[發明專利]一種路面的級配碎石排水基層的平衡設計方法

有效

• 申請號: 201811292604.2
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109295826B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 但漢成;杜鑌;賀林華
• 申請（專利權）人: 貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司
• 主分類號: E01C7/10
• 分類號: E01C7/10;E01C11/22
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎

本發明提供一種路面的級配碎石排水基層的平衡設計方法，所述方法包括根據級配碎石排水基層的滲透性能和強度而設計級配碎石排水基層的厚度，且具體包括根據排水基層的滲透性能設計出排水基層的最小厚度，并根據排水基層的強度設計出排水基層的最大厚度，最終排水基層的厚度從滿足這兩個條件的數據中取值；且在設計排水基層的最小厚度時，將排水基層分為在上的水份非飽和區和在下的水份飽和區。本發明采用Boussinesq方程準確描述排水基層中的水位分布情況，以此確定排水要求的最小厚度；結合排水基層的受力特點，以確定排水基層的最大厚度。最終通過滿足排水和受力兩方面來確定排水基層的合理厚度。

技術領域

本發明屬于路面工程領域，具體涉及一種路面的級配碎石排水基層的平衡設計方法。

背景技術

在降雨過程中，大部分水從路面橫坡和縱坡流向邊溝，而還有一部分水通過路面裂縫滲入到路面內部，此外，地下水存在毛細作用以及蒸發運動也有可能導致水進入路面結構內部，同時水未及時排出，在行車荷載作用下，加速病害的產生。因此，針對路面水損壞問題，國內外學者做了大量研究，設置路面內部排水系統可以有效的防止病害產生，延長路面的服務壽命。在柔性路面結構當中，設置級配碎石排水基層，有利于減少路面早期產生的反射裂縫。另一方面，以各種方式進入路面結構內部的自由水是造成或加速路面損壞的主要原因，而路面內部排水系統設置級配碎石排水層可將積聚在路面結構內的水分及時排除，非常有利于改善路面的使用性能，并大大提高路面的使用壽命，進而能取得可觀的經濟效益。

在整個路面結構中設置排水基層的目的是有效地排出路面結構內的水從而減少損害的產生，而且在一定程度上可以消散面層底部或面層內部的由于交通荷載而產生的孔隙水壓力。通過面層入滲的水在排水基層匯集，進而在排水基層中形成一定高度的水位。該水位高度可以作為評價排水基層有效性的一個指標，并且為合理設計排水基層厚度提供理論依據。如今，一種應用較為廣泛排水基層厚度設計的方法是基于排水基層中形成穩定流時的排水能力等于或者大于基于設計降雨量的滲水量的假設提出的(depth-of-flow)，并以排水基層中形成最大水位高度作為排水基層的設計厚度。另一方面，從路面整體結構厚度設計的角度出發，當確定路面結構方案，需要對該結構進行力學驗算，以判斷所設計的結構是否滿足設計要求。而我國現行柔性路面結構設計方法大多采用力學-經驗的方法，設計指標為彎沉值和結構層的層底拉應力。

級配碎石排水基層的厚度設計時國內一般會重點考慮排水基層的強度，并用達西定律來簡單估算級配碎石排水基層的厚度，這樣很容易導致排水基層過厚。為滿足排水基層的排水要求，美國在其規范中根據depth-of-flow來設計級配碎石排水基層的厚度，但這樣確定排水基層的滲透性能時其設計方法仍然不夠合理。

因此，本領域需要一種更優的路面的級配碎石排水基層的設計方法。

發明內容

因此，本發明提供一種路面的級配碎石排水基層的平衡設計方法，所述方法包括根據級配碎石排水基層的滲透性能和強度而設計級配碎石排水基層的厚度，且具體包括根據排水基層的滲透性能設計出排水基層的最小厚度，并根據排水基層的強度設計出排水基層的最大厚度，最終排水基層的厚度從滿足這兩個條件的數據中取值；且在設計排水基層的最小厚度時，將排水基層分為在上的水份非飽和區和在下的水份飽和區。

在現有設計中，級配碎石排水基層厚度的設計有兩種思路，一方面是滿足排水要求，通過水位高度來確定厚度，另一方面是結合力學強度給出設計厚度。級配碎石排水層的應用需要滿足這兩方面的要求，假設排水能力好，根據與級配的孔隙參數的聯系，孔隙率大，這樣會造成強度降低，可能影響整個路面的變形。同樣，級配密實，強度大，排水要求或許達不到要求。因此為進一步完善級配碎石排水層設計，綜合滲透性能和強度要求是非常有必要的。本專利中首先是結合以上排水基層厚度設計要求，建立出一種既滿足強度要求又滿足排水要求的排水基層設計方法。其次，本發明在設計排水基層的最小厚度時，將排水基層分為在上的水份非飽和區和在下的水份飽和區，本發明中考慮了水份“非飽和區”的影響，使得本發明中對級配碎石排水基層的設計更為精準合理。