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【摘 要】通过采用承载板测定土基回弹模量的试验方法进行佛山“一环”路基顶层回弹模量的检测，结合对测点压实度、含水率指标数据的比较，分析路基回弹模量、压实度与路基性能的关系，论述佛山"一环"路基回弹模量合理取值分析，理清路基回弹模量、压实度、含水量与路基性能之间的关系，对如何正确使用路基回弹模量指标，设计弯沉控制指标具有重要的意义。
【关键词】承载板法；检测；回弹模量；分析
0.概况
佛山市“一环”工程是佛山市规划的“五纵九横二环”公路干线网中横二、横六、纵三、纵五所形成的环路，路线全长99.2公里。全线共分为41个路基标段和6个路面标段。路基设计处于干燥或中湿状态，全线上路床回填土以黄色砂砾土和红色砂砾土为主，主路路基压实度控制指标为≥96%（填、挖方0～0.80m），94%（填方0.80～1.50），≥93%（填方＞1.50），主路路基设计顶层设计回弹模量为35MPa（东、西、北线），30MPa（南线）。
1.试验方法
依照《公路路基路面现场测试规程》（JTJ 059-95）P49-8.3 承载板测定土基回弹模量试验方法（T 0943-95）进行检测与数据处理。
2.质量保证措施
本项工作与佛山“一环”交工检测同时进行，工作量大，工期较长，为保证试验质量，市质监站高度重视周密部署，市监测站安排专人负责。
（1）成立工作小组具体负责该项工作。
（2）严格按照监测站质量保证体系文件（《质量手册》、《检测实施细则》、《仪器操作规程》）的要求执行，有效的保证本项工作顺利推进，保证试验数据的准确、可靠。
（3）工作安排：该项任务工作量大，时间紧（路基完工后急需上底基层），现场检测工作受天气的影响大，检测耗时较长。为保证检测工作顺利开展，由专人负责，在不影响“一环”交工检测的前提下优先安排本项工作。
3.路基回弹模量、压实度与路基性能的关系简述
路基的压实程度对路基的强度和稳定性影响很大。土基的压实是路基施工中极其重要的环节，是保证路基质量的关键。现行路面设计方法是以回弹模量E作为土基的强度指标，但施工现场并没有直接用回弹模量E来控制土基压实程度，而是用干密度γ来表示土基压实程度的。下面拟通过对土基强度指标回弹模量E与表征土基压实程度的技术指标干容重γ关系的分析，说明含水量对路基性能的影响。
3.1含水量与压实度的关系
影响土基压实效果的主要因素有土的含水量、土质、碾压层的厚度、压实机械的类型与功能、碾压遍数和地基的强度。用同一种土制成一组试件，各试件的含水量依次增加，相同的击实功试验结果如图1所示。图1中曲线a的驼峰曲线表明干容重γ随含水量ω而变化的规律性。在同等条件下，一定含水量之前γ随ω增加而提高，当γ值达到最大值γd后，ω再继续增加，γ随ω增大而降低，即土体的压实效果变差。通常在一定压实条件下，对应于干密度的最大值γd (曲线的最高点)的含水量称为最佳含水量ωd，这就是经典的土样击实曲线。可见，压实施工时．如能控制土的湿度为最佳含水量ωd，则压实效果为最好，耗费的压实功是经济的。
3.2含水量与路基回弹模量的关系
图1曲线c表明路基回弹模量E随含水量ω而变化的规律性。对比曲线a和c就可发现，在同等条件下土体获得的最大干密度γd和最大回弹模量Ek时所对应的含水量ωd和ωk是不同的(ωk＜ωd)。曲线c表明，土体湿度未达到最佳含水量ωd之前，强度已达到最高值Ek，其原因在于含水量较小时，土粒间的粘附力和内摩阻力较大，需要很大的外力，才能克服土粒间的阻力而使土粒移动，彼此靠拢。这说明此时土体的塑性变形比最佳含水量ωd时的塑性变形小。土体塑性变形的大小表明其抵抗外荷载作用能力的大小，也就是表明土体回弹模量E的大小。因此，土的含水量为ωk时的强度就比最佳含水量ωo时高，并达到强度最大值Ek，但是，正因为此时土还未压实到最大密实度，剩余孔隙较多，当含水量继续增加时水分就會很快进入土中，致使土的粘附力和内摩阻力迅速降低，在外力作用下，土颗粒较容易彼此靠拢，重新组成致密的新结构，土的塑性变形变大，其强度也因此而有所下降。这也说明了获得最大密实度时的土体，其强度尽管较高，但不是最高的。
