道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)方法研究

李泰睿、彭威

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 101211）

0 引言

在我國(guó)交通體系中，道路橋梁工程作為基礎(chǔ)設(shè)施，可為區(qū)域交流提供良好條件，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。因此，在道路橋梁施工中，施工單位必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)法律規(guī)范以及規(guī)章制度，重點(diǎn)加強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制。很多道路橋梁施工場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的試驗(yàn)檢測(cè)方法，能夠?qū)Φ鼗Y(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，避免存在質(zhì)量安全隱患對(duì)道路橋梁施工造成不良影響。

1 道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)的特征

1.1 全面性

在道路橋梁地基結(jié)構(gòu)施工前，需對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)分析，并做好完善的施工準(zhǔn)備，了解項(xiàng)目建設(shè)要求。通過(guò)對(duì)地基進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，可獲得完善的數(shù)據(jù)信息，為地基結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制提供可靠依據(jù)，促進(jìn)道路橋梁工程穩(wěn)定發(fā)展。

1.2 及時(shí)性

道路橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)復(fù)雜，對(duì)于不同施工環(huán)節(jié)，均應(yīng)加強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)。在保證上一施工環(huán)節(jié)沒有質(zhì)量隱患后，方可開始后續(xù)施工。另外，還需制定施工路線方案，并據(jù)此進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，應(yīng)當(dāng)及時(shí)上報(bào)，并采取有效的質(zhì)控措施，改進(jìn)施工方法。

1.3 安全性

在道路橋梁工程地基結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)中，應(yīng)制定完善的試驗(yàn)操作流程以及基本準(zhǔn)則，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)中的各類設(shè)備進(jìn)行檢查，判斷是否存在安全隱患，根據(jù)相關(guān)規(guī)范開展試驗(yàn)檢測(cè)。

1.4 準(zhǔn)確性

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，必須保證試驗(yàn)檢測(cè)的規(guī)范性，廣泛收集整理試驗(yàn)檢測(cè)的各類數(shù)據(jù)，并做好匯總分析，保證檢測(cè)所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2 道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)的技術(shù)方法

2.1 探地雷達(dá)法

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用比較常見，應(yīng)用范圍廣泛。如果道路橋梁建設(shè)區(qū)域處于復(fù)雜地段，如高填方地基，則可應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。首先，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查分析，合理布置探地雷達(dá)檢測(cè)設(shè)備，對(duì)電磁波反射程度進(jìn)行檢測(cè)分析，據(jù)此即可確定地基結(jié)構(gòu)深度。在探地雷達(dá)檢測(cè)過(guò)程中，如果一組波出現(xiàn)紊亂問(wèn)題，或者探測(cè)所得結(jié)果與拋物線形態(tài)類似，則說(shuō)明在地基施工中已出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，比如空洞、回填不實(shí)等等。在對(duì)地基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，很難獲得準(zhǔn)確性比較高的數(shù)據(jù)，一般僅可對(duì)地基結(jié)構(gòu)疏密程度進(jìn)行檢測(cè)分析，因此，還需加強(qiáng)探地雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新，充分發(fā)揮其在地基結(jié)構(gòu)壓實(shí)度檢測(cè)中的重要作用。

2.2 地基系數(shù)檢測(cè)法

在道路橋梁施工中，地基是十分重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，只有加強(qiáng)地基的質(zhì)量控制，才能夠有效延長(zhǎng)道路橋梁的使用年限。隨著道路橋梁運(yùn)營(yíng)年限不斷增加，在車輛載重的影響下，可能造成路面結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如果沒有及時(shí)采取有效的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)和修補(bǔ)措施，則會(huì)導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，同時(shí)還會(huì)造成地基深陷等各類問(wèn)題，甚至引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。對(duì)此，可利用地基系數(shù)檢測(cè)法，對(duì)地基結(jié)構(gòu)的承受能力、硬度進(jìn)行檢測(cè)。在具體的檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)地基系數(shù)的設(shè)備應(yīng)與地面保持平行，支架采用水平擺放方式。當(dāng)檢測(cè)設(shè)備安裝完成后，即可讓車輛行駛通過(guò)，對(duì)車輛通過(guò)時(shí)地面所承受的壓力進(jìn)行檢測(cè)分析，了解地基荷載力度。

