固體體積率法與回彈模量法路基試驗對比分析

肖芳秋， 周朱鳳， 劉 巖

(浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315000)

1 工程概況

軟土地區(qū)的工民建項目建設(shè)前場地一般都需要進(jìn)行場地回填，然后再進(jìn)行后期的施工。維拉小鎮(zhèn)項目由多層的別墅組成，項目建設(shè)前場地進(jìn)行塘渣回填，房建項目結(jié)束后的瀝青路面出現(xiàn)不同程度的裂縫和深陷，為了查明具體原因和提供確切數(shù)據(jù)，分別采用了回彈模量法和固體體積法對填土和下臥層進(jìn)行檢測評價。

2 路面結(jié)構(gòu)層

小區(qū)道路構(gòu)造由上而下分別由瀝青路面層、雜填土層、耕植土層和軟弱層組成。路面厚度約0.15 m，由瀝青混凝土澆注而成；雜填土厚度約1.2～1.5 m，為松散～稍密的雜填土，由黏性土、碎石、塊石、磚塊等組成；耕植土厚度約0.3 m，成分以黏性土為主，夾碎石；軟弱層為原狀土層，為黃灰色黏土，呈可塑狀。

3 試驗方案

3.1 試驗方案設(shè)計

通過室內(nèi)試驗和原位測試相結(jié)合的方法，對路面出現(xiàn)裂紋的原因進(jìn)行調(diào)查?？紤]到回填塘渣的組成成分差別大，成分的粒徑變化大，無法做擊實試驗和最大干密度試驗，所以采用固體體積率進(jìn)行評價。

試驗位置和數(shù)量：在瀝青路面下部的回填土墊層進(jìn)行對比試驗，對每個區(qū)塊的被測地點同時進(jìn)行回彈模量法和灌砂法試驗各兩次以上，其中回彈模量法對路基墊層和下臥原狀土層進(jìn)行測試，灌砂法試驗只對墊層進(jìn)行試驗。

3.2 試驗設(shè)備及方法

3.2.1 儀器設(shè)備

回彈模量法：測試塘渣層頂面時，采用后軸重不小于60 kN的載重汽車提供試驗反力，測試塘渣層下臥原狀土?xí)r，采用4只地錨組成的反力架提供試驗反力。均采用直徑0.3 m、厚0.02 m的鋼板作為承載板，通過一臺10 t力的千斤頂加荷，其所加值通過其上放置的荷載傳感器控制，并由置于基準(zhǔn)梁上對稱于千斤頂?shù)膬蓚€電子百分表的數(shù)值變化進(jìn)行試驗沉降數(shù)據(jù)采集。

灌砂法：灌砂筒、標(biāo)定罐、基板、量砂、天平和烘箱。

3.2.2 試驗方法及步驟

(1)在測試點點位清理試驗場地，試驗汽車就位(或開挖至試驗標(biāo)高，埋設(shè)反力架)。

(2)仔細(xì)平整土基表面，撒干燥清潔的細(xì)砂填平土基凹處。

(3)安置承載板，并用水平尺進(jìn)行校正，使承載板置于水平狀態(tài)。

(4)在承載板中心位置依次放置千斤頂及荷載傳感器后，使各設(shè)備重心與反力架一致，在承載板兩側(cè)各設(shè)置1只百分表于基準(zhǔn)梁上。

(5)用千斤頂開始加荷，先預(yù)壓0.05 MPa，穩(wěn)壓1 min，使承載板與土基緊密接觸，同時檢查百分表是否正常工作，然后放松千斤頂油門卸載穩(wěn)壓1 min后，記錄初始讀數(shù)。

(6)測試土質(zhì)的壓力-變形曲線，采用逐級加載卸載法進(jìn)行試驗。

3.2.3 試驗成果

本次試驗點土質(zhì)為碎石土及黏性土，根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場試驗規(guī)程》(JTGE 60—2008)中有關(guān)規(guī)定，土基的回彈模量按下式進(jìn)行計算：

(1)

式中：E0為土基回彈模量，MPa；D為承載板直徑，cm，本試驗承載板直徑為30 cm；μ0為土的泊松比，根據(jù)部頒設(shè)計規(guī)范取值，本次試驗塘渣層取0.30，塘渣層下臥原狀土取0.35；Li為試驗結(jié)束前的各級實測回彈變形值，cm；Pi為對應(yīng)于Li的各級壓力值，MPa。

3.2.4 灌砂法試驗按下列步驟進(jìn)行

(1)挖試坑直徑約250 mm，深300 mm，稱取所有試樣質(zhì)量。

(2)向容砂瓶內(nèi)注滿砂，關(guān)閥門，稱取容砂瓶、漏斗和砂的總質(zhì)量。

(3)將密度測定器置于挖好的坑口上，打開閥門，使砂注入試坑，測出注滿試坑所用的標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量。

(4)試樣的密度ρ0應(yīng)按公式(2)計算：

(2)

(5)試樣的干密度應(yīng)按公式(3)計算：

(3)

式中：mp為試樣的質(zhì)量，g；ms為注滿試坑所用標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量，g； 為標(biāo)準(zhǔn)砂的密度，g/cm3；ω為試樣含水率，%。

4 試驗數(shù)據(jù)對比分析

從表1塘渣層的數(shù)據(jù)可以看出，回彈模量法測出的數(shù)據(jù)可以反映出塘渣層頂面均勻性較差，土基回彈模量值在36.3～73.0 MPa之間，離散性大；塘渣層下臥層原狀黏土層性質(zhì)稍好，土基回彈模量值在8.0～9.0 MPa之間，差異性小而且較為均勻。塘渣層固體體積率較低，差異較大，反應(yīng)回填層的空隙較大，普遍在回填層的30%左右，說明該層的壓實性較差。代表測試點測試成果見表2，P-S曲線見圖1。

表1 塘渣層檢測結(jié)果

表2 塘渣層測試結(jié)果

圖1代表測試點測試成果及P-S曲線

5 結(jié)論

(1)通過兩個試驗可以看出，下臥層回彈模量值在8.0～9.0之間，差異性較小，較穩(wěn)定；塘渣層頂面均勻性較差，回彈模量值在36.8～84.2 MPa之間，固體體積率小，兩種方法檢測結(jié)果吻合。試驗結(jié)果對比后，上層填土壓實較差導(dǎo)致路面不均勻壓縮，是引起道路開裂的主要原因。

(2)采用固體體積率的方法能夠快速直接地對地基、路面等回填均勻性差，成分雜，粒徑變化大的回填層進(jìn)行壓實性的測試，并提供準(zhǔn)確的參數(shù)，從而降低檢測費用和縮短工期。