近些年來，路基路面協同設計及動力設計理念逐漸被廣大科研和公路工程技術人員所接受。新版《公路路基設計規範》（JTG D30-2015）[1]第3.2.4條對路基結構的動力設計指標和驗算指標做出了明確規定。“路基應以路床頂面回彈模量為設計指標，以路床頂面豎向壓應變為驗算指標”，“路基在平衡溼度狀態下，路床頂面回彈模量不應低於現行《公路瀝青路面設計規範》（JTG D50）和《公路水泥混凝土路面設計規範》（JTG D40）的有關規定”，“瀝青路面路床頂面豎向壓應變的計算值應滿足瀝青路面永久變形的控制要求”。
路基動力設計的目的在於控制路基填土因交通荷載引起過大變形而導致路面結構的破壞，同時保證土體結構本身不發生破壞。根據控制參數和設計側重點的不同，路基動力設計方法有所不同。主要有動應變控制法、動應力控制法和動變形控制法。
鑑於目前關於路基土破壞動應變的具體取值尚無統一的認識或規定，結合《公路瀝青路面設計規範》（JTG D50）[2] 關於路面彎沉控制的思想，本文采用文獻[3]所提供的動變形設計方法開展軟巖路基結構設計研究。
1 軟巖路基結構動變形法設計步驟
（1）確定計算參數
確定設計採用的汽車動荷載參數，根據設計文件，計算設計年限內一個車道的累計標準當量軸次，同時確定設計交通量與交通等級、面層、基層類型以及公路結構組合類型及相關參數。
（2）路基頂面允許動變形計算
利用規範對路面彎沉的控制標準，結合路面路基協調變形條件，得到路基頂面允許動變形值Ud。
Ud=600Ne-0.2AcAsAbAa (1)
式中：Ud為允許動變形值（0.01mm）；Ne為設計年限內一個車道累計當量軸次；Ac、As和Ab為與公路等級、結構層類型和性質有關的係數，可參考文獻[2]確定；Aa是路基頂面動變形與路表面動變形幅值之比，也稱為公路路面結構組合係數，可參考文獻[4]確定。
（3）路基頂面動變形計算
軟巖路基結構是一個典型的多層結構體系，其主要結構層由上至下依次為：面層、基層、底基層、路床、路堤和天然地基。其中路堤根據填料的不同可分為兩層，上層採用為剛度調整層，下層採用軟巖填料填築。計算模型如圖1所示。
圖1軟巖路基層狀結構模型
Fig.1 Multilayered structure model of soft rock subgrade
已知剛度調整層和軟巖填料回彈模量，擬定一個剛度調整層厚度，根據路基分層結構體系，參考文獻[4]，計算得到路基頂面動變形Uz，
（2）
式中：
。
（4）確定剛度調整層厚度
路基動變形控制設計應滿足路基頂面抵抗變形破壞的要求：即
Uz≤Ud（3）
如計算所得Uz＞Ud，則應適當增大優質填料層厚度，並重復步驟1.3，重新計算UZ，如此往復，只至計算所得滿足Uz≤Ud，此時所對應厚度即為當前軟巖填料回彈模量對應的剛度調整層最小允許厚度Hmin，軟巖路基結構設計時應滿足：
Hd≥Hmin（4）
式中Hd為剛度調整層設計厚度，Hmin為剛度調整層最小允許厚度。
2貴州省重載高速公路軟巖路堤填料分級標準
軟巖路堤結構受路面結構型式、交通荷載等級、現場所能方便取得的非軟巖填料強度、軟巖填料的長期強度等多因素影響，因此其設計是一個非常複雜的過程。本文結合貴州省高速公路所慣用的典型瀝青路面結構，對重交通條件下軟巖路堤結構開展研究。軟巖路基結構設計所用路面結構數據採用依託工程——三黎高速公路的瀝青路面結構型式和設計參數。三黎高速公路路面結構如表1，交通荷載等級為重交通，設計彎沉值為0.230mm，路面設計結構層參數詳見表2。
表1 路面結構形式
Table 1The Structural Forms ofAsphalt Pavement
表2 軟巖路基結構計算參數
Table 2. Computational parameters of soft rock subgrade structure
規範[1]中規定輕、中等及重交通路床結構層厚度為0.8m，特重、極重交通路床結構層厚度為1.2m，公路網中輕、中等及重交通等級在公路網中佔絕大部分，特重和極重交通路基路面結構一般需要專門論證和特殊設計。因此，本文以重交通對應的累計標準軸次的上限值進行相應的計算，即BZZ-100累積標準軸次Ne=2500（萬次/車道），其結論將更具有普遍性和適用性。
將Ne=2500（萬次/車道）代入公式（1），計算得到路基頂面允許動變形值（0.01mm）為0.165mm。
剛度調整層採用未篩分碎石或級配良好的硬質岩石渣，回彈模量參考文獻[1]附錄B取E=200Mpa，通過將不同的剛度調整層厚度和軟巖填料的回彈模量進行組合，帶入公式（2），即可求得滿足路基頂面允許動變形的不同軟巖填料回彈模量所對應剛度調整層厚度，或者求得重要結構層位對應軟巖路堤填料回彈模量的下限值，如表3所示。
表3軟巖填料回彈模量與剛度調整層厚度對應關係
Table 3.The corresponding relationship between the resilient modulus of soft rock filler and the thickness of stiffness adjustment layer
根據表3和規範[1]對於路基結構層位的劃分，可以得到基於動態回彈模量的貴州省重載高速公路的軟巖路堤填料分級標準，見表4 。
表4 貴州省重載高速公路軟巖路堤填料分級標準（E）
Table4.The grading standards of the soft rock filling in Guizhou Province heavy-loadexpressway（E）
注:H為路堤填高，0.5m為基底透水層厚度。
考慮到目前粗粒土還沒有標準的動態回彈模量試驗方法，根據規範[1]第3.2.6款中提供的動態回彈模量與CBR之間的經驗關係式，對錶4進行轉換，可得到基於CBR的貴州省重載高速公路軟巖路堤填料分級標準，見表5。
表5 貴州省重載高速公路軟巖路堤填料分級標準（CBR）
Table4.The grading standards of the soft rock filling in Guizhou Province heavy-loadexpressway（CBR）
注:H為路堤填高，0.5m為基底透水層厚度。
3幾點說明
（1）表3和表4所列軟巖填料回彈模量均為其長期相對穩定動態回彈模量，需在乾溼循環基礎上採用動三軸試驗測得，動三軸試驗方法可參照規範[1]附錄A。大量試驗表明，一般地，軟巖填料經過5次乾溼循環後，其強度變化漸趨穩定，因此可認為5次乾溼循環後測得的動態回彈模量即為其長期相對穩定動態回彈模量。
（2）軟巖填料的乾溼循環動態回彈模量和CBR測試較為複雜，工可階段，可將軟巖填料長期自然風化崩解堆積物的粒組狀態與規範[1]附錄B中所列土組和粒料類型的粒組狀態進行對比，參照取值。
（3）軟巖路堤結構受上部路面結構、剛度調整層填料強度等因素影響，其計算過程較為複雜，表2.3所列不同回彈模量軟巖填料對應剛度調整層厚度是基於貴州省典型瀝青路面結構和採用級配良好的硬質岩石渣或非篩分碎石作為剛度調整層的基礎上所提出的，實際使用中如路面結構或者採用的剛度調整層填料種類發生改變，則應對剛度調整層填料厚度做出相應調整。
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