曲线a、c分别为饱水前γ、E与ω关系示意图
曲线b、d分别为饱水后γ、E与ω关系示意图
图1 路基的γ、E与ω关系示意图
3.3含水量与路基的水稳定性的关系
曲线b、d分别表示在不同的含水量条件下压实的土样放在水中，吸湿7 d，使其受水浸湿达到饱和后的干密度γ和回弹模量E的变化曲线。与曲线a、c对比看，它们的数值都不同程度的降低了。从曲线本身来看，只有在最佳含水量ωd时压实的那种土，仍然保持具有最大的密实度γd。这是因为最佳含水量ωd时，压实的土体土颗粒排列得最紧密，相对位置最稳定，而且由于土颗粒紧密连接在一起，相邻土粒表面的水膜相互交叠，阻碍了毛细水的活动，使水分不易进入。同时，水的体积不超过土在最密实状态时的孔隙体积，吸水量最少。因此，饱水后土的密度、回弹模量E都下降最小。可以说，控制在最佳含水量ωd下压实的土基，其强度和水稳定性最好。
公路竣工通车后，应保证其在全年各个季节都能有足够的强度和稳定性，以承受车辆荷载的作用及自然因素的影响。路基路面在使用过程中不可避免地会受到雨季潮湿气候及冰冻不利季节的影响。如果路基施工碾压时以ωk为准，尽管相应的强度(回弹模量E) 最高，但此时路基土还未压实到最大密实度，还有较多孔隙，受湿度影响时外界水分极易进入土体内部，饱水后的路基土强度(回弹模量E)就会大大降低，水稳定性很差。然而，以ωd为标准，土基压实到最大干密度γd后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用等均有明显的改善。因此，这就是我国现行路面设计方法以回弹模量E为土基的强度指标时，施工现场不是直接用回弹模量E 来控制土基压实程度，而是用干密度γd及相应的ωd作为控制土基压实指标的原因所在。
4.路基回弹模量合理取值分析
4.1路基回弹模量取值方法
回弹模量是路基设计和路面结构计算的重要参数，其主要影响因素有：土质、含水量、压实度、试验方法等。《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2002）和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）给出了各地区不同土质的土基回弹模量建议值，但我国幅员辽阔，各地区土质种类繁多，非常有必要针对具体地区进一步确定重型压实标准下的土基回弹模量取值。另外，回弹模量作为土基设计参数其测定方法是比较复杂和笨重的，且其确定的方法种类较多。准确的提出符合一个地区土质实际情况的土基回弹模量取值是公路工程设计的重要工作，为该地区公路路基建设工作提供科学依据。
采用承载板法测定已建成的路基回弹模量是路基设计中直接合理的路基回弹模量取值方法，同样该方法也是检验已建成路基的回弹模量是否符合设计要求的有效途径。
测点处路基回弹模量计算公式：
Eob=Eob=■(1-μ■■)×105 （公式1）
式中：D——承载板直径（mm）；
Pi，Li——第i级荷载（kN）及其检测的回弹变形（0.01mm）；
μ0——路基的泊松比，取0.35。
某路段路基回弹模量设计值公式：
E0D=（■-ＺａＳ）/Ｋ１ （公式2）
式中：E0D——某路段土基回弹模量设计值（MPa）；
■，S——实测土基回弹模量的平均值和均方差；
Ｚａ——保证率系数，高速公路、一级公路为2，二、三级公路为1.648，，四级公路为1.5；
Ｋ１——不利季节影响系数，可根据当地经验确定，一般取1.2～1.4。
4.2佛山一环路基顶层回弹模量检测结果分析：
根据上述计算方法计算出佛山“一环”路基顶层各线段及全线的实测不利季节综合回弹模量如下表（表1），详见《佛山一环路基顶层回弹模量检测汇总表》（本文不详列）：
