公路工程路基試驗(yàn)檢測(cè)探討

王希和

【摘 要】本文對(duì)公路工程路基試驗(yàn)檢測(cè)的運(yùn)用作了總結(jié)，重點(diǎn)對(duì)路基壓實(shí)面波試驗(yàn)檢測(cè)、填筑厚度的頻散曲線正演實(shí)驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行了介紹，只有加強(qiáng)路基實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，才能保證工程施工質(zhì)量，提升運(yùn)行性能。

【關(guān)鍵詞】公路工程；路基；試驗(yàn)檢測(cè)；主要任務(wù)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)公路工程施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，但路基施工問(wèn)題卻日漸突出。因此在此背景下，不僅需要對(duì)工程施工實(shí)現(xiàn)技術(shù)管理，同時(shí)需要對(duì)路基實(shí)驗(yàn)檢測(cè)水平實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升，促進(jìn)工程施工質(zhì)量監(jiān)管力度，以為工程建設(shè)提供技術(shù)數(shù)據(jù)支持。

1 公路工程路基試驗(yàn)檢測(cè)的運(yùn)用

由于公路工程路基施工環(huán)境的不同，因此根據(jù)實(shí)際的具體情況來(lái)看，可將路基檢測(cè)分為以下幾類運(yùn)用形式：（1）為保證車輛安全行駛，對(duì)于一些高承載、高速及特殊行駛的路基工程，當(dāng)其超出設(shè)計(jì)要求時(shí)，需進(jìn)行及時(shí)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)；（2）雖然公路工程具有良好的運(yùn)行狀況，但會(huì)因運(yùn)輸強(qiáng)度超過(guò)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)要求，對(duì)工程的安全狀況埋下隱患，因此為確?，F(xiàn)有路基結(jié)構(gòu)能夠在新的運(yùn)載環(huán)境下安全運(yùn)行，需進(jìn)行科學(xué)合理的試驗(yàn)檢測(cè)工作；（3）在路基工程的施工過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，并且在建設(shè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生一些與設(shè)計(jì)方案不一致的問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需將道路的承載力考慮進(jìn)去，并制定相關(guān)的應(yīng)急措施，以保證工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，但由于所采取的應(yīng)急措施不一定適應(yīng)不合格的路基工程，所以就需作出合理科學(xué)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，以重新確定工程的使用功能。

2 公路工程路基壓實(shí)面波試驗(yàn)檢測(cè)

2.1 面波實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的原理

面波實(shí)驗(yàn)檢測(cè)是利用超聲波傳遞過(guò)程中，與介質(zhì)密度之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)完成相應(yīng)的壓實(shí)度實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，其具體的原理可分為如下幾點(diǎn)：第一，面波是一種依賴于共振方式進(jìn)行傳播的波形能量，該能量能夠人為產(chǎn)生，并被相關(guān)的設(shè)備所接收，接收后的能量能夠有效反映出不同位點(diǎn)的震動(dòng)情況，而通過(guò)震動(dòng)情況數(shù)據(jù)及相關(guān)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，能夠繪制與之對(duì)應(yīng)的面波圖像；第二，在傳播過(guò)程中受介質(zhì)種類與密度的影響較為顯著，而在這樣的背景下，面波的傳播特性可為后續(xù)的波形檢驗(yàn)，以及實(shí)際的工程壓實(shí)度分析提供必要的條件；第三，面波檢測(cè)能夠提供相同密度的等密度線，并能對(duì)路基區(qū)域的密度進(jìn)行整體檢測(cè)，并且波形在傳播過(guò)程中的削減與介質(zhì)的密度成正相關(guān)關(guān)系；第四，面波的橫向波形，可反映等深度平面內(nèi)的密度差異，用于表現(xiàn)路基的均勻程度；而縱向波形則可表現(xiàn)不同深度下的密度關(guān)系。

2.2 檢測(cè)點(diǎn)位布置

測(cè)試點(diǎn)位的布置取決于路基結(jié)構(gòu)部位，而其選擇的測(cè)點(diǎn)位置，應(yīng)能充分代表檢測(cè)段路基的真實(shí)壓實(shí)質(zhì)量，且不能隨意移動(dòng)測(cè)試點(diǎn)位，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)誤判路基壓實(shí)施工質(zhì)量的情況。其次檢測(cè)人員在發(fā)現(xiàn)局部壓實(shí)度不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，應(yīng)及時(shí)向質(zhì)檢人員提出，待重新壓實(shí)之后再進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 測(cè)試操作

首先應(yīng)當(dāng)配備專業(yè)的試驗(yàn)人員對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，并且在此過(guò)程中，輔助測(cè)試人員是不允許進(jìn)行任何加荷、卸荷、數(shù)據(jù)采集與整理等操作，同時(shí)測(cè)試面應(yīng)當(dāng)保持平整，不能出現(xiàn)坑洞，同時(shí)壓實(shí)系數(shù)K、地基系數(shù)K30主要作為基床以下，路堤使用普通填料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，而地基系數(shù)K30， 動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀EV2，壓實(shí)系數(shù)K通常是作為基床底層使用碎石類土、粗礫土或砂類土及細(xì)礫土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；基床表層使用級(jí)配碎石壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，通常采用地基系數(shù)K30，動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀Ev2，壓實(shí)系數(shù)K三指標(biāo)控制。在進(jìn)行K30，Ev2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，測(cè)試面應(yīng)當(dāng)保持不干不燥的狀態(tài)，壓實(shí)后，應(yīng)在4個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行路基檢測(cè)，但如果遇到儀器故障、大風(fēng)大于6級(jí)、下雨等情況，應(yīng)當(dāng)立即停止檢測(cè)，須待檢測(cè)環(huán)境恢復(fù)后重新開(kāi)始檢測(cè)。

