探討路基壓實質(zhì)量檢測中DCP法的適用性

薛 飛

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

路基壓實質(zhì)量檢測的DCP法，最大的優(yōu)勢是能直接檢測路基承載力。該文將DCP法的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)與CBR測試結(jié)果相結(jié)合，對DCP法檢測的貫入度指標與CBR值之間的相關(guān)性進行了分析，以驗證檢測標準中關(guān)于貫入度與CBR值的線性關(guān)系[1]。

1 DCP法基本原理

DCP是一種輕型設備，檢測中采用錘擊方式貫入，測頭入土檢測土基承載力[2]，詳見圖1。一般情況下DCP錘重10 kg，錘入角度60°，可用錘擊深度表示土基承載能力。DCP在土基材料壓實質(zhì)量檢測領域得到廣泛應用，可直接獲取路基承載力數(shù)據(jù)，簡便易行，可操作性強。DCP法獲得DCP貫入度與CBR值，結(jié)果顯示DCP貫入度、CBR值與楊氏回彈模量之間具有相關(guān)性，可作為標準參考用于路基壓實質(zhì)量檢測，也可用于路基承載力評估。

圖1 動力錐貫入儀的構(gòu)造

根據(jù)相關(guān)學者的研究結(jié)果可知，DCP錘擊數(shù)、貫入比率、DCP貫入深度關(guān)系密切，可以DCP作為評估路基承載力和壓實質(zhì)量的有效手段。落錘式彎沉儀(FWD)常用來進行路基壓實質(zhì)量檢測，結(jié)合CBR試驗結(jié)果可知FWD值與CBR結(jié)果之間相關(guān)性突出，間接說明DCP可作為有效評估手段，以檢測路基壓實質(zhì)量[3]。此外，現(xiàn)場路基室內(nèi)試驗、鉆芯取樣、DCP試驗等結(jié)果證實，路基楊氏回彈模量、DCP平均貫入值與路面含水量、路面結(jié)構(gòu)等關(guān)系密切，采用不同檢測手段獲取的路基承載力水平基本一致，檢測結(jié)果準確可靠。

2 DCP法現(xiàn)場測試

2.1 試驗準備

（1）落錘安裝。確保DCP導向桿與探桿牢固連接，重復確認聯(lián)軸處連接狀況，防止脫落。

（2）DCP垂直放置于地面，記錄混凝土、硬土層期初數(shù)據(jù)，將期初數(shù)據(jù)作為零數(shù)據(jù)。

（3）結(jié)合實際需要，選擇合理的檢測點，檢測點需位于平整路基表層或基層。

2.2 試驗步驟

（1）結(jié)合現(xiàn)場情況選擇平整、干凈的路基表面作為檢測點，選取樣本位置表面存在松動浮土的，可拆除表層20 mm以內(nèi)，重新放置DCP設備。表層浮土層較厚的，可重新選擇周圍合適區(qū)域作為測量點[4]。

（2）DCP錐頭與動力錐貫入儀鉆桿連接，確保其與待測點路基表面垂直，施工人員緊握手柄后另一名操作人員將DCP重錘提起，使之自由落下。

（3）獲取DCP自由下垂的貫入度數(shù)據(jù)。保持DCP重錘自由下落后貫入深度大于5 mm，對每次貫入度數(shù)據(jù)進行記錄。若單次貫入深度小于5 mm，則需增加貫入次數(shù)，并記錄貫入次數(shù)與貫入深度。

（4）連續(xù)貫入、錘擊、測量，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，確保各項參數(shù)符合結(jié)構(gòu)層需求。若路基材質(zhì)堅硬，連續(xù)錘擊10次以上，錘擊深度或貫入量無任何改變則停止錘擊，更換錘入點重新進行貫入，記錄對應數(shù)據(jù)，或使用鉆孔，將該點堅硬結(jié)構(gòu)層鉆透后重新檢測。

（5）檢測結(jié)束將貫入桿和落錘拆卸后，取出DCP設備。

3 數(shù)據(jù)分析

以現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)和相關(guān)參考文獻的參考值為基礎，制作貫入深度-錘擊次數(shù)曲線，將其作為DCP檢測結(jié)果，并按照公式（1）和（2）分別計算DCP貫入度Dd和現(xiàn)場CBR值。

式中，D——DPC貫入量；a、b——換算系數(shù)；n——錘擊次數(shù)。分別在100 mm和150 mm厚的路基土層中進行DCP試驗和現(xiàn)場CBR試驗，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 路基土層DCP、CBR試驗結(jié)果

采用二次多項式對貫入度和CBR值進行擬合，以線性函數(shù)對1gDd與1g（CBR）進行擬合，結(jié)果如圖2~5。

圖2 路基土層厚100 mm時Dd-CBR關(guān)系曲線

由圖2和圖3可知，1）厚度為100 mm時，路基土層DCP貫入度與CBR之間以二次多項式評估效果最佳，相關(guān)系數(shù)為0.81，相關(guān)數(shù)據(jù)之間的離散水平高，需進行進一步的耦合擬合兩者關(guān)系；2）隨著1gDd的增大，1g（CBR）取值減小，即1g（CBR）與1gDd之間存在負相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.76，證實現(xiàn)場CBR值與DCP貫入度之間的關(guān)聯(lián)度相對不足。