2.3 灌砂法

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，灌砂法的應(yīng)用比較常見，其主要作用是對(duì)地基的堅(jiān)硬度進(jìn)行檢測(cè)。灌砂法的應(yīng)用方式簡(jiǎn)單，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的專業(yè)技術(shù)水平、實(shí)際操作能力的要求比較低，同時(shí)檢測(cè)性能好，變化波動(dòng)比較小。但是，灌砂法也存在一定的弊端，在檢測(cè)完成后，要求檢測(cè)人員進(jìn)行合理預(yù)估判斷。在灌砂法的實(shí)際應(yīng)用中，首先需在施工現(xiàn)場(chǎng)挖掘坑洞，對(duì)土壤的含水量進(jìn)行檢測(cè)。在坑洞中注入砂粒，在此過(guò)程中，可將砂灌注在砂桶中，然后將砂粒倒入坑洞中，直至加滿坑洞，并進(jìn)行測(cè)量。采用灌砂法對(duì)地基進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，了解地基結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬度、內(nèi)部含水量、密度等。

2.4 動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)檢測(cè)法

在動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，可采用一定質(zhì)量的落錘，從一定高度自由下落，在承載板、阻尼裝置的作用下，對(duì)地基產(chǎn)生沖擊作用，導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)沉陷。在試驗(yàn)檢測(cè)中，可對(duì)車輛行駛過(guò)程中對(duì)于地基結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的沖擊進(jìn)行檢測(cè)分析，同時(shí)對(duì)地基垂直變形量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)地基動(dòng)態(tài)變形模量進(jìn)行計(jì)算。在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)檢測(cè)法的應(yīng)用比較常見，如對(duì)于道路橋梁工程邊坡、過(guò)渡段，均可應(yīng)用這一試驗(yàn)檢測(cè)方法，操作方式簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。

2.5 環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，灌砂法的應(yīng)用范圍廣泛，但是也具有一定的局限性，可利用環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法。但是，如果地基結(jié)構(gòu)比較松散，則無(wú)法應(yīng)用環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法。在檢測(cè)過(guò)程中，首先需稱量環(huán)刀的質(zhì)量，并對(duì)環(huán)刀的容積進(jìn)行檢測(cè)。在取樣完成后，根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，最終獲得檢測(cè)結(jié)果。但是，環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法的應(yīng)用方式比較復(fù)雜，同時(shí)對(duì)于檢測(cè)人員的專業(yè)技術(shù)水平要求比較高，如果插刀力度以及深度不足，則環(huán)刀無(wú)法插入地基，檢測(cè)時(shí)間比較長(zhǎng)，同時(shí)，在檢測(cè)過(guò)程中還可能會(huì)出現(xiàn)水分蒸發(fā)問(wèn)題，進(jìn)而造成地基土壤密度發(fā)生變化，對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性造成不良影響。除此以外，在環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法的實(shí)際應(yīng)用中，如果環(huán)刀的穩(wěn)定性比較差，則可能會(huì)出現(xiàn)用力不合理問(wèn)題，在檢測(cè)過(guò)程中受到阻力影響，導(dǎo)致檢測(cè)效率降低。

3 道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)的工作要點(diǎn)

3.1 嚴(yán)格試驗(yàn)檢測(cè)取樣

為保證道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠順利開展，要求檢測(cè)人員積極學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)，掌握地基試驗(yàn)檢測(cè)的相關(guān)規(guī)范，并據(jù)此開展地基試驗(yàn)檢測(cè)工作。在取樣過(guò)程中，選擇具有代表性的樣本，并選用適宜的檢測(cè)技術(shù)和方法，確保能夠獲得完善、準(zhǔn)確的試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行全面細(xì)致的分析，掌握地基質(zhì)量的實(shí)際情況。

3.2 遵循儀器設(shè)備操作規(guī)范，合理選擇檢測(cè)技術(shù)

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，可選擇應(yīng)用多種技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)推廣應(yīng)用功能完善的儀器設(shè)備。因此，相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基試驗(yàn)檢測(cè)要求購(gòu)置先進(jìn)的檢測(cè)儀器和設(shè)備，確保試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠順利完成。另外，隨著各類試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備使用年限的增加，同時(shí)在各類因素影響下可能出現(xiàn)質(zhì)量隱患，因此，需定期對(duì)地基試驗(yàn)檢測(cè)中所應(yīng)用的各類儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類安全隱患、質(zhì)量隱患，并采取有效的控制措施，確保其能夠在地基試驗(yàn)檢測(cè)中發(fā)揮重要作用，同時(shí)保證試驗(yàn)檢測(cè)所得結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為地基質(zhì)量控制提供可靠依據(jù)。

