海南省台风暴雨频发,且省内公路路基高度普遍较低,加之路肩多植草,边坡亦多采用生态水沟,所形成的植被草皮大大滞后了路基的排水进程。在台风暴雨季节,省内公路很难及时排水成为漫水公路,而雨后则逐渐渗水恢复,因此路基随外部环境变化不断经历干湿循环,由此造成路基土性能变化,在车辆荷载反复作用下从而最终影响路面结构的使用寿命。海南省众多公路调查结果表明现有公路排水设施存在诸多不完善之处,路基路面排水设计应达到的效果与控制指标不明确,导致一些路段路基含水率过高。而目前国内外对于路基在台风暴雨作用下其含水量、强度指标的演变规律及其对路面结构层的影响的研究程度还较低。
路基使用期内性能的变化与土质、路面特征、气候条件等因素有关。因此针对海南省气候特点、公路建设特征,研究省内公路路基性能演变特征,并分析这一演化进程对路面结构使用寿命的影响规律,进一步有针对性地提出适宜的路基填筑与路基路面防排水技术,对于指导海南省公路建设与养护具有重要的实用价值。
该项目针对我国暴雨地区路基长期性能与防排水技术研究的不足,通过系统深入的现场调查与检测、室内外试验、理论分析、数值计算、实体工程验证等研究手段,初步研发了适用海南暴雨地区路基填筑与防排水的成套技术体系,主要研究成果和结论如下:
① 结合省内多条公路改扩建工程,对通车运营路段的使用状况开展调查、分析,明确了海南公路总体性能状况,总结了路基路面的主要病害类型及特征,分析揭示了路基路面病害成因机理,提出了减少路基路面病害的相应技术措施;
② 结合海南省公路路基填土特点,通过室内试验明确了海南含砂低液限粘土的基本物理力学特性,分析了在役公路路基湿度、CBR、回弹模量分布特征及其变化规律,建立了基于含砂低液限粘土路基回弹模量与含水率和压实度的关系模型,并分析了其影响因素;
③ 调查获得了海南公路路基的湿度状态和分布特征,结合试验路现场检测情况,获得了路基内水分的迁移规律,基于此提出了保持路基湿度稳定的防排水措施;
④ 明确了海南省公路路基回弹模量总体现状,研究了路基强度衰减对路面结构层的影响,在路基路面相互作用分析的基础上,提出了海南省不同等级公路路床回弹模量控制标准、结构形式及填料控制要求,并基于路床回弹模量控制标准,提出了保证海南公路长期性能的各级公路路床的结构形式及填料控制要求。