第８卷第３期 ２０１１年６月 现代交通技 Ｍｏｄｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．８ ＮＯ．３ Ｊｕｎｅ ２０１１
软土地区水泥混凝土路面板底脱空的判定
胡迎东 ，王 玲 ，庄志强 ，张万磊
（１．吴江市交通工程建设指挥部，江苏吴江２１５２００；２．江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京２１ １ １ １２）
摘要：由于水泥路面板底脱空具有隐蔽、不易判别的特点．２２７省道吴江段养护改善工程分别采用了落锤式弯
沉仪、多级荷载回归法与地质雷达等方法，并结合实际取芯，对水泥路面板底脱空进行现场验证与分析，得出了 各种评价方法的适用性。为其他类似工程提供参考。
关键词：软土地区；水泥混凝土路面；板底脱空；ＦＷＤ；多级荷裁；地质雷达
中图分类号：Ｕ４１６．２１６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—９８８９（２０１１）０３—００１２—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｏｉｄ Ｂｅｎｅａｔｈ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｌａｂ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｃｌａｙ Ａｒｅａ
Ｈｕ Ｙｉｎｇｄｏｎｇ ，Ｗａｎｇ Ｌｉｎｇ￣，Ｚｈｕａｎｇ Ｚｈｉｑｉａｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｗａｎｌｅｉ。
（１．Ｗｕｊｉａｎｇ Ｔｒａｎｓｐｏ￣ａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｍａｎｄｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｗｕｊｉａｎｇ ２１５２００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １ １ １２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｖｏｉｄ ｂｅｎｅｍｈ ｃｅｍｅｎｔ ｅｏｎｃｒｅｔｅ ｓｌａｂ ｉｓ ｎｏｔ ＳＯ ｅａｓｙ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ，ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｕｌｔｉ－
ｓｔａｇｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ ｆａｌｌｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ ｄｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ ａｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｗｕｊｉａｎｇ ２２７ ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ｒｏａｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｐｒ０ｊｅｃｔ．Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｄｒａｗｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｔｅｓｔｓ
ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｃｌａｙ ａｒｅａ；ｃｅｍｅｎｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｖｏｉｄ ｂｅｎｅａｔｈ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ＦＷＤ；ｍｕｌｔｉ—ｓｔａｇｅ ｌｏａｄｉｎｇ；ｇｒｏｕｎｄ
ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ
１概述 ２板底脱空的成因及脱空的表现形式
吴江地处长江三角洲太湖湖积平原区，水系发
达，河道稠密，湖荡星罗棋布，水面积（不包括太湖
水面）占全市面积２２．０７％。属典型的湖荡水网平
原区。吴江地质条件复杂，地质土层主要以冲湖积
相与湖沼积相的亚粘土、亚沙土及淤泥质亚粘土
组成，地下水位较高，含水层厚度一般在５～１０ ｉｎ
左右。
吴江９Ｏ年代中期．开始大规模修建水泥路面。
近年来，由于交通量的大幅度增长和地质条件的影
响，有相当一部分路面出现了路面断板、角隅断裂、
错台等病害，面临着维修改造工作。对改造前的混
凝土路面。如能以一定的方法检测板下基础脱空的
位置及程度，及时采取有效的修复措施，以阻止此
类结构性破坏的发展将是非常重要的。 ２．１板底脱空病害的成因［１］
水泥混凝土路面是一种存在接缝的路面结构
形式，由于路面横缝与纵缝的存在，在实际使用过
程中，水的入侵难以避免，同时，路面在车辆荷载及
道路自身沉降的作用下，板下基础将产生一定的塑
性变形和唧泥，致使混凝土板的局部范围不再与基
础保持连续接触，即混凝土板下局部出现脱空。
大量的试验和理论计算表明。服务中的混凝
土路面，基础的局部脱空现象是客观存在的．而脱
空状态下棍凝土板的受力作用是极为不利的。混
凝土路面的缝边板角处，由于基础的脱空，荷载作
用下的混凝土面板近似于悬臂梁工作。将产生过
量的弯沉和拉应力，最终将导致混凝土板的断裂、
破碎。
基金项目：吴江科学技术局科研项目（项目编号：ＷＪ２００９２０）。 作者简介：胡迎东（１９７５一），男，江苏吴江人，工程师，主要从事道路、桥梁工程的建设管理工作。
第３期 胡迎东，等：软土地区水泥混凝土路面板底脱空的判定 。１３・
２．２吴江水泥路面板底脱空的表现形式４ ２２７省道吴江段板底脱空判定研究
根据对３１８国道江苏段和２２７省道吴江段水
泥混凝土路面的调查．主要情况如下：
（１）从病害发生程度来看，３１８国道江苏段损坏
较为严重，从病害分布情况看．主要以断裂类病害
为主。在所有病害类型中，纵、横、斜裂缝病害比例
最高，纵横斜类裂缝病害占调查板块的２２．９％，角隅
断裂其次：
（２）２２７省道吴江段调查路面总体情况相对较
好，但病害的表现形式也多为角隅断裂、接缝料损
坏与错台。
探究上述２条道路病害产生的原因，一方面是
由于路面水大量渗入路基，在车辆轴载的反复作用
下，有承压水不断冲刷基层，基层细料被水不断带
走，造成板底脱空。另一方面，与道路的通车年代也
有较大关系。３１８国道修建年代较早，随着板底脱空
程度及车流量的增加，路面病害的程度也在加重，
而２２７省道修建年代稍晚，虽也存在一定的板底脱
空现象，但由于尚不太严重，病害主要表现为错台、
角隅断裂等病害。
３板底脱空常用评价方法
板底脱空常用方法有经验调查法、弯沉检测
法、地质雷达法和声振法。目前，在我国工程实际应
用中．又以弯沉限值法为最多。
美国《路面修复手册》指出，凡弯沉超过
０．６３５ ｍｍ。应确定为板块脱空（轴载８Ｏ ｋＮ，板厚
８ ｉｎ）。美国沥青协会在旧水泥混凝土路面罩面设计
标准中，也以旧水泥混凝土面板接缝两侧弯沉平均值
０．３６ ｍｍ、接缝两侧弯沉差０．０５ ｍｍ（轴载８Ｏ ｋＮ，板厚
８ ｉｎ）作为水泥路面板脱空的判定依据。文献［２］规
定．用黄河ＪＮ１５０后轴重１００ ｋＮ和５．４ ｉｎ的贝克曼
梁检测板角和板边弯沉，凡弯沉值大于０．２ ｍｍ即
判定为脱空。上述判定标准均说明了水泥混凝土面
板脱空与弯沉有着密切关系。
随着国内旧水泥混凝土路面改造工程的不断
增多．相关工程也结合自身提出了项目的判定标
准。如２０６国道广东揭阳段对板底脱空的判定：（１）
弯沉值＜０．１８ ｍｍ，标准差≤Ｏ．０６，无脱空；（２）弯沉
值＝０．２～０．３ ｍｍ，标准差≤Ｏ．０６，可能脱空；（３）弯沉
值ｉ＞０．３４ ｍｍ，标准差ｔ＞０．１，明显脱空。江苏某公路
高速化改造项目采用：（１）弯沉值＜Ｏ．１４ ｍｍ，没有脱
空；（２）０．４ ｒａｍ＞弯沉值Ｉ＞０．１４ ｍｍ，可能脱空；（３）弯
沉值≥０．４０ ｍｍ，明显脱空。 ２２７省道起自常熟的浒浦，经吴县、苏州市区，
向南过吴江城区（松陵）、八坼、平望至苏、浙两省交
界处，呈南北走向，是苏州市域沟通长江以北与浙
江省的重要交通通道。其中吴江段起于苏州吴中区
交界处，与花港路交叉口相接，终于苏浙交界处的
