沖擊碾壓路基試驗(yàn)檢測(cè)與分析

熊宇璟 何潞薇

摘 要：文章以“強(qiáng)基薄面”為中心，展開對(duì)路基的研究，對(duì)典型實(shí)驗(yàn)路段進(jìn)行了檢測(cè)評(píng)價(jià)分析，改變傳統(tǒng)的壓實(shí)施工方法，采用沖擊式壓路機(jī)改善路基壓實(shí)效果和提高土基頂面回彈模量，從而達(dá)到減薄路面面層厚度目的。同時(shí)，按試驗(yàn)路段的順序?qū)_擊壓實(shí)路基檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，試驗(yàn)路段分為室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：沖擊碾壓；壓實(shí)度；彎沉值；回彈模量

隨著我國(guó)道路路網(wǎng)不斷完善，道路病害的防治得到了廣泛關(guān)注，路基作為道路的基礎(chǔ)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度起著決定性的作用，路面直接承受各種荷載并受大氣環(huán)境的影響，對(duì)于如何提高路基路面的路用性能，增加路面的整體強(qiáng)度，延長(zhǎng)道路使用壽命成為了研究的重點(diǎn)。

1 沖擊式壓實(shí)路基壓實(shí)機(jī)理及檢測(cè)方法

1.1 沖擊式路基壓實(shí)機(jī)理

遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院采用南非研制開發(fā)的25T3-25KJ三邊形沖擊式壓實(shí)機(jī)（見圖1），其工作原理為利用非圓形壓實(shí)輪在高速滾動(dòng)中產(chǎn)生巨大的沖擊能實(shí)現(xiàn)壓實(shí)土石填料的目的。主要采用三邊輪沖擊壓實(shí)機(jī)，輪重14噸，沖擊壓實(shí)輪在牽引帶動(dòng)下，以9～12km/h快速翻轉(zhuǎn)，壓實(shí)輪最小半徑處夯擊地面，壓實(shí)機(jī)以250噸強(qiáng)大的沖擊能強(qiáng)制壓縮密實(shí)土壤，并且每秒沖擊地面兩次，這種低頻高幅的連續(xù)作用使得沖擊波不斷的向土體深層處傳播，使土石顆粒之間發(fā)生位移、變形和剪切達(dá)到壓縮密實(shí)土壤的目的[1]。

通過改進(jìn)施工方法，提高土基回彈模量對(duì)于減少路面結(jié)構(gòu)厚度，降低工程造價(jià)有重要意義。準(zhǔn)確的檢測(cè)和評(píng)價(jià)沖擊壓實(shí)對(duì)土基回彈模量及相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)的影響是該項(xiàng)技術(shù)得以進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

1.2 沖擊式壓實(shí)路基試驗(yàn)路檢測(cè)方法

室內(nèi)試驗(yàn)主要有路基填料的天然含水量、液限、塑限、天然密度、顆粒組成、CBR等試驗(yàn)，以確定試驗(yàn)材料的工程分類及物理力學(xué)性質(zhì)；同時(shí)做各種路基填料的室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，確定填料的最大干密度和最佳含水量，為檢測(cè)試驗(yàn)路段的壓實(shí)度提供依據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)路基土檢測(cè)的指標(biāo)為：回彈模量、壓實(shí)度和彎沉值[2-8]。

（1）室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備與方法。路基填料的天然含水量、液限、塑限、天然密度、顆粒組成及其最大干密度、最佳含水量的測(cè)定方法和主要檢測(cè)設(shè)備，如表1所示。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法及設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)路基彎沉值、回彈模量、壓實(shí)度的測(cè)定方法和主要檢測(cè)設(shè)備列表2。

2 濱海路丹東東港段試驗(yàn)路概況

試驗(yàn)路位于丹東東港境內(nèi)北井子鎮(zhèn)附近濱海路工程K69+100～K70+100路段，長(zhǎng)1km。路線沿海灘布設(shè)，左側(cè)原為海邊土壩，右側(cè)為養(yǎng)殖池塘，條件相似路段連續(xù)15km左右。路基基底處理采用了拋石擠淤的處理方案，拋石厚度1.5-2.0m，路基填筑采用填石路基，石料粒徑50-80cm，石料中間填筑細(xì)料壓實(shí)，路基施工完畢后在路基頂面進(jìn)行沖擊碾壓15遍，沖擊前后路基頂面的沉降差為10cm左右。

3 濱海路丹東東港段試驗(yàn)路檢測(cè)方案

3.1 檢測(cè)點(diǎn)布置。具體測(cè)點(diǎn)布置見圖2。

試驗(yàn)路檢測(cè)樁號(hào)為K69+100至K70+100，檢測(cè)位置為道路中心線兩側(cè)各3.5m。

3.2 檢測(cè)內(nèi)容

對(duì)以上布置的各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度、彎沉和回彈模量檢測(cè)。

