小議公路路基壓實檢測方法研究

曹紅利　王振偉

摘 要： 公路路基質(zhì)量的好壞，壓實度是最重要的評價指標(biāo)之一，只有對路基進行充分壓實，才能保證路基的強度和整體穩(wěn)定性，延長公路的使用壽命。為此，本文主要對公路路基壓實度檢測方法、注意事項進行了分析與探討。

關(guān)鍵詞： 公路工程；路基壓實；檢測方法

路基壓實質(zhì)量是保證路基的工程性能與路基穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。公路路基壓實質(zhì)量除了與級配良好的填料、合理的施工工藝相關(guān)外，路基壓實質(zhì)量檢測是保證路基質(zhì)量良好的關(guān)鍵之一。路基質(zhì)量檢測的方法不斷革新進步，傳統(tǒng)的路基填筑質(zhì)量檢測方法廣泛應(yīng)用于公路施工實踐，但又存在很大的局限性：檢測時間多，影響工期；檢測儀器冗雜，所需人力多；檢測結(jié)果受環(huán)境及操作人員影響較大，檢測效率較低；檢測有損路基結(jié)構(gòu)等。如何實現(xiàn)公路路基壓實質(zhì)量的快速無損檢測是一個對公路施工及后期運營管理有著深遠(yuǎn)意義的課題。

一、公路路基壓實度檢測方法

1、灌砂法

灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積，它是當(dāng)前最通用的方法，現(xiàn)有公路很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場測定密度的主要方法。該方法可用于測試各種土或路面材料的密度，它的缺點是：需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢，工作效率不高。采用此方法時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）當(dāng)集料的最大粒徑小于15mm，測定層的厚度不超過150mm時，宜采用直徑為100mm的小型灌砂筒測試。

（2）當(dāng)集料的粒徑等于或大于15mm，但不大于40mm，測定層的厚度超過150m，但不超過200mm時，應(yīng)用直徑為150mm的大型灌砂筒測試。

2、環(huán)刀法

環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng)方法，用環(huán)刀法測得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度，由于環(huán)刀自身體積小深度淺，所以它不能代表整個碾壓層的平均密度。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環(huán)刀取在碾壓層的上部，則得到的數(shù)值往往偏大，若環(huán)刀取的是碾壓層的底部，則所得的數(shù)值將明顯偏小，就檢查路基土和路面結(jié)構(gòu)層的壓實度而言，我們需要的是整個碾壓層的平均壓實度，而不是碾壓層中某一部分的壓實度，因此，在用環(huán)刀法測定土的密度時，應(yīng)使所得密度能代表整個碾壓層的平均密度。但是，這在實際檢測中是比較困難的，所以一般在做比對試驗時只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間，環(huán)刀法所得的結(jié)果才‘可能與灌砂法的結(jié)果大致相同，而在目前工程的實際檢測中很多時候測的僅僅市面層的壓實度。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對于含有粒料一的穩(wěn)定土及松散性材料無法使用。

3、落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀

落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀是利用落錘的沖擊使土體產(chǎn)生反彈力，并利用低頻測出土體響應(yīng)值的一種不測含水量就能得到路基壓實度的測試儀器。檢測時，不需挖坑，每測一個點，只需2～3min。該儀器體積?。▋x器外形尺寸：320mm×140×300mm，沖擊架高460mm，質(zhì)量輕（8.8kg），攜帶使用方便；既可在施工工地現(xiàn)場使用，也可在實驗室土槽中使用。

在己碾壓的路基表面上：使落錘自由落下，接觸地面時；土體表面隨即產(chǎn)生反彈力。從理論上講，土體愈密實，吸能作用愈弱反彈力愈強。反彈力隨即使加速度傳感器工作，記錄加速度值。經(jīng)過電荷放大器的前置放大；并以電壓信號輸出、隨即又通過低通濾波器，進入峰值采樣保持電路。然后，再由閥值觸發(fā)電路，進入10位數(shù)（精度高）A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，CPU8098單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后，由LED顯示器顯示。

4、核子密度濕度儀法

核子密度濕度儀法的原理是利用放射性元素測量土或路面材料的密度和含水量。這類儀器的特點是測量速度快，需要人員少測試一個檢測占一兩分鐘就可以得出結(jié)果，工作效率明顯提高。由于傳統(tǒng)的環(huán)刀法、灌砂法及注水法測定填土容重的方法需要測定其含水量，而測定填土含水量的烘干法從試驗中得出結(jié)論需要時間很長，與現(xiàn)代化高效率的施工碾壓機械常常發(fā)生矛盾，并且受外界因素的影響較大。為此，利用微電子技術(shù)，通過放射性元素（Y射線和中子射線）測量填土的密度、含水量的儀器自80年代產(chǎn)生，即核子濕度密度儀。該方法能在現(xiàn)場快速、準(zhǔn)確、方便地測定填土的密度和含水量，能滿足現(xiàn)場填土壓實系數(shù)。是一種無損檢測的方法，具有操作方便、明顯直觀、非常適合于機械化路基填土施工。

