宕渣路基壓實(shí)度及不均勻性影響的模型試驗(yàn)研究

摘 要：通過室內(nèi)模型試驗(yàn)，模擬宕渣路基不同壓實(shí)度及存在不均勻松散體條件下對(duì)路基路面回彈模量的影響，結(jié)果表明路基厚度和壓實(shí)度對(duì)路基回彈模量及力在路基當(dāng)中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實(shí)度越大，路基回彈模量越大，不均勻松散體的存在對(duì)路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗(yàn)條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

關(guān)鍵詞：宕渣；不均勻；回彈模量；模型試驗(yàn)

引言

浙江省多山的地理特點(diǎn)決定了公路建設(shè)當(dāng)中大量的應(yīng)用了宕渣（即開采石料及殘余石渣廢料，工程上定義為經(jīng)開采并符合路基填筑要求的自然土石混合材料）作為路基填筑材料，宕渣具有來源廣、易于開采加工、價(jià)格低廉、節(jié)省征地等特點(diǎn)[1-3]。

文章通過室內(nèi)模型試驗(yàn)，模擬宕渣路基不同壓實(shí)度及存在不均勻松散體條件下對(duì)路基路面回彈模量的影響，并且對(duì)土基表面的壓力變化進(jìn)行研究。以分析探討控制宕渣路基施工質(zhì)量的重要性。

1 試驗(yàn)方案和方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地、設(shè)備及傳感器布置

試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)在室內(nèi)，試驗(yàn)采取1：1的足尺模型開展擬靜力模型試驗(yàn)。

選取模型槽中間150cm×400cm的場(chǎng)地作為試驗(yàn)區(qū)域。將該試驗(yàn)區(qū)域向下挖50cm作為土基表面。

采用承載板法測(cè)試回彈模量的方式進(jìn)行逐級(jí)加載，荷載板底面直徑30cm，加載范圍為0～53kN，利用土基頂面放置的土壓力盒測(cè)試土基頂面壓應(yīng)力變化。土壓力盒為南京葛南實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的VWE-1型土壓力計(jì)。讀數(shù)采用南京葛南實(shí)業(yè)有限公司制造的VW-102A型振弦讀數(shù)儀。將試驗(yàn)區(qū)域分為3塊，每塊的中心位置分別埋設(shè)1個(gè)土壓力盒，編號(hào)分別為土壓力盒1、土壓力盒2和土壓力盒3。

面層采用C20混凝土代替路面水穩(wěn)層，采用與現(xiàn)場(chǎng)水穩(wěn)層剛度等效的方法計(jì)算出混凝土厚度為20cm，長寬為100cm，在兩端設(shè)置吊環(huán)以使該路面變成一可移動(dòng)面層，上部放置車轍板模擬瀝青面層。

1.2 試驗(yàn)步驟

（1）試驗(yàn)場(chǎng)地開挖完畢后，對(duì)土基進(jìn)行回彈模量測(cè)試，測(cè)試方法為承載板法。測(cè)試2次取平均值作為土基回彈模量參考值。

（2）分3層對(duì)路基進(jìn)行攤鋪，每層鋪完后均使用小型夯實(shí)機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行夯實(shí)，對(duì)先前分好的3個(gè)區(qū)域進(jìn)行不同程度的夯實(shí)：每一層攤鋪完成后，分別對(duì)區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3夯實(shí)12次、8次和4次，即使3個(gè)區(qū)域的壓實(shí)度不同，區(qū)域1到區(qū)域3壓實(shí)度逐漸減小。每層夯實(shí)完畢后，對(duì)3個(gè)區(qū)域進(jìn)行回彈模量測(cè)試，同時(shí)測(cè)試土壓力盒壓力隨回彈模量測(cè)試加載變化情況。

（3）使用吊車梁分別將面層放置在不同的區(qū)域，然后在面層表面進(jìn)行回彈模量測(cè)試，并且記錄回彈模量測(cè)試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

（4）工況一模擬：在區(qū)域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去30*30*30cm3的路基后重新回填，使該區(qū)域的密實(shí)度低于周邊，即設(shè)置一塊松散體。先測(cè)試區(qū)域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩(wěn)層及面層再測(cè)試三個(gè)區(qū)域的回彈模量，記錄回彈模量測(cè)試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