4 濱海路丹東東港段試驗(yàn)路檢測(cè)與分析

4.1 室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007）中T0131-2007擊實(shí)試驗(yàn)要求，丹東東港段試驗(yàn)路路基的最大干密度和最佳含水量室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果見表3。

4.2 路基彎沉檢測(cè)結(jié)果與分析

濱海路丹東東港段（K69+100～K70+100）試驗(yàn)路路基沖擊碾壓15遍后的彎沉值，結(jié)果見表4。為方便分析，該試驗(yàn)路段經(jīng)沖擊碾壓，測(cè)得的彎沉值隨測(cè)點(diǎn)變化柱狀圖如圖3所示。

從表4和圖3可知：a.試驗(yàn)路右側(cè)彎沉值的平均值為234.96，標(biāo)準(zhǔn)差56.77，變異系數(shù)為24.16%，離散性較大；b.左側(cè)彎沉值的平均值為249.66，標(biāo)準(zhǔn)差45.20，變異系數(shù)為18.10%，同樣表明離散性較大。

（2）路基回彈模量檢測(cè)結(jié)果與分析。濱海路工程丹東東港段（K69+100～K70+100）試驗(yàn)路路基沖擊碾壓15遍后土基回彈模量，檢測(cè)結(jié)果匯總見表5，回彈模量隨測(cè)點(diǎn)變化柱狀圖見圖4。

柱狀圖

表5及圖4可以看出：a.從表中可知，試驗(yàn)路右側(cè)回彈模量平均值為67.74MPa，標(biāo)準(zhǔn)差14.69，變異系數(shù)為21.07%，離散性較大；左側(cè)回彈模量平均值65.19MPa，標(biāo)準(zhǔn)差11.52MPa，變異系數(shù)為17.68%，同樣表明離散性較大。b.從圖可以看出，右側(cè)測(cè)點(diǎn)的回彈模量最小值為K69+350處的41.5MPa，左側(cè)測(cè)點(diǎn)的回彈模量最小值為K69+400處的47.9MPa，不論是右側(cè)還是左側(cè)測(cè)點(diǎn)，相鄰測(cè)點(diǎn)的回彈模量變化較大。c.本測(cè)段路基經(jīng)過拋石擠於處理，采用填石路基，測(cè)點(diǎn)下方的路基具有不均勻性，故測(cè)得的回彈模量離散性較大，相鄰回彈模量變化較大。

（2）路基壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果與分析。該段試驗(yàn)路的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果匯總于表6。從表中可以看出，各測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度值有一定的波動(dòng)，壓實(shí)度代表值為91.04%。

（3）回彈模量和彎沉相關(guān)性分析。為了驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)回彈模量和彎沉的相關(guān)性，對(duì)該兩項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，擬合結(jié)果見圖5，回彈模量與彎沉的回歸方程見下式：E=9802.4l-0.9131

圖5中可見，回彈模量和彎沉的相關(guān)系數(shù)R=0.9452，說明檢測(cè)路段該兩項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性很好，檢測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠。

4.3 試驗(yàn)檢測(cè)分析

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，主要的試驗(yàn)檢測(cè)分析結(jié)果如下：（1）對(duì)濱海路工程丹東東港試驗(yàn)路段K69+100～K70+100試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)取樣做擊實(shí)試驗(yàn)，確定土基的最大干密度為2.223g/cm3，最佳含水量為3.18%。（2）從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果看，沖擊碾壓后，右側(cè)彎沉值的平均值為140.70，左側(cè)彎沉值的平均值為155.23，雖說離散性較大，但沒有出現(xiàn)過大的彎沉；回彈模量的平均值在60MPa以上，最小回彈模量也超過了40MPa；同時(shí)檢測(cè)到的代表性壓實(shí)度為91.04%。（3）該段試驗(yàn)路通過沖擊碾壓15遍后，路基土的回彈模量普遍得到提高，壓實(shí)效果得到了改善。

5 結(jié)束語

通過沖擊式壓實(shí)試驗(yàn)路段的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)，得到以下結(jié)論與建議：濱海路試驗(yàn)路段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，沖擊式壓實(shí)技術(shù)用于拋石擠淤處理軟土路基取得了較好的效果。該段試驗(yàn)路通過沖擊碾壓15遍后，路基用土的回彈模量普遍得到提高，壓實(shí)效果得到了改善。對(duì)于重點(diǎn)公路工程的路基土沖擊壓實(shí)質(zhì)量控制和檢測(cè)，建議采用承載板法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回彈模量檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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