公路工程路基压实度检测技术研究

2022-09-13蒋宣艳

交通世界 2022年24期

关键词：刀法含水量压实

蒋宣艳

（贵州省交通科学研究院股份有限公司，贵州贵阳 550006）

0 引言

路基施工是公路工程中十分重要的环节，其质量会对公路工程的质量以及行车稳定性、安全性带来影响，因此，在路基施工期间，要检测路基压实情况。施工中，通过检测路基压实度能够掌握路基强度，调整路基施工方案，确保路基施工质量。

1 影响公路工程路基压实度的因素

公路工程路基压实度直接影响道路的安全性与可靠性，从以往的大量公路工程建设经验来看，影响路基压实的因素主要包括含水量、压实功、填料级配等。

1.1 含水量

含水量是检测路基压实度合格与否的重要指标，也是测定路基土孔隙率与干密度的一项关键指标。路基含水量还会导致土体的各项力学指标发生变化。如土体含水量会影响土的渗透系数、内摩擦角、压缩系数等各项力学指标[1]。土具有最佳含水量，如果路基土内含水量较低，在进行压实期间，土颗粒之间会发生相互滑动，而由于颗粒表面过于粗糙，将会产生较大内摩擦力，因为缺少润滑作用，将导致土内摩擦力变大，难以进行压实[2]。此外，如果实际含水量大于最佳含水量时，存在于土体内的自由水在压实期间难以被排出土体之外，将会产生较大孔隙水压力，而且会加大颗粒间隙，将减少路基土体干密度，降低公路工程质量，影响车辆行驶的稳定性和安全性。

1.2 压实功

压实功是指施工中采用的压实机械对单位面积土施加的力。公路工程路基土主要由固相土颗粒、气相气体、液相含水量等共同构成。压实路基的目的是排出土体内的气体、自由水，考虑两者在路基中稳定性差，一旦环境发生改变，容易增加或减少，导致路基土压实度难以达到要求的标准[3]。影响压实功的因素包括压实厚度、压实机械型号、碾压遍数与速度等。

1.3 填料级配

经室内试验得到的数据与数值仿真结果表明，土体颗粒级配情况是影响路基压实度的重要因素，土体颗粒连续均匀，利用小颗粒填充大颗粒间孔隙，级配越好，填充连续性越好，土体最大干密度也会提高；而级配差的土容易因为土体颗粒不连续，使颗粒间孔隙变大，填充效率差，降低了土体最大干密度，导致公路工程路基质量无法满足应用需求。

2 检测路基压实度的方法与应用

2.1 环刀法

2.1.1 环刀法作业原理

（1）开展测试工作前要对环刀体积与质量情况进行全面测试，同时，检测人员要将凡士林均匀涂抹在内壁，不得出现涂抹过厚或遗漏情况。

（2）清理整平取土地点，在待测土中垂直打入环刀，然后取出环刀，应做好外壁多余土的清理工作，同时对其清理的土进行称重，精准记录土体重量。

（3）土样内的水分采取干烧法或烘干法取出，完成处理取出水分作业后，再对其进行称重，依据以下公式计算获取测点压实度。

式（1）～（3）中：m1为环刀和湿土两者的总体质量；m2为环刀质量；v为环刀体积；w为土样含量；ρw为土湿密度；ρd为干密度；δ为压实度。

2.1.2 环刀法的优缺点

环刀法是一种传统压实度检测方法，具有操作简单、检测器简单、效率高的优点。缺点是检测作业期间容易破坏周围土；对检测人员的依赖性高；采取抽样法检测，样本数量少，无法代表检测范围内路基密度情况；对环刀垂直度、环刀质量、土质松软度等各项内容要求都较高，因此对该方法的应用造成了一定程度的制约。

2.1.3 环刀法适用范围

环刀法适用于测量细粒土，不适合应用于碎石、砾石类型的土中。环刀法操作相对简单，因此，适合应用在局部压实存在缺陷土地的快速检测中。测量土壤含水量十分敏感，适合应用在由于含水量问题而引起的压实度不足的土中，但并不适合应用在级配较差土中。采用环刀法时应明确其应用范围，确保环刀法作用能够得到合理发挥[4]。

