试析高速公路原材料及道路路基试验检测方法

2022-07-06李志芳怀来路广工程检测有限公司河北张家口075421

中国房地产业 2022年14期

关键词：砂石原材料路基

文／李志芳怀来路广工程检测有限公司河北张家口 075421

引言：

高速公路在人们日常出行与社会经济发展中发挥着重要作用，其原材料质量与路基质量将影响交通出行的安全性与舒适性。为了降低高速公路建设出现安全事故的概率，提升高速公路的建设质量，应加强原材料检测与路基检测，确保原材料与路基的质量都符合要求。

1、高速公路、原材料与路基概述

1.1 高速公路概述

高速公路指的是仅供汽车高速行驶的公路。从我国制定的《公路工程技术标准》来看，高速公路指的是专供汽车分向行驶、分车道行驶，控制出入的多车道公路[1]。高速公路的时速在80km-120km，每日交通量在15000 辆小客车以上。相比于其他道路，高速公路的经济效益较好，资金回收率比较高，且可以扩大人们的活动范围，促进不同地区之间的经济交流。从整体来看，高速公路的建设水平能够展现出国家的综合实力，因此需要从设计、建设、运维管理等各个方面入手提升高速公路的质量。

1.2 原材料概述

原材料指的是生产某种产品的基本原料，主要包括两种类型，分别是自然形态下的产品与加工产品。若详细划分可将原材料分为原料与材料，原料即自然产品，而材料即加工原料。原材料检测指的是对原材料进行成分分析、测量、环境模拟测试以及无损伤检测。原材料检测主要包括结构材料检测与功能材料检测这两种类型。在进行建筑材料检测时，需要明确检测试验项目、进行取样试样、控制环境温湿度、控制试验误差并对检测数据进行分析。若想控制建筑材料质量需要做好材料进场前、进场时与进场后的质量控制工作。

1.3 路基概述

道路路基即路面基础，指的是经过开挖或填筑而形成的土工构筑物，主要是由本体、排水、防护、路堤、路堑等部分共同构成的[2]。进行路基施工主要是为路面铺设与行车运营提供条件，同时在道路当中路基需要承受路面荷载与交通荷载，因此需要加强路基检测，提高路基质量。

2、进行高速公路原材料试验检测的意义

2.1 有利于控制原材料质量

对原材料进行试验检测可以帮助施工人员掌握原材料的性能、特点以及质量控制要点，也可以提升高速公路建设效果。因此，在进行原材料检测时需要优化检测流程，综合分析检测数据，明确原材料的质量情况，判断原材料是否符合高速公路施工要求。

2.2 有利于保障工程顺利施工

在高速公路施工过程中，进行原材料试验检测可以明确原材料中的质量问题，通过有效措施减少施工损失，为工程顺利施工提供保障。高速公路建设单位以及施工人员需要充分了解原材料试验检测技术，客观分析原材料的质量情况，确保高速公路建设符合要求[3]。

2.3 有利于延长高速公路的使用寿命

在建筑行业快速发展的过程中，人们对高速工程的要求越来越高。例如，近年来人们十分关注高速公路的建设质量。为了满足人们的通行需求，高速公路建设单位应合理检验原材料质量，明确原材料的强度、硬度等各方面性能，从而选择合适的施工材料，延长高速公路的使用寿命。

3、高速公路原材料与路基试验检测的原则

在进行高速公路原材料与路基试验检测时，建设单位需要坚持预防为主、唯一标准的原则。

3.1 预防为主

高速公路建设会受到多种因素的影响，如环境因素、材料因素，在建设过程中需要科学控制各方面因素，从而完善高速公路建设。原材料质量与路基施工工艺将影响高速公路的整体质量，在建设前需要做好施工规划工作，预判施工过程中可能会出现的问题并制定合理的预防措施[4]。简单而言，建设单位应坚持预防为主的原则，及时进行原材料检测与路基检测，保障高速公路的建设质量。

3.2 唯一标准

数据统计是原材料与路基试验的关键环节，具有唯一性与标准性的特点，在进行试验检测时需要坚持唯一标准这一原则。在原材料与路基试验检测过程中，检测人员应对检测数据进行客观分析，从而判断原材料与路基质量，为高速公路建设决策的制定提供数据支持。同时，原材料与路基试验检测对检测人员的要求相对较高，检测人员应不断提升自身素养，灵活应用先进方法分析原材料与路基的质量情况，增强试验检测结果的准确性。

4、高速公路原材料试验检测方法

原材料性能对高速公路建设质量有较大的影响，因此在施工前需要全面检测原材料的性能与质量，确保所用材料符合要求。

4.1 原材料取样

高速公路建设对水泥材料的需求量较大，所以建设单位需要做好水泥材料的质量检测与控制工作。在进行原材料试验检测时，检测人员需要先进行原材料取样。即在进行水泥材料试验检测前，检测人员应科学开展水泥的取样工作，综合分析水泥的采购情况。在取样过程中，检测人员需随机选取若干袋水泥材料并从中选取一定的样本。例如，检测人员可以从若干袋水泥材料中选取10kg 水泥样本进行检测。在选取完样本后，需要直接将样本运输至实验室当中。其次，高速公路建设中也需要应用砂石材料，检测人员可从砂石材料堆的不同位置选取一些样本。在选取样本时，检测人员应保障样本具有较高的代表性，并将样本混合在一起[5]。此外，为了提升试验检测质量，检测人员可以适当增加样本数量与试验次数。