太平桥，与王江泾镇相接，全长４１．２ ｋｍ。
依托２２７省道吴江段养护改善工程，选择典型
路段分别进行了落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）板角弯沉、多
级荷载与地质雷达的测试，并结合路面现场实际取
芯．进行了水泥混凝土路面板底脱空的现场验证与
分析。
４．１板角弯沉与实际脱空的关系
首先采用了ＦＷＤ对混凝土面板进行板角弯沉
测试，然后在原位进行现场取芯，以验证板角弯沉
与实际脱空深度的相关关系。具体试验结果见图１，
现场取芯见图２。
昌 ｂ
馨
２５．０
２０．Ｏ
１５．０
１０．０ 鼙 ５．Ｏ
０．０
２０．０
ｌ６．０
喜１２．０
８．０
４．０
０．０ ５ １０ １５ ２Ｏ ２５ ３Ｏ ３５ ４０ 板角弯沉／（０．０１ｍＩＩＩ） ｆａ１Ｋ９８ ｋｍ段
０ ｌ０ ２０ ３Ｏ ４０ ５Ｏ 板角弯沉，（０．０１ｍｍ） ｆｂ】Ｋｌ１４ ｋｍ段
Ｏ ５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ 板角弯￣ＹｔＪ（ｏ．０１ｒａｍ） （Ｃ）Ｋ１２１ ｋｍ段 图１板角弯沉与板底脱空的相关关系 ．
～ ◆ 一 Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ Ｄ ｍ ８ ６ ４ ２
０ ・１４・ 现代交通技术 ２０１１年
●●
（ａ）Ｋ１１４＋０６６处脱空 ￣）Ｋｌ１４＋１４１处胜 。 ｍ板磊 －ｏｌ 。。 ４０
图２现场取芯照片 （ａ）Ｋ９８ ｋｍ段
从图１可看出，各段板角弯沉值与实际脱空的
相关关系差异较大，相关关系最好的是Ｋ１ １４ ｋｍ
段，回归系数达到０．４５７ ９，其次是Ｋ９８ ｋｍ段，回归
系数为０．４３０ ３，Ｋ１２１ ｋｍ段相关关系最差。总体来
看，板底脱空随板角弯沉的增大而有增大的趋势，
但相关系数不大，说明弯沉值大小对板底脱空判定
有较大影响，但并不是决定性指标。
如按照文献［２３规定，弯沉值大于０．２ ｍｍ即判
定脱空，则欠缺合理，由图２可见，仍有一定比例弯
沉值小于０．２ ｍｍ的板角出现了脱空，但也有个别
点弯沉值大于０．２ ｍｍ，却未出现脱空。
４．２多级荷载判定结果与实际脱空的验证
多级荷载回归法属于弯沉检测法中的一种，该
方法在国际上应用也较为广泛，已被ＡＡＳＨＴＯ规范
引用。它的基本步骤为：
（１）采用ＦＷＤ测试板角弯沉，作用荷载设定为
３级，建议值分别为３０ ｋＮ、５０ ｋＮ和７０ ｋＮ；
（２）以弯沉为横坐标，荷载为纵坐标，把对应３
个荷载级别的弯沉值标注在平面图上，画出线性拟
合直线，并延长直线与坐标轴相交；
（３）如果板下支撑情况较好，延长线将穿过坐
标原点，或距离原点０．０５ ｍｍ以内．大于０．０５ ｍｍ
将认为脱空存在．通常越偏离原点，脱空情况越
严重。
这种方法的理论基础是：根据理论计算和现场
测试，对于水泥混凝土路面板而言，在较严重的板
底脱空出现之前。回归曲线推算的零荷载板角弯沉
应当为０或接近于０。
２２７省道吴江段水泥混凝土路面多级荷载试
验，结果见图３。由图可见，测试路段大部分测点均
出现了脱空现象。通过与路面实体取芯情况的比
较。多级荷载判定结果与实际脱空能够保持较好的
相关性，根据本次测试统计，判定准确率达到
９４．１％。说明采用多级荷载回归法评判脱空状况具
有一定的合理性。 ・Ｋｌ １４＋０６６ ・Ｋｌ１４＋ｌ２６
；一 ▲４ｌ×５ｘ１ １９＋３－１ ０６（超） ・Ｋｌ４＋ｌ７２
０ ５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６ｏ 板角弯沉，（０．Ｏｌｍｍ） Ｋｌ１４ ｋｍ段
图３多级荷载回归图
４．３地质雷达法
用路用探地雷达对依托工程进行了板底脱空
检测。测试段分别包括超车道和行车道。测点间距
为１０ ｍ，测试采用的路用雷达ＧＰＲ天线频率为
５００ ＭＨｚ。脱空率表示脱空点数占１０ Ｉｎ内的总测点
的百分比。测试结果见图４～图６。
根据测试结果可知。各测试路段均存在不同程
度的脱空现象，其中各测试段超车道与行车道也表
型
译 瓣 捌 馨
盘 童 童 盈 桩号 图５ Ｋ１１４ ｋｍ段面板脱空率
（下转第２９页） 抛 咖 枷 伽 抛 。 ）Ｉ诔津
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