基于EVD的一种高速公路路基压实度快速检测方法研究

雍少宁 张富奎 王海林

（1甘肃省交通工程质量安全监督管理局，甘肃 兰州 730203；2甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃 兰州 730030；3甘肃省公路养护工程技术研究中心，甘肃 兰州 730030）

1 引 言

压实不充分的路基填筑体势必产生过量的工后沉降，进而引发一系列路基路面病害和工程隐患。就填方路基而言，决定工程质量的关键因素是填料组成和压实成型，甘肃省的工程地质复杂多变，路基填料多以黄土、泥岩土、盐渍土为主，优质路堤填料缺乏是甘肃省公路工程建设中一直以来普遍面临的问题，在先天劣势条件下，客观合理、简便有效的控制指标和检测方法成为保证甘肃省公路路基压实质量最关键的途径。然而，随着我省公路建设进程的加快，路基压实质量控制突显出种种不足，主要表现传统的路基压实质量检测方法费时费力，路基压实质量检测指标的应用过于单一、片面，路基压实质量的静态评价指标不再客观合理。在控制路基压实质量的过程中，有必要采用多指标互补、动静结合的检测方案，同时增加检测频率、扩大检测覆盖面、兼顾细节部位。本文将便携式动态变形模量测试仪（LFGpro）测得的动态变形模量（EVD）与压实度（K）之间建立相关关系，从而快速、高效的得到路基的压实度，对于控制公路路基压实具有很大优势，值得同行借鉴。

2 试验仪器与方案

2.1 试验仪器

1）便携式动态变形模量检测仪

研究中主要采用了德国HMP LFGpro型动态变形模量测试仪用于测定工程实体在特定动荷载作用下的弯沉值和动态变形模量，从而评估被检测体的承载力和抗变形能力。该检测设备操作简便、实效，每个测点最多只需2分钟，

图1 便携式动态变形模量测试仪（LFGpro）

2.2 试验方法及方案

1)填料类型划分

为了便于后期对动态变形模量（EVD）和压实度（K）进行有效分析，在临渭高速路基施工现场采取不同路基填料，并在室内完成筛分和液塑限等物性参数实验，以得到准确的路基土工程分类，试验数据如表1所示。

2)快速检测方案

测点位的布设基于路基压实状态，尽可能多地扩散EVD数据范围，快速给出对应的路基压实度，并根据需要选取相应点位用传统灌砂法进行验证。K94+135处黄土路基压实检测点位布设如图2示，检测点位之间相距10米，基于路基中心线依次展开，覆盖整个路基施工面。

表1 路基土物性参数

图2 点布置图

3 试验结果分析

3.1 黄土（低液限粉土）路段相关性测试

借助便携式动态变形模量测试仪（LFG pro）对拱涵顶部高填方施工段进行了路基压实度检测，涵顶设计填高为51米，所检测层面为路基93区，路基填料为黄土，最大干密度为1.87g/cm3，最佳含水率为12.2。

图3 黄土（低液限粉土）路段EVD与灌砂法所测压实度对比

本次检测共有48组有效数据，建立了动态变形模量（EVD）与黄土路基压实度（K）之间呈线性相关关系，相关系数R2=0.9688。

依据《公路路基设计规范》的要求，高速公路填方路基下路堤压实度应≥93%，上路堤压实度应≥94%，路床压实度应≥96%。因此，根据EVD与K的对应关系，得到该高速黄土填料路基压实控制的EVD下限值。

此外，现场选取个别点位，进行EVD和灌砂法平行验证试验，由图3可知，EVD和灌砂法所测压实度的值非常接近，无过大偏差，以灌砂法检测数据为真值，其相对误差均小于1%，说明用EVD检测黄土路基压实度快速且可靠。

3.2 红砂岩（粗砂）路段相关性测试

借助便携式动态变形模量测试仪（LFG pro）对高填方施工段进行了路基压实度检测，设计填高为20米，现填高为15米，所检测层面为路基93区，路基填料为红砂岩，最大干密度为1.98g/cm3，最佳含水率为9.2。

本次检测共有27组有效数据，建立了动态变形模量（EVD）与红砂岩路基压实度（K）之间呈线性相关关系，相关系数R2=0.9278。

依据《公路路基设计规范》的要求，高速公路填方路基下路堤压实度应≥93%，上路堤压实度应≥94%，路床压实度应≥96%。因此，根据EVD与K的对应关系，得到该高速红泥岩填料路基压实控制的EVD下限值。

现场灌砂法相应点位的压实度验证，可见EVD快速检测得出的结果与灌砂法基本一致，在压实度满足正常情况下相对误差小于0.5%，而EVD较小的点位即压实不足的位置相对误差大于1%。

图4 红砂岩（粗砂）路段EVD与灌砂法所测压实度对比

3.3 红泥岩（高液限黏土CH）路段相关性测试

借助便携式动态变形模量测试仪（LFG pro）对高填方施工段进行了路基压实度检测，设计填高为32米，现填高为31.5米（第105层），所检测层面为路基94区，路基填料为红泥岩，最大干密度为1.95g/cm3，最佳含水率为10.3。

本次检测共有37组有效数据，建立了动态变形模量（EVD）与红泥岩路基压实度（K）之间呈线性相关关系，相关系数R2= 0.9368。

依据《公路路基设计规范》的要求，高速公路填方路基下路堤压实度应≥93%，上路堤压实度应≥94%，路床压实度应≥96%。因此，根据EVD与K的对应关系，得到该高速红泥岩填料路基压实控制的EVD控制下限值。

通过灌砂法对现场相应点位的验证，可知EVD快速检测与灌砂法结果基本一致。其中两个EVD值偏小的点的相对误差大于1%，即29.88（K=91.5），17.44（K=84.8），说明未达到压实质量要求的地方会对快速检测的误差有轻微影响，但不影响对压实质量是否合格的判断。现场操作时可通过多采集一些EVD点取平均值的方法消除这种影响，这也从另一方面反映了快速检测的优点。

图5 红泥岩（高液限黏土CH）EVD与灌砂法所测压实度对比

4 结 语

通过采用便携式动态变形模量测试仪（LFG pro）对某高速黄土（低液限粉土）、红砂岩（粗砂）、红泥岩（高液限黏土CH）高填方路段动态变形模量（EVD）进行了测试，并将测试结果与灌砂法测得压实度K之间建立相关关系，并得到相关关系式。通过灌砂法对现场相应点位进行验证，得到EVD快速检测与灌砂法结果基本一致，误差范围能满足要求。因此，采用EVD作为公路路基压实快速检测的方法，可以加快控制进度，实现施工过程中动态控制，是一种快速有效的公路路基压实度检测方法。