4.2 水泥试验检测

常见的水泥材料主要是由细砂、中砂或粗砂等成分构成，在高速公路建设过程中需要确保水泥材料具有较强的抗渗透性能与抗低温性能。因此，在进行水泥试验检测时需要将重点放在水泥的质量检测上，确保水泥质量符合要求，从而提升混凝土的质量。在水泥材料进入施工现场前，检测人员需要对材料进行严格检测。在检测过程中若发现水泥强度下降的问题需及时分析原因，并做好相应的标记。存储不当、质量问题等因素都可能导致水泥强度下降，需要针对本质原因选择合适的处理方式，避免劣质水泥影响混凝土质量。

4.3 碎石、砂石试验检测

砂石、碎石等材料的质量检测也是原材料试验检测的重点。高速公路建设会应用到大量不同性质的砂石与碎石材料，在进行材料检测时需要针对砂石与碎石的情况构建试验检测方案，明确试验检测标准。首先，检测人员需要检测砂石与碎石的粒径是否符合要求。在正常情况下，可以将砂石与碎石的粒径划分为三种类型，分别是8mm-14mm、14mm-22.5mm 与22.5mm-31.5mm（如图1所示）[6]。而砂石的粒径将影响高速公路的建设质量，检测人员需对所用砂石与碎石的粒径进行全面检测。其次，需要根据砂石与碎石的细度模数判断混凝土的配合比是否合理，在重新调整混凝土配合比后再对混凝土进行取样检测。此外，在云母试验过程中，检测人员应客观分析砂石与云母的关系，若云母含量过高需要及时清除云母。

图1 砂石与碎石的粒径

4.4 混凝土检测

在高速公路建设过程中，混凝土是至关重要的原材料，建设单位需做好混凝土的试验检测工作，判断混凝土的配合比、性能是否满足建设要求。混凝土试验检测的重点是质量检测，即需要对混凝土的强度、坍落度等各个方面进行检测。首先，需要检测混凝土中砂石的细度。高速公路对混凝土的质量有较高的要求，需要检测混凝土中的用砂含量是否在水泥材料总量的3%以内、砂石的细度是否在2.5 以上。其次，高速公路路面应具备较强的耐磨性能与抗疲劳性能，所以需要检测混凝土循环使用后的质量损失率是否在8%以内。此外，混凝土的配制会应用到碎石、卵石等材料，就需要检测混凝土中是否含有杂物，否则将会影响高速公路的建设质量。

5、高速公路路基试验检测的方法

路基是高速公路的关键构成部分，主要包括面层施工、基层施工、垫层施工以及土基层施工（如图2所示）。在进行路基施工时，需要控制内部土壤的空隙率，从而增强高速公路基础结构的稳定性。在进行路基试验检测时，需要分析路基的刚性程度，判断路基的承载能力是否满足通车需求，优化高速公路的建设效果。

图2 路基结构

5.1 灌砂法

灌砂法是常用的道路路基检测方法，其检测准确性较高。在应用灌砂法时会重点检测路基的压实程度，相比于核子密度仪法以及环刀法等传统方法，灌砂法的优势较为明显。首先，灌砂法的操作方法较为简单，且基本不会受到外界环境因素的影响，所测数值不会出现明显的波动情况。其次，在应用灌砂法时，检测人员需综合分析地基土地的湿密度。即检测人员需进行土样抽测，通过土样标准算法核算土样的体积与质量，从而分析土地的湿密度。此外，检测人员需要利用密度测定器、天平等设备进行检测。虽然灌砂法的操作较为简单，但在操作过程中如果出现失误可能会造成较大的误差，因此检测人员需提升自身的检测水平。

5.2 地基系数检测

高速公路在运行过程中会受到环境、负荷等因素的影响，所以路基可能会出现受损、变形的情况。在大多数情况下，若想增强路基的承载力与刚度，需要科学设置地基系数。为此，检测人员需要进行地基系数检测，判断地基系数的合理性。在检测过程中，检测人员需要使检测装置的支架与底板处于水平状态中，并利用配重较大的车辆进行检测[7]。同时，可以先提升支撑反力，之后再缓慢加载。为了增强试验荷载的稳定性，也需要应用千斤顶荷载进行辅助检测，从而降低由地基沉降造成的卸载值。

5.3 密实度检测

若高速公路路基属于填方路基，且路基的深度较大、检测难度也比较大时，需要利用密实度检测法进行检测。密实度检测的原理为：根据电磁波对不同厚度介质的响应情况分析路基的深度。在检测过程中，若出现波组紊乱的情况，就可以初步判定为路基存在异常。之后，需要根据实际情况进行具体分析。

