公路路基快速無損檢測(cè)方法分析

易斐、王秋榮

（景德鎮(zhèn)市昌盛公路工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

在我國(guó)現(xiàn)代交通事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛建設(shè)極大地推動(dòng)了社會(huì)的全面發(fā)展。在公路項(xiàng)目投入使用后，隨著車輛和人員數(shù)量的增加以及運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng)，項(xiàng)目出現(xiàn)一些問題，影響了公路的正常使用。從公路工程的組成結(jié)構(gòu)來看，路基是其中極為重要的組成部分，直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行效果。為了全面提高公路的運(yùn)行水平，必須加強(qiáng)路基施工質(zhì)量的檢測(cè)和控制，選擇合適的施工材料，以滿足公路的運(yùn)行需求。路基作為主要的承載結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)公路項(xiàng)目的運(yùn)行效果至關(guān)重要，因此應(yīng)更加重視路基結(jié)構(gòu)質(zhì)量的監(jiān)督檢查，確保每一項(xiàng)指標(biāo)都符合工程要求，從而滿足當(dāng)前公路運(yùn)行需求。在這種情況下，公路工程施工單位應(yīng)該落實(shí)路基檢測(cè)工作，充分利用無損檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問題，并采取合理的應(yīng)對(duì)措施。

1 路基填充材料的顆粒均勻度篩選分析

對(duì)于公路工程的路基結(jié)構(gòu)來說，壓實(shí)度是最主要影響路基性能質(zhì)量的指標(biāo)。目前主要使用灌砂法進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)，但該方法操作繁瑣、測(cè)量速度較慢，并且無法滿足當(dāng)前公路工程施工的高效性要求。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)灌砂法存在一些弊端，因此許多技術(shù)人員研究出承載板法、貝克曼法等測(cè)量方式。然而，這些方法對(duì)使用條件有較高要求，同時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定影響。經(jīng)過綜合分析多個(gè)因素，選擇使用便攜式彎沉儀進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，并圍繞該設(shè)備分析測(cè)量方法和試驗(yàn)措施[1]。便攜式彎沉儀的主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用、操作便捷，使用條件要求也較低，且具備較高的靈活性，因此具有良好的應(yīng)用價(jià)值。為了更好地發(fā)揮便攜式彎沉儀的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，首先需要對(duì)路基填充材料的組成和顆粒均勻度進(jìn)行分析。以土質(zhì)路基結(jié)構(gòu)為例，土壤顆粒的粒徑存在較大差異，對(duì)最終的路基性能產(chǎn)生一定影響。針對(duì)土質(zhì)路基顆粒尺寸的變化，進(jìn)行定量分析，了解不同顆粒粒徑對(duì)路基性能的影響。基于此，選擇2000g 的樣品進(jìn)行檢測(cè)工作，使用篩子進(jìn)行篩分處理，選擇不同顆粒粒徑的材料，并繪制統(tǒng)計(jì)曲線，具體見圖1。

圖1 信息統(tǒng)計(jì)曲線圖

通過對(duì)圖1 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在此次工程的路基檢測(cè)過程中，各種粒徑的材料顆粒度含量都相對(duì)均勻。根據(jù)曲線結(jié)果分析，可以得出相應(yīng)結(jié)論，該路基土質(zhì)填充材料達(dá)到優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)。這表明此次公路工程的路基結(jié)構(gòu)性能水平相對(duì)較高，并且基本能滿足施工需求。

2 便攜式彎沉儀測(cè)量方法與測(cè)量流程

2.1 便攜式彎沉儀的測(cè)量方法

便攜式彎沉儀是此次試驗(yàn)檢測(cè)的核心設(shè)備。該設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)在于使用方便、操作便捷，并且不容易受到環(huán)境因素的干擾。只需要兩名工作人員即可完成整個(gè)路基的質(zhì)量檢測(cè)。通過分析該設(shè)備的檢測(cè)原理，發(fā)現(xiàn)其主要是通過設(shè)備內(nèi)部的重錘以自由下落的方式產(chǎn)生沖擊，給公路路基施加垂直方向的應(yīng)力。重錘對(duì)路基產(chǎn)生一定的荷載，引發(fā)公路路基在垂直方向上的位移。通過計(jì)算和分析位移參數(shù)，可以得出相應(yīng)的回彈模量數(shù)據(jù)，從而了解路基結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是否滿足工程標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.2 便攜式彎沉儀的測(cè)量流程