表1 佛山一环路基顶层回弹模量检测结果分析表
从上表可以得出，佛山一环各路段及全线路基顶层回弹模量实测不利季节综合回弹模量均符合设计要求，设计值为35（30）MPa，实测不利季节综合回弹模量为36.6～63.4MPa，超出设计模量百分比为21.9%～81.2%。从各线段实测不利季节综合回弹模量的情况来看，一环北线较理想，达63.4 MPa，超出设计模量81.2%；而一环南线为36.6 MPa，超出设计模量为21.9%。一环全线实测不利季节综合回弹模量为46.1 MPa。
回弹模量的影响因素较多，主要因素有：回弹模量土质、含水量、压实度、试验方法等。由于一环各施工标段填筑土质、含水量、压实度等差异，对实测不利季节综合回弹模量的影响，使得各标段佛山一环各线段路基顶层回弹模量实测不利季节综合回弹模量存在一定的差异。说明佛山一环各线段及全线路基顶层回弹模量的设计取值是基本符合实际情况的、也是比较合理的取值。佛山一环工程合理的路基回弹模量取值对优化路面结构设计，节约工程成本，提高公路使用年限具有积极的意义。
5.结论
（1）佛山“一环”各线路基顶层回弹模量的实测值均符合设计要求，并有一定的安全储备。
（2）采用承载板法测定已建成的路基回弹模量是路基设计中直接合理的路基回弹模量取值方法，同样该方法也是检验已建成路基的回弹模量是否符合设计要求的有效途径。
（3）理清路基回弹模量、压实度、含水量与路基性能之间的关系，对如何正确使用路基回弹模量指标，设计弯沉控制指标具有重要的意义，同时对我国现行路面设计方法以回弹模量E为土基的强度指标时，施工现场不是直接用回弹模量E 来控制土基压实程度，而是用干密度γd及相应的ωd作为控制路基压实指标的原因。■
【参考文献】
［１］中华人民共和国行业标准.公路路基路面现场测试规程，（JTJ 059-95）.
［２］中華人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范，（JTG D40-2002）.
［３］中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范，（JTG D50-2006）.
【关键词】承载板法；检测；回弹模量；分析
0.概况
佛山市“一环”工程是佛山市规划的“五纵九横二环”公路干线网中横二、横六、纵三、纵五所形成的环路，路线全长99.2公里。全线共分为41个路基标段和6个路面标段。路基设计处于干燥或中湿状态，全线上路床回填土以黄色砂砾土和红色砂砾土为主，主路路基压实度控制指标为≥96%（填、挖方0～0.80m），94%（填方0.80～1.50），≥93%（填方＞1.50），主路路基设计顶层设计回弹模量为35MPa（东、西、北线），30MPa（南线）。
1.试验方法
依照《公路路基路面现场测试规程》（JTJ 059-95）P49-8.3 承载板测定土基回弹模量试验方法（T 0943-95）进行检测与数据处理。
2.质量保证措施
本项工作与佛山“一环”交工检测同时进行，工作量大，工期较长，为保证试验质量，市质监站高度重视周密部署，市监测站安排专人负责。
（1）成立工作小组具体负责该项工作。
（2）严格按照监测站质量保证体系文件（《质量手册》、《检测实施细则》、《仪器操作规程》）的要求执行，有效的保证本项工作顺利推进，保证试验数据的准确、可靠。
（3）工作安排：该项任务工作量大，时间紧（路基完工后急需上底基层），现场检测工作受天气的影响大，检测耗时较长。为保证检测工作顺利开展，由专人负责，在不影响“一环”交工检测的前提下优先安排本项工作。
3.路基回弹模量、压实度与路基性能的关系简述
路基的压实程度对路基的强度和稳定性影响很大。土基的压实是路基施工中极其重要的环节，是保证路基质量的关键。现行路面设计方法是以回弹模量E作为土基的强度指标，但施工现场并没有直接用回弹模量E来控制土基压实程度，而是用干密度γ来表示土基压实程度的。下面拟通过对土基强度指标回弹模量E与表征土基压实程度的技术指标干容重γ关系的分析，说明含水量对路基性能的影响。