（5）工況二模擬：在區(qū)域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去45*45*45cm3的路基后重新回填，使該區(qū)域的密實(shí)度低于周邊。先測(cè)試區(qū)域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩(wěn)層及面層再測(cè)試三個(gè)區(qū)域的回彈模量，記錄回彈模量測(cè)試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 路基施工模擬結(jié)果

每層路基施工完畢后，對(duì)3個(gè)區(qū)域的回彈模量進(jìn)行測(cè)試，每層路基的回彈模量隨著夯實(shí)次數(shù)的增加而增加，并且路基厚度越大，回彈模量值越大。第一層夯實(shí)4次時(shí)的路基回彈模量值最小，為21.41MPa，最大為第三層夯實(shí)12次，達(dá)到41.38MPa。

對(duì)在回彈模量測(cè)試過程中的不同區(qū)域土壓力盒讀數(shù)變化進(jìn)行記錄，根據(jù)公式計(jì)算得出各個(gè)土壓力盒在回彈模量測(cè)試過程中隨著加載的進(jìn)行土壓力盒壓力變化。

在每層路基施工完成后的路基頂面土壓力盒壓力變化都有一個(gè)同樣的規(guī)律，即區(qū)域3土基表面壓力增長幅度最大，區(qū)域2其次，區(qū)域1最小，并且第三層完成后，土基表面感應(yīng)到路基表面?zhèn)鬟f過來的壓力最小，即路基越厚，壓實(shí)度越大，土基表面感應(yīng)到路基表面?zhèn)鬟f過來的壓力越小。

2.2 面層施工及不均勻工況模擬結(jié)果

將面層加在路基表面3個(gè)區(qū)域后分別進(jìn)行回彈模量測(cè)試，并且分兩次在區(qū)域2設(shè)置了松散體模擬路基不均勻性，松散體大小分別為30cm3（工況一）和45cm3（工況二），然后分別對(duì)區(qū)域2的路基路面進(jìn)行回彈模量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示。

從表中可以得出，初始情況下在3個(gè)區(qū)域的面層上進(jìn)行回彈模量測(cè)試，回彈模量和路基回彈模量變化有同樣的規(guī)律，即路基夯擊次數(shù)越多，回彈模量越大。

由于在區(qū)域2的路基頂面設(shè)置了松散體，因此工況一、工況二和初始條件相比，區(qū)域2的回彈模量值明顯降低，并且區(qū)域1和區(qū)域3的回彈模量也有一定程度的降低，即松散體對(duì)周邊區(qū)域也有一定程度的影響，該不均勻條件下不均勻體對(duì)路基的影響范圍大于1.3m。區(qū)域2路基回彈模量降低13%，路面回彈模量降低30.1%。

由于是在區(qū)域2路基頂面設(shè)置的松散體，因此區(qū)域2土基表面土壓力盒受到壓力變化影響最大，而區(qū)域1和區(qū)域3影響不大。

3 結(jié)束語

文章通過室內(nèi)1：1足尺模型試驗(yàn)，模擬實(shí)際工程當(dāng)中存在的不同壓實(shí)度路基條件及存在不均勻松散體工況條件，通過回彈模量測(cè)試和土基表面壓力測(cè)試研究壓實(shí)度和不均勻體對(duì)路基路面力學(xué)響應(yīng)的影響，得出結(jié)論如下：

（1）路基厚度和壓實(shí)度對(duì)路基回彈模量及力在路基當(dāng)中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實(shí)度越大，路基回彈模量越大，土基表面對(duì)路基表面的力越不敏感。

（2）不均勻松散體的存在對(duì)路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗(yàn)條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

實(shí)際工程當(dāng)中要控制路基施工條件，盡量減小路基的不均勻性對(duì)路面的影響，提高路面使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]毛云龍.基于落球檢測(cè)技術(shù)的宕渣路基均勻性檢測(cè)研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014（7）：96-98.

[2]朱春風(fēng).宕渣路基施工質(zhì)量控制[J].建筑裝飾與施工管理，2014（5）：299-301.

[3]佟麗欣.宕渣路堤壓實(shí)特性的試驗(yàn)研究及數(shù)值分析[D].上海交通大學(xué)，2008.