圖3 路基土層厚100 mm時1g（CBR）-1gDd關(guān)系曲線

由圖4和圖5可知，1）厚度為150 mm時，路基土層DCP貫入度與現(xiàn)場CBR值之間以二次多項式評估的效果最佳，相關(guān)系數(shù)為0.83，相關(guān)數(shù)據(jù)相對分散，可進一步耦合提高數(shù)據(jù)相關(guān)度；2）隨著1gDd的增大，1g（CBR）取值減小，即1g（CBR）與1gDd之間存在負相關(guān)性，兩者相關(guān)系數(shù)為0.80，此時相關(guān)系數(shù)大于路基土層厚度為100 mm的數(shù)據(jù)，表明DCP貫入度與現(xiàn)場CBR值隨著檢測深度的增加相關(guān)性提高。

圖4 路基土層厚150 mm時Dd-CBR關(guān)系曲線

圖5 路基土層厚150 mm時1g（CBR）-1gDd關(guān)系曲線

結(jié)合上述分析結(jié)果，采用二次多項式、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)相結(jié)合的方式對DCP貫入度與現(xiàn)場CBR值進行擬合以規(guī)范兩者之間的線性關(guān)系，詳見表2。

表2 路基土層的DCP貫入度與CBR值的擬合方程

分析表2可知：1）路基土層厚度為100 mm時，采用二次多項式對DCP貫入度與現(xiàn)場CBR關(guān)系擬合效果較好，相關(guān)系數(shù)為0.76；2）路基土層厚度為150 mm，采用線性函數(shù)對DCP貫入度與現(xiàn)場CBR關(guān)系擬合的相關(guān)系數(shù)與采用二次多項式擬合的系數(shù)取值相同，均為0.80；3）DCP試驗路基土層大于100 mm采用線性函數(shù)擬合的效果更佳，相關(guān)數(shù)據(jù)與規(guī)范中的DCP貫入度值與現(xiàn)場CBR結(jié)果的擬合程度相似度高，證實該檢測手段可行。

4 DCP法的工程應用

（1）路基、基層壓實質(zhì)量檢測與評估：DCP能夠用于路基壓實質(zhì)量和承載力檢測，在項目施工中應用效果突出，是評價道路強度和結(jié)構(gòu)土質(zhì)軟硬程度的重要方法[5]。路基質(zhì)量檢測時，首先將DCP檢測設備垂直置于路基表面，操作人員手持DCP錐頭和操作探桿，使設備貫入路基土層至目標厚度，獲取貫入度、貫入率、DCP值等數(shù)據(jù)，對DCP貫入度與現(xiàn)場CBR值關(guān)系進行分析，評估目標路基材料的壓實質(zhì)量與分層情況。

（2）評價舊路路基邊坡承載能力。隨著道路交通的不斷發(fā)展，交通流量與日俱增，部分地區(qū)會結(jié)合實際情況和通車需求進行道路擴建，故此需對舊道路路邊坡承載力、壓實質(zhì)量等數(shù)據(jù)進行檢測，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)合理制定施工方案，提高削坡方案設計可行性，實現(xiàn)舊路邊坡合理利用、降低工程成本支出的目的。DCP檢測法在舊路邊坡質(zhì)量評估中應用廣泛，根據(jù)方案需求，在目標路基路面200 mm×200 mm區(qū)域內(nèi)平整路面，目標區(qū)域內(nèi)連續(xù)5次DCP貫入試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)，如貫入率指標均未達標則停止貫入試驗，調(diào)整施工目標區(qū)域重復進行貫入試驗[6]。結(jié)合現(xiàn)場測試結(jié)果對舊路邊坡承載力水平進行評估，結(jié)合道路擴展方案進行參數(shù)調(diào)整，對舊路削坡方案的可行性進行綜合評價，提高方案的可行性，避免施工盲目性導致的質(zhì)量不佳。

（3）堤壩壓實質(zhì)量檢測與管道回填土質(zhì)量評估。市政項目多具有工期短、質(zhì)量要求高、場地有限的特征，管道回填過程中常規(guī)檢測手段可行性不佳，無法及時獲取管道土方回填密度數(shù)據(jù)，不利于后續(xù)工序的優(yōu)化設計。DCP法應用后，可及時、快速、準確地獲取回填土壓實質(zhì)量數(shù)據(jù)，操作簡便，數(shù)據(jù)準確率高，為節(jié)約工期、提高工程質(zhì)量奠定了基礎[7]。

（4）DCP法還廣泛應用于堤壩施工環(huán)節(jié)，在堤壩工程周邊土體附近進行壓實質(zhì)量檢測、施工中土體填筑質(zhì)量評估中應用效果可觀。

（5）路基土體初始數(shù)據(jù)分析。以DCP試驗結(jié)果作為土層分層結(jié)構(gòu)評估和路基承載力水平評價的數(shù)據(jù)來源，并對工程區(qū)域土體勘測，確定其結(jié)構(gòu)分層情況與性質(zhì)。

5 結(jié)論

DCP法具備施工便捷、操作簡單、數(shù)據(jù)準確率高等特點，可應用于新建道路、管道施工、溝渠工程等領域。還可以應用于堤壩工程路基承載力與壓實質(zhì)量分析、市政項目回填土質(zhì)量檢測、舊路邊邊坡承載力評估效果，故該方法在土木工程領域應用前景廣闊。