3.1含水量与压实度的关系
影响土基压实效果的主要因素有土的含水量、土质、碾压层的厚度、压实机械的类型与功能、碾压遍数和地基的强度。用同一种土制成一组试件，各试件的含水量依次增加，相同的击实功试验结果如图1所示。图1中曲线a的驼峰曲线表明干容重γ随含水量ω而变化的规律性。在同等条件下，一定含水量之前γ随ω增加而提高，当γ值达到最大值γd后，ω再继续增加，γ随ω增大而降低，即土体的压实效果变差。通常在一定压实条件下，对应于干密度的最大值γd (曲线的最高点)的含水量称为最佳含水量ωd，这就是经典的土样击实曲线。可见，压实施工时．如能控制土的湿度为最佳含水量ωd，则压实效果为最好，耗费的压实功是经济的。
3.2含水量与路基回弹模量的关系
图1曲线c表明路基回弹模量E随含水量ω而变化的规律性。对比曲线a和c就可发现，在同等条件下土体获得的最大干密度γd和最大回弹模量Ek时所对应的含水量ωd和ωk是不同的(ωk＜ωd)。曲线c表明，土体湿度未达到最佳含水量ωd之前，强度已达到最高值Ek，其原因在于含水量较小时，土粒间的粘附力和内摩阻力较大，需要很大的外力，才能克服土粒间的阻力而使土粒移动，彼此靠拢。这说明此时土体的塑性变形比最佳含水量ωd时的塑性变形小。土体塑性变形的大小表明其抵抗外荷载作用能力的大小，也就是表明土体回弹模量E的大小。因此，土的含水量为ωk时的强度就比最佳含水量ωo时高，并达到强度最大值Ek，但是，正因为此时土还未压实到最大密实度，剩余孔隙较多，当含水量继续增加时水分就會很快进入土中，致使土的粘附力和内摩阻力迅速降低，在外力作用下，土颗粒较容易彼此靠拢，重新组成致密的新结构，土的塑性变形变大，其强度也因此而有所下降。这也说明了获得最大密实度时的土体，其强度尽管较高，但不是最高的。
曲线a、c分别为饱水前γ、E与ω关系示意图
曲线b、d分别为饱水后γ、E与ω关系示意图
图1 路基的γ、E与ω关系示意图
3.3含水量与路基的水稳定性的关系
曲线b、d分别表示在不同的含水量条件下压实的土样放在水中，吸湿7 d，使其受水浸湿达到饱和后的干密度γ和回弹模量E的变化曲线。与曲线a、c对比看，它们的数值都不同程度的降低了。从曲线本身来看，只有在最佳含水量ωd时压实的那种土，仍然保持具有最大的密实度γd。这是因为最佳含水量ωd时，压实的土体土颗粒排列得最紧密，相对位置最稳定，而且由于土颗粒紧密连接在一起，相邻土粒表面的水膜相互交叠，阻碍了毛细水的活动，使水分不易进入。同时，水的体积不超过土在最密实状态时的孔隙体积，吸水量最少。因此，饱水后土的密度、回弹模量E都下降最小。可以说，控制在最佳含水量ωd下压实的土基，其强度和水稳定性最好。
公路竣工通车后，应保证其在全年各个季节都能有足够的强度和稳定性，以承受车辆荷载的作用及自然因素的影响。路基路面在使用过程中不可避免地会受到雨季潮湿气候及冰冻不利季节的影响。如果路基施工碾压时以ωk为准，尽管相应的强度(回弹模量E) 最高，但此时路基土还未压实到最大密实度，还有较多孔隙，受湿度影响时外界水分极易进入土体内部，饱水后的路基土强度(回弹模量E)就会大大降低，水稳定性很差。然而，以ωd为标准，土基压实到最大干密度γd后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用等均有明显的改善。因此，这就是我国现行路面设计方法以回弹模量E为土基的强度指标时，施工现场不是直接用回弹模量E 来控制土基压实程度，而是用干密度γd及相应的ωd作为控制土基压实指标的原因所在。
4.路基回弹模量合理取值分析
4.1路基回弹模量取值方法