3.3 提高工作人員綜合技能

在道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，對(duì)于檢測(cè)人員專業(yè)技術(shù)水平的要求比較高。因此，相關(guān)單位應(yīng)定期組織試驗(yàn)檢測(cè)人員參加專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，掌握地基試驗(yàn)檢測(cè)的各項(xiàng)技術(shù)，了解不同儀器設(shè)備的應(yīng)用方式，在日常工作中積累工作經(jīng)驗(yàn)。除此以外，施工單位還應(yīng)引入優(yōu)秀的技術(shù)人才，組建專業(yè)的人才隊(duì)伍，保證地基試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠順利開展。

4 道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)方法的應(yīng)用

4.1 案例概述

選擇某道路工程作為研究對(duì)象，對(duì)地基試驗(yàn)檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)探究。在該道路工程某路段試驗(yàn)檢測(cè)中，包含橋梁工程、涵洞工程，地基結(jié)構(gòu)填筑厚度為22cm。在地基結(jié)構(gòu)施工中，需根據(jù)工程項(xiàng)目質(zhì)量控制要求、施工區(qū)域地質(zhì)條件等選擇適宜的填方施工材料。綜合考慮地基施工要求以及地基試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，選用灌砂法進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

4.2 檢測(cè)方案

為了保證地基試驗(yàn)檢測(cè)能夠順利開展，同時(shí)保證試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，不僅可應(yīng)用灌砂法，同時(shí)還可利用篩分修正技術(shù)，對(duì)地基結(jié)構(gòu)密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。確定檢測(cè)區(qū)段后，在混合料檢測(cè)中，可利用篩分法，首先進(jìn)行篩分處理，然后再選擇粒徑5.0mm 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混合料進(jìn)行篩選。篩選完成后，如果顆粒在標(biāo)準(zhǔn)以上，則需對(duì)含石率、最大干容重對(duì)應(yīng)曲線進(jìn)行分析。壓實(shí)度可根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

4.3 技術(shù)方案

在地基試驗(yàn)檢測(cè)中，相關(guān)部門應(yīng)制定地基試驗(yàn)檢測(cè)的技術(shù)方案，對(duì)于試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行匯總分析。另外，檢測(cè)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基試驗(yàn)檢測(cè)需要以及施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇適宜的檢測(cè)項(xiàng)目，并上報(bào)和審核。在確定地基試驗(yàn)檢測(cè)方案后，根據(jù)相關(guān)部門對(duì)于地基試驗(yàn)檢測(cè)工作的規(guī)定制定檢測(cè)技術(shù)方案。在地基試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)檢測(cè)方法的應(yīng)用要求選擇適宜的儀器設(shè)備。開展試驗(yàn)檢測(cè)前，對(duì)各類儀器設(shè)備進(jìn)行安全、質(zhì)量檢查，保證儀器設(shè)備的使用性能能夠滿足地基試驗(yàn)檢測(cè)的實(shí)際需要。嚴(yán)格依據(jù)地基試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)方案開展檢測(cè)工作，確保能夠順利獲取檢測(cè)結(jié)果，并對(duì)各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行匯總和統(tǒng)計(jì)分析，并及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門。

4.4 檢測(cè)步驟

在對(duì)地基結(jié)構(gòu)密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)采用灌砂法，要求根據(jù)灌砂法的應(yīng)用方式和關(guān)鍵步驟，對(duì)檢測(cè)工作中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。其一，在確定被檢測(cè)區(qū)域后，選擇具有代表性的表面，確保所選表面的面積大于基板的面積。同時(shí)，在檢測(cè)前還需做好清理工作。將基板放置在表面上，沿基板的孔進(jìn)行鑿洞施工。在鑿洞過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采集試樣，并做好保存管理，禁止丟棄開鑿出的試樣。在材料鑿松后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)收集和保存管理。試洞深度和碾壓層厚度必須保持相同。在鑿洞完成后，對(duì)試樣袋材料質(zhì)量進(jìn)行稱重，稱量結(jié)果誤差要求控制在1g 以內(nèi)。在對(duì)試樣的總質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意扣除塑料袋的質(zhì)量。其二，檢測(cè)前所收集的試樣比較多，應(yīng)當(dāng)選擇具有代表性的樣品，再將其放置在鋁盒中，應(yīng)用酒精燃燒法對(duì)樣品的含水量進(jìn)行檢測(cè)。其三，將灌砂筒放置在試洞上，再將砂灌滿灌砂筒。灌砂筒下口必須與試洞保持對(duì)齊，然后打開灌砂筒的開關(guān)，使砂能夠自由下落，并進(jìn)入試洞口。在此過(guò)程中，如果灌砂筒中的砂無(wú)法繼續(xù)下落，則可關(guān)閉開關(guān)，并取走灌砂筒。對(duì)灌砂筒中剩余的砂的質(zhì)量進(jìn)行稱量，稱量結(jié)果誤差應(yīng)當(dāng)控制在1g 以內(nèi)。其四，密實(shí)度可根據(jù)公式（1）進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