在具體檢測(cè)過程中，使用便攜式彎沉儀進(jìn)行公路路基檢測(cè)，需要經(jīng)歷準(zhǔn)備、開始測(cè)量和結(jié)束三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)測(cè)量結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生直接影響。具體的工作流程可見圖2。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，工作人員按照便攜式彎沉儀的使用說明安裝設(shè)備。安裝完成后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，例如檢查電池電量是否充足、電氣線路連接是否正常、設(shè)備運(yùn)行是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)還要檢查設(shè)備和上位機(jī)的連接是否正常，以及承載板是否準(zhǔn)確貼合被測(cè)表面。在開始測(cè)量的過程中，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量范圍進(jìn)行全面檢查。在測(cè)量區(qū)域內(nèi)的公路路基上選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)位，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。按照工作順序要求，逐一對(duì)每個(gè)測(cè)量點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)。測(cè)量工作開始后，首先進(jìn)行測(cè)試準(zhǔn)備工作，然后釋放彎沉儀的重錘，使其自由下落。上位機(jī)會(huì)即時(shí)反映出沖擊荷載的參數(shù)，并記錄路基發(fā)生的位移、彈性模量等數(shù)據(jù)。這些相關(guān)數(shù)據(jù)將被準(zhǔn)確記錄。在測(cè)量工作結(jié)束后，將設(shè)備移至下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。在結(jié)束階段，應(yīng)將測(cè)量設(shè)備完全移除，確保線路斷開。如果在測(cè)量環(huán)節(jié)中設(shè)置了路障設(shè)施，應(yīng)及時(shí)移開，以免影響道路交通[3]。

圖2 測(cè)量流程

3 基于便攜式彎沉儀的公路路基快速檢測(cè)

3.1 便攜式彎沉儀和其他設(shè)備測(cè)量結(jié)果的對(duì)比

為了充分發(fā)揮便攜式彎沉儀在公路路基檢測(cè)中的作用，此次試驗(yàn)選擇了常用的土壤模量剛度儀與彎沉儀的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。剛度儀是一種重要的設(shè)備，具有較高的測(cè)量精度，但其操作過程相對(duì)繁瑣。在試驗(yàn)開始之前，選擇具有代表性的40 個(gè)測(cè)量點(diǎn)位，這些點(diǎn)位之間相距3m，并分別使用便攜式彎沉儀和剛度儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果可見圖3。

圖3 彎沉儀和剛度儀的對(duì)比情況

經(jīng)過圖3 的數(shù)據(jù)變化可以發(fā)現(xiàn)，PFWD 代表便攜式彎沉儀，反映出土質(zhì)的壓縮模量數(shù)據(jù)變化。

經(jīng)過對(duì)兩條曲線進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)它們的走勢(shì)完全相同。各個(gè)點(diǎn)位之間存在很高的關(guān)聯(lián)度，相鄰點(diǎn)位的曲線變化和起伏也呈現(xiàn)出相似的趨勢(shì)。這表明便攜式彎沉儀和剛度儀在檢測(cè)結(jié)果方面具有高度一致性，它們都是進(jìn)行公路路基質(zhì)量檢測(cè)的重要設(shè)備。同時(shí)，也注意到兩條曲線在測(cè)量值方面存在輕微的差異。這是因?yàn)樵趬簩?shí)度測(cè)量和核算標(biāo)準(zhǔn)方面，兩種設(shè)備存在一定的差異，并不意味著某一臺(tái)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果就有問題。通過上述變化和曲線數(shù)據(jù)的分析，得知便攜式彎沉儀具有較高的測(cè)量精度，完全可以滿足對(duì)路基壓實(shí)度性能的檢測(cè)需求，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)具有非常高的精度，且具備較強(qiáng)的可利用性[4]。