5、瑞雷波法

瑞雷波法壓實度檢測是利用半空問彈性介質(zhì)中存在一種由壓縮波和剪切波于涉產(chǎn)生的瑞雷波，在均質(zhì)各向同性彈性半空間中瑞雷波波速度和振動頻率無關(guān)，瑞雷波在深度方同衰減較快，而在水平向衰減很慢，在路基工程中經(jīng)常碰到的層狀介質(zhì)的情況，由于土的模量隨深度變化，瑞雷波波速度將隨頻率而變，即具有彌散性。利用瑞雷波法檢測壓實度的原理就是利用波速與介質(zhì)密度的相關(guān)性。根據(jù)相關(guān)性建立對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，從而對路基壓實度進行檢測。瑞雷波法是一種快速無損檢測高填方路基以及傳統(tǒng)檢測力一法無法實現(xiàn)的檢測方法。

利用瑞雷波法測試路基的壓實度，主要利用其兩種特性。一是在分層介質(zhì)中瑞雷波速度的頻散特性；二是瑞雷波傳播速度與介質(zhì)密度的相關(guān)性。前者可根據(jù)實測頻散曲線劃分層位，并計算出各層的速度值。后者則是用已求得的各層的瑞雷波速度值與密度值的相關(guān)關(guān)系計算各層的壓實度，利用彈性波傳播速度計算路基的壓實度。

二、公路路基壓實檢測注意事項

1、檢測點數(shù)量

施工單位在完成每一壓實層后應(yīng)該首先自檢，自檢頻率按照技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進行全頻率試驗。依據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定：檢驗頻率為每1000m2至少檢驗2點，不足1000m2時檢驗2點，必要時可根據(jù)需要增加檢測點。灌砂法檢測每點需要操作時間約15min，如果以報檢寬度為30m 的路基為例，即使每天只報檢500m，每天的報檢面積為15000m2，需要檢測點數(shù)為30個點，需要時間約為7.5h，僅僅自檢的現(xiàn)場操作就需要如此漫長的時間，如果再加上現(xiàn)場監(jiān)理抽檢時間，那就更長，這就需要現(xiàn)場監(jiān)理、施工單位自檢和抽檢一塊進行。

2、試坑的位置

檢測點地表面處理要平，只要表面凸出一點（即使1mm），使整個表面高出一薄層，其體積便算到試坑中去了，將影響試驗結(jié)果，因此除非非常的平，否則應(yīng)先放上基板測定一次粗糙表面消耗的量砂。必須注重對薄弱點的檢測，由于工程結(jié)構(gòu)的特殊性，一般路基中間部位的壓實度較兩側(cè)接近路邊緣處壓實度高，所以加強對路基邊部的檢測也是非常必要的。

3、試坑的深度

按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》要求，試坑的深度應(yīng)該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下每壓實層厚度約為15cm，所以試坑深度也應(yīng)該為15cm。由于現(xiàn)場操作時，挖坑這道工序往往由工地務(wù)工人員完成，其挖坑深度經(jīng)常達(dá)不到要求。壓路機在碾壓過程中其應(yīng)力分布呈倒三角形，所以就每一壓實層而言，越向下的部位其壓實度越小。因此，坑的深度不夠，將導(dǎo)致測得的壓實度值偏大。

4、試坑的形狀

試坑的形狀應(yīng)該是圓柱體，坑洞周壁應(yīng)豎直，但實際操作中會出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形，這樣形狀的試坑導(dǎo)致測得的壓實度值偏大或偏小。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著公路工程建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，對路基的使用性能、路基的穩(wěn)定性、工后沉降控制等問題的研究顯得越來越重要。對公路路基填筑質(zhì)量來說，保證路基填筑質(zhì)量的關(guān)鍵措施為選擇合適的填料、并加強檢測過程控制?，F(xiàn)有國家規(guī)范明確規(guī)定了公路路基的壓實質(zhì)量控制指標(biāo)、檢測方法、及評價體系等，但由于公路路基現(xiàn)有檢測方法的局限性和填料自身的不均勻性，還是很難控制公路路基的填筑質(zhì)量，因而縮短了公路的使用壽命，并對國家的經(jīng)濟發(fā)展造成巨大的損失。同時，現(xiàn)有的公路建設(shè)采用多重檢測指標(biāo)來確保路基的壓實質(zhì)量。在公路路基研究領(lǐng)域中，研究合理便捷的壓實檢測方法極為關(guān)鍵。

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