4.5 檢測(cè)總結(jié)

4.5.1 做好檢測(cè)前準(zhǔn)備工作

在該道路工程地基試驗(yàn)檢測(cè)中，采用灌砂法。試驗(yàn)檢測(cè)前，需做好完善的準(zhǔn)備工作，對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其能夠掌握灌砂法的應(yīng)用要點(diǎn)，并準(zhǔn)備試驗(yàn)檢測(cè)中所需應(yīng)用的各類設(shè)備和材料。另外，還需應(yīng)用自檢系統(tǒng)，選擇專業(yè)的檢測(cè)人員，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)中所需應(yīng)用的各類儀器和設(shè)備的數(shù)量、性能等進(jìn)行全面細(xì)致的檢查。在地基試驗(yàn)檢測(cè)中，所需應(yīng)用的儀器設(shè)備比較簡(jiǎn)單，包括灌砂筒以及烘箱。在地基含水量檢測(cè)中，如果沒有準(zhǔn)備烘干筒，則需上報(bào)相關(guān)單位，在獲得批準(zhǔn)后應(yīng)用酒精法對(duì)含水量進(jìn)行檢測(cè)。主要原因在于，應(yīng)用酒精法可燒除土壤中的有機(jī)質(zhì)，因此可能造成檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生偏差。

4.5.2 檢測(cè)要點(diǎn)質(zhì)量控制

在利用灌砂法對(duì)地基進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，必須加強(qiáng)檢測(cè)要點(diǎn)控制。一是合理選擇試洞位置。在檢測(cè)點(diǎn)位置選擇中，需對(duì)薄弱點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)。該工程結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在地基結(jié)構(gòu)施工中，中間部位壓實(shí)度比較高，而路緣的壓實(shí)度比較低。另外，對(duì)于施工通道的交叉區(qū)域、涵臺(tái)背等區(qū)域，也需進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)。只有對(duì)薄弱點(diǎn)加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，才能夠避免檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差。二是試洞深度控制。在試洞深度控制中，必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定。如果試洞深度比較小，則可能造成檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生偏差，因此要求合理控制試洞深度。三是灌砂時(shí)間控制。在具體的試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，很難對(duì)砂的流動(dòng)情況進(jìn)行仔細(xì)觀察。如果提前結(jié)束灌砂，則會(huì)導(dǎo)致砂含量減少，在壓實(shí)度檢測(cè)完成后，所得結(jié)果往往偏大。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)對(duì)邊緣位置進(jìn)行仔細(xì)觀察，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)砂無(wú)法流動(dòng)后，持續(xù)觀察15s，再停止灌砂。四是避免應(yīng)用紗巾。為了提升淘砂的便捷性，部分檢測(cè)人員將紗巾放置在試洞中，而紗巾具有一定的體積。因此，砂灌入量比較少，可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成不良影響，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用紗巾。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)道路橋梁工程地基試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探究。在道路橋梁工程施工中，加強(qiáng)地基質(zhì)量控制十分重要，對(duì)此，必須提升對(duì)于地基試驗(yàn)檢測(cè)的重視度。地基試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)類型比較多，常見有探地雷達(dá)法、地基系數(shù)檢測(cè)法、灌砂法、動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)檢測(cè)法以及環(huán)刀試驗(yàn)檢測(cè)法。在地基檢測(cè)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇適宜的技術(shù)類型，并制定完善的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)方案，對(duì)不同檢測(cè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)質(zhì)量控制，保證地基試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠順利完成，同時(shí)確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。