3.2 土質(zhì)壓實(shí)度與路基建設(shè)中碾壓次數(shù)的關(guān)系

對(duì)于公路項(xiàng)目而言，路基結(jié)構(gòu)是極為重要的組成部分，直接影響著公路項(xiàng)目的建設(shè)水平以及后續(xù)的交通通行效果。為了確保路基結(jié)構(gòu)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，在施工現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行路基結(jié)構(gòu)的碾壓處理，以確保達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)要求的壓實(shí)度。然而，并不是碾壓次數(shù)增多就會(huì)使路基土質(zhì)的壓實(shí)度提高。過多的碾壓也會(huì)使得路基結(jié)構(gòu)性能發(fā)生變化，從而對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施產(chǎn)生負(fù)面影響。

針對(duì)此次公路項(xiàng)目，了解到在碾壓施工環(huán)節(jié)，每次進(jìn)行碾壓施工時(shí)都需要使用便攜式彎沉儀進(jìn)行壓實(shí)度測(cè)量并記錄。這樣可以了解壓實(shí)次數(shù)與壓實(shí)度之間的關(guān)系，具體數(shù)據(jù)可見圖4 和圖5。通過分析圖4，可以觀察到在土質(zhì)路基的碾壓環(huán)節(jié)中，第一層土質(zhì)經(jīng)過多次碾壓后其壓實(shí)度曲線發(fā)生變化。根據(jù)曲線的變動(dòng)趨勢(shì)，可以看出，在進(jìn)行5 次碾壓后，選擇4 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)分析。在進(jìn)行前4 次碾壓后，這4 個(gè)點(diǎn)位的第一層土質(zhì)壓實(shí)度隨著碾壓次數(shù)的增加而提高。然而，在第5 次碾壓之后，第一層土質(zhì)的壓實(shí)度并沒有明顯變化。第5 次和第4 次之間的差異很小，這表明經(jīng)過4次碾壓后，已經(jīng)滿足壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)要求，并達(dá)到最大壓實(shí)度。因此，不需要進(jìn)行第5 次碾壓。圖5 展示了公路土質(zhì)路基第二層土質(zhì)經(jīng)過多次碾壓后的變化曲線。通過分析曲線的變動(dòng)趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)，在此次碾壓中，共進(jìn)行5 次碾壓，并選擇4 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。在前4 次碾壓過程中，這些點(diǎn)位的第二層土質(zhì)壓實(shí)度不斷提高。然而，在第5 次碾壓和之前的一次之間，壓實(shí)度的變化并不明顯，增加的幅度相對(duì)較小。但與第一層土質(zhì)不同的是，第5 次碾壓仍然可以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)度的提高[5-6]。

圖4 公路路基土質(zhì)中第一層壓實(shí)度與碾壓次數(shù)的關(guān)系曲線

圖5 公路路基土質(zhì)中第二層壓實(shí)度與碾壓次數(shù)的關(guān)系曲線

4 結(jié)語

公路路基對(duì)于公路工程項(xiàng)目的運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，同時(shí)也關(guān)系到公路項(xiàng)目的使用壽命和交通安全性。該論文旨在研究通過便攜式彎沉儀進(jìn)行公路路基的快速檢測(cè)。便攜式彎沉儀是一種簡(jiǎn)單、操作便捷的設(shè)備，通過測(cè)量路基的回彈模量來評(píng)估路基的質(zhì)量。在實(shí)際檢測(cè)中，需要進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)備、開始測(cè)量和結(jié)束等環(huán)節(jié)，并與其他設(shè)備的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明，便攜式彎沉儀與剛度儀的測(cè)量結(jié)果一致，并且便攜式彎沉儀具有較高的測(cè)量精度。因此，便攜式彎沉儀在公路路基快速檢測(cè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。它完全可以滿足檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)路基存在的問題，以便采取合理有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這將切實(shí)提升公路工程檢測(cè)的總體水平，為進(jìn)一步提高公路項(xiàng)目的質(zhì)量作出基礎(chǔ)性的貢獻(xiàn)，并推動(dòng)公路事業(yè)的發(fā)展。