即可停止加载。
（3）各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算：回弹变形L=（加载后读数平均值一卸载后读数平均值）×弯沉仪杠杆比总变形L‘=（加载后读数平均值一加载初始前读数平均值）×弯沉仪杠杆比（4）测定汽车总影响量a。
最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，然后将汽车开出10m以外，读取终值数，两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量。
（5）在试验点下取样，测定材料含水量。
取样数量如下：最大粒径不大于4.75mm，试样数量约120g；（6）在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌砂法或环刀法及其他方法测定土基的密度。