5.4 压实程度检测

路基压实程度是路基试验检测的重点。从实际情况来看，高速公路与一级公路的路床厚度应在0cm-80cm 这个范围内，且实际压实程度需要超过标准压实程度的96%。高速公路路面的路床高度需要在80cm-150cm 之内，压实程度需要超过标准压实程度的49%。在进行路基压实程度检测时，检测人员可以通过重型击实试验判断路基的压实程度。同时，检测人员需重复进行多次试验，从而得到试验平均数值。为了增强最终结果的精准性，检测人员可以对检测数值进行降低处理，一般降低2%即可。例如，在对某高速公路的路基进行检测时，检测人员需明确检测对象与检测范围，科学检测路基结构的平整度与强度，并检测路基在被碾压时是否会出现车辙等情况。

6、高速公路原材料与路基试验检测问题与对策

6.1 检测问题

高速公路原材料与路基试验检测中存在诸多问题，严重降低了试验检测质量，无法为高速公路建设质量的提升奠定基础。

（1）重视程度不足。很多高速公路建设单位更注重施工进度管理与施工安全管理，忽视了原材料与路基试验检测工作，没有按照相关规定开展检测工作。例如，部分施工单位没有意识到原材料与路基试验检测工作的重要性，只是对原材料的合格证书等进行了检测，没有利用专业仪器设备进行质量检测，无法及时发现原材料中的问题。

（2）缺乏完善的试验检测制度。制度在原材料与路基试验检测过程中占据着重要地位，可以为原材料与路基试验检测提供制度保障与科学依据。但部分建设单位并没有意识到试验检测工作的重要性，所以没有构建完善的原材料与路基试验检测制度。在社会经济快速发展的过程中，原材料与路基试验检测设备、手段在不断变化，传统的试验检测制度已落后于检测手段，无法为检测工作的开展提供保障。但很多建设单位仍然采用传统的试验检测制度甚至照搬其他企业的试验检测制度，导致试验检测制度完全不符合实际需求。

（3）缺乏完善的监督管理制度。原材料与路基试验检测工作中可能会出现各种问题，如取样不合理、以次充好的问题，只有加强监督才能保障原材料与路基试验检测结果的客观性与准确性。而部分建设单位对原材料与路基试验检测工作的重视程度不足，没有加大对检测工作的监督力度，导致试验检测中乱象频生。

（4）缺乏专业的检测人员。高速公路原材料与路基试验检测工作具有较强的专业性与复杂性，包括诸多环节，如取样、检测、数据分析等，所以对检测人员的专业能力有较高的要求。但多数建设单位都缺乏专业的检测人员以及完善的检测设备，降低了试验检测工作的效率与质量。

6.2 检测对策

（1）树立原材料与路基试验检测意识。意识对行为有指导作用，若想提升高速公路原材料与路基试验检测质量就需要树立原材料与路基试验检测意识。高速公路建设单位应综合分析原材料与路基试验检测的意义与必要性，明确原材料与路基试验检测的对象、范围、方法、设备，为试验检测工作奠定基础。同时，建设单位也需要做好宣传工作，让采购部门、施工部门、管理部门、项目部门等各个部门积极配合试验检测工作，从采购、进场、存储、施工等各个方面入手全面开展试验检测工作。

图3 检测现场（图片来源：网络）

（2）健全原材料与路基试验检测制度。在试验检测工作中，建设单位应制定完善的检测制度，确保制度当中包括检测流程、检测项目、检测标准等内容，加大对试验检测工作的指导力度。例如，原材料试验检测主要包括水泥检测、细骨料检测、粗骨料检测等，而水泥检测项目有细度、强度、凝结时间、安定性等；细骨料检测项目有细度模数、含泥量、坚固性、云母含量、表观密度、有机质含量、吸水率等。粗骨料检测项目有含泥量、坚固性、压碎指标值、容量等[8]。而路基检测指标有平整度、压实质量、几何尺寸等。

（3）加大监督力度。监督工作是保障试验检测工作质量的关键手段，建设单位可以安排管理人员或监督人员开展试验检测的监督与抽检工作，及时发现并处理检测中的问题。

（4）构建一支专业的检测队伍。检测人员是开展原材料与路基检测工作的主体，只有不断提高检测人员的专业能力才能够增强检测结果的准确性。高速公路建设单位应通过有效措施提升检测队伍的专业水平，继而提高检测工作的效率与质量。首先，建设单位应高度重视原材料与路基试验检测工作，提高检测人员的聘用门槛。建设单位可以通过提高薪资待遇等方式吸引高素质的检测人员，提升检测队伍的整体水平，降低人员流动性。其次，建设单位需积极开展检测人员培训工作。现有的检测人员具有一定的检测经验，了解具体的检测流程，但检测理念与所采用的检测方法较为落后。建设单位便需要针对这些问题开展培训工作，让检测人员掌握更全面的检测标准、更先进的检测手段。此外，建设单位应加强检测人员考核，定期对检测人员进行测试，并通过完善的奖惩制度调动检测人员的积极性与主动性。