2.4 結(jié)果整理

在整個(gè)檢測(cè)工作過(guò)程中，測(cè)試結(jié)果是其中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)闇y(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與路基壓實(shí)質(zhì)量的判斷是否正確有著不可分割的聯(lián)系。首先在檢測(cè)過(guò)程中，要求檢測(cè)人員不得偽造數(shù)據(jù)及試驗(yàn)記錄，并且在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的流程進(jìn)行，科學(xué)合理的分析數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。其次值得注意的是，由于壓實(shí)系數(shù)K、地基系數(shù)K30大多通過(guò)人工記錄的原始數(shù)據(jù)，并由試驗(yàn)人員輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，因此得出的測(cè)試結(jié)果存在的人為因素可能性較大，而Evd、Ev2通常在采集和處理的過(guò)程中由儀器自動(dòng)完成，因此人為干預(yù)因素較小。

3 路基填筑厚度的頻散曲線正演實(shí)驗(yàn)檢測(cè)

3.1 瑞雷面波實(shí)驗(yàn)檢測(cè)原理

在公路路基填筑厚度檢測(cè)中，經(jīng)常會(huì)遇到基層覆蓋層及厚度設(shè)計(jì)等問(wèn)題，而如果覆蓋層是水平性介質(zhì)，可建立由路基層向同性的彈性介質(zhì)，及無(wú)延伸的半無(wú)限介質(zhì)構(gòu)成的檢測(cè)模型。

瑞雷面波作為一種理想化的介質(zhì)模型，其自由界面的條件是切向盈利與法向盈利都必須為零，在沒(méi)有任何介質(zhì)約束的環(huán)境中，可進(jìn)行自由振動(dòng)，同時(shí)從彈性波理可知道在彈性介質(zhì)中的各個(gè)變量，同時(shí)根據(jù)路基各層覆蓋層介質(zhì)與彈性層介質(zhì)，基層一般為無(wú)限延伸的彈性介質(zhì)，而在瑞雷面波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)中，一般將彈性理論作為路基填筑的基礎(chǔ)，并在自由假面完全處于切應(yīng)力和正應(yīng)力的環(huán)境中，再通過(guò)整理及推導(dǎo)，可對(duì)均勻半空路基中的瑞雷面波垂直位置進(jìn)行計(jì)算。

3.2 運(yùn)用方式

在瑞雷面波波長(zhǎng)與穿透深度關(guān)系分析中，必須根據(jù)瑞雷面波質(zhì)點(diǎn)垂直位移和水平位移情況，對(duì)單位波長(zhǎng)深度曲線變化情況進(jìn)行分析，當(dāng)泊松比由0.1增加到0.48時(shí)，垂直位移和水平位移也會(huì)隨之增加，同時(shí)轉(zhuǎn)化成瑞雷面波的能量也會(huì)隨著增加，而當(dāng)探測(cè)深度增加到一定幅度時(shí)，對(duì)于不同的介質(zhì)，垂直位移與水平位移會(huì)集中在探測(cè)范圍中。因此當(dāng)公路路基為同性彈性模型，并且具有n層自由界面，且各層都為介質(zhì)時(shí)，可根據(jù)快速矩陣法得到頻散函數(shù)和瑞雷面波頻散算式。其次從路基工程施工過(guò)程與參數(shù)設(shè)計(jì)情況來(lái)看，在基層施工中，一般會(huì)在基層鋪設(shè)未壓實(shí)的覆蓋層，因此在路基施工中，路基是一種下硬上軟的結(jié)構(gòu)，加之其厚度參數(shù)存在很大差異，所以在施工中必須根據(jù)層速度遞增對(duì)路基模型進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)快速傳遞矩陣的方法，可得到頻散方程，進(jìn)而得到厚度變化規(guī)律。

4 土的含水量實(shí)驗(yàn)檢測(cè)

由于土層的不均勻性，會(huì)導(dǎo)致土壤各個(gè)部分含水量的差異性，加之在運(yùn)輸和試驗(yàn)過(guò)程中，水分的蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確性，因此土的含水量實(shí)驗(yàn)檢測(cè)難度較大。首先土中的水分為強(qiáng)結(jié)合水，若為結(jié)合水和自由水，一般使用烘干法進(jìn)行檢測(cè)，這種方法適用于粘土質(zhì)、砂類土，及有機(jī)質(zhì)土中水分的測(cè)量。其次土壤含水量的檢測(cè)還有一些其它的常用方法，例如紅外線照射法，微波加熱法，碳化鈣氣壓法等，比重法是通過(guò)測(cè)定體積與土粒間的比重，然后進(jìn)行含水率的計(jì)算，一般只能用于砂類土；而酒精燃燒法是通過(guò)蒸發(fā)掉土中水分，適用于細(xì)粒土的快速測(cè)定，但具體方法還需視情況而言。

5 總結(jié)

總之，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，路基實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)也在不斷的更新中，并取得了較好的成效，其要求我們?cè)诼坊こ痰膶?shí)驗(yàn)檢測(cè)中，仍需加強(qiáng)多種技術(shù)的運(yùn)用，防止路基施工質(zhì)量的變異，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)相信隨著時(shí)代的發(fā)展，路基實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確度將會(huì)不斷提高，而公路整個(gè)質(zhì)量也會(huì)越來(lái)越好。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：張濤]