回弹模量是路基设计和路面结构计算的重要参数，其主要影响因素有：土质、含水量、压实度、试验方法等。《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2002）和《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）给出了各地区不同土质的土基回弹模量建议值，但我国幅员辽阔，各地区土质种类繁多，非常有必要针对具体地区进一步确定重型压实标准下的土基回弹模量取值。另外，回弹模量作为土基设计参数其测定方法是比较复杂和笨重的，且其确定的方法种类较多。准确的提出符合一个地区土质实际情况的土基回弹模量取值是公路工程设计的重要工作，为该地区公路路基建设工作提供科学依据。
采用承载板法测定已建成的路基回弹模量是路基设计中直接合理的路基回弹模量取值方法，同样该方法也是检验已建成路基的回弹模量是否符合设计要求的有效途径。
测点处路基回弹模量计算公式：
Eob=Eob=■(1-μ■■)×105 （公式1）
式中：D——承载板直径（mm）；
Pi，Li——第i级荷载（kN）及其检测的回弹变形（0.01mm）；
μ0——路基的泊松比，取0.35。
某路段路基回弹模量设计值公式：
E0D=（■-ＺａＳ）/Ｋ１ （公式2）
式中：E0D——某路段土基回弹模量设计值（MPa）；
■，S——实测土基回弹模量的平均值和均方差；
Ｚａ——保证率系数，高速公路、一级公路为2，二、三级公路为1.648，，四级公路为1.5；
Ｋ１——不利季节影响系数，可根据当地经验确定，一般取1.2～1.4。
4.2佛山一环路基顶层回弹模量检测结果分析：
根据上述计算方法计算出佛山“一环”路基顶层各线段及全线的实测不利季节综合回弹模量如下表（表1），详见《佛山一环路基顶层回弹模量检测汇总表》（本文不详列）：
表1 佛山一环路基顶层回弹模量检测结果分析表
从上表可以得出，佛山一环各路段及全线路基顶层回弹模量实测不利季节综合回弹模量均符合设计要求，设计值为35（30）MPa，实测不利季节综合回弹模量为36.6～63.4MPa，超出设计模量百分比为21.9%～81.2%。从各线段实测不利季节综合回弹模量的情况来看，一环北线较理想，达63.4 MPa，超出设计模量81.2%；而一环南线为36.6 MPa，超出设计模量为21.9%。一环全线实测不利季节综合回弹模量为46.1 MPa。
回弹模量的影响因素较多，主要因素有：回弹模量土质、含水量、压实度、试验方法等。由于一环各施工标段填筑土质、含水量、压实度等差异，对实测不利季节综合回弹模量的影响，使得各标段佛山一环各线段路基顶层回弹模量实测不利季节综合回弹模量存在一定的差异。说明佛山一环各线段及全线路基顶层回弹模量的设计取值是基本符合实际情况的、也是比较合理的取值。佛山一环工程合理的路基回弹模量取值对优化路面结构设计，节约工程成本，提高公路使用年限具有积极的意义。
5.结论
（1）佛山“一环”各线路基顶层回弹模量的实测值均符合设计要求，并有一定的安全储备。
（2）采用承载板法测定已建成的路基回弹模量是路基设计中直接合理的路基回弹模量取值方法，同样该方法也是检验已建成路基的回弹模量是否符合设计要求的有效途径。
（3）理清路基回弹模量、压实度、含水量与路基性能之间的关系，对如何正确使用路基回弹模量指标，设计弯沉控制指标具有重要的意义，同时对我国现行路面设计方法以回弹模量E为土基的强度指标时，施工现场不是直接用回弹模量E 来控制土基压实程度，而是用干密度γd及相应的ωd作为控制路基压实指标的原因。■
【参考文献】
［１］中华人民共和国行业标准.公路路基路面现场测试规程，（JTJ 059-95）.
［２］中華人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范，（JTG D40-2002）.
［３］中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范，（JTG D50-2006）.