2.2 灌砂法

2.2.1 灌砂法作业原理

灌砂法与环刀法的操作方法相似。施工时都是对试点挖洞取土，完成挖洞后，工作人员对灌砂质量、体积、试样土的含水量进行测定。完成测量后计算干密度和湿密度，从而得到路基压实度，其计算方法与环刀法类似[5]。

2.2.2 灌砂法优缺点

灌砂法在具体应用过程中的优点为：操作可控，获取到的数值准确，而且通过检测获取到的结果具有代表性，是公路工程路基压实度检测时常用的一种方法。缺点为：量砂的干湿性、称重都会对最终测量结果造成影响；携带大量砂，开展多次测量，工作效率不高。采用不同击实方法会对最大干密度造成影响，致使压实度存在一定偏差。

2.2.3 灌砂法适用范围

灌砂法适用于基层或地层粗砂和砾类土检测作业中，通过检测获取到的结果具有代表性。该检测方法不适宜应用在大孔隙或大孔洞土体中。

2.3 核子密度仪法

2.3.1 核子密度仪作业原理

核子密度仪法是目前国际上应用广泛的压实度和含水量检测方法。在作业开展前要打一个小洞，将核子放入洞中，放射源可以发射放射线，进而向四周传播。经过放射后能够接收返回射线的数量，完成对材料密实度情况的精准测定。核子仪上带有显示屏，能够方便完成对材料含水量、干湿密度、压实度、孔隙率等各项数据的精准测量，可为路基压实度检测提供重要依据[6]。

2.3.2 核子密度仪法优缺点

核子密度仪法的优点为：需要的检测人员少，不会对公路工程路基造成严重损害，通过检测获取到的结果直观可见，方便工作人员读取与应用。缺点为：采用的仪器具有一定放射性，不仅会对周围环境造成破坏，还会危害人体健康；放射源会发生衰变，因此，在采用仪器前，要对其进行标定，操作步骤十分繁琐，且检测费用高。

2.3.3 核子密度仪法适用范围

核子密度仪法适用于不同含水量和密度测量中；在测量工作开展时，利用显示屏可以直接读取通过测量获取到的各项数据，可快速评定现场质量。

2.4 瑞雷波法

采用瑞雷波法对公路路基压实度进行检测，主要应用以下两种特性：

（1）分层介质中瑞雷波速度频散特性。

（2）瑞雷波传播速度与介质密度相关性。前者可以依据实测频散曲线完成层位划分，后者可通过已求得各层瑞雷波速度值与密度值之间的具体关系，完成对每层压实度的精准计算，通过弹性传播速度，实现对公路路基压实度的精准计算。

瑞雷波法在具体应用期间的一项特别之处是其不会受底层速度差异影响，这与作业中采用的反射波法和折射波法不同。反射波法和折射波法对波阻抗差异相对较小地质体界面的具体反映情况相对较弱，分辨起来难度相对较大。特别是对于折射波法，下覆层速度需要大于上覆层速度，否则将会对后续勘探作业造成不良影响，而采用瑞雷波法则不存在这类问题。需要注意的是，采用瑞雷波法的探测深度受该方法自身特点影响，探测深度不如反射波法和折射波法。

3 提升路基压实度试验检测质量的建议

3.1 采集公路工程路基压实度的各项数据

采集与分析数据是路基压实度检测过程中一项重要环节。开展采集数据前，工作人员要严格依据要求填写表格，掌握路基具体情况。对采集的各项数据信息进行全面分析，合理优化路基压实度检测作业的具体方案。工作期间，检测人员应不断积累检测经验，总结经验，从而提高自身的工作能力。例如，要总结路基压实度试验检测数据采集方法、操作软件要领、掌握各项信息技术、分析压实度数据等。最终依据分析结果完成相应评价，了解压实度试验检测方案的可行性，对其进行合理应用，充分发挥其作用。

3.2 规范公路工程路基压实度检测

公路工程路基压实度检测是一项专业性较高的作业，该项工作对检测人员要求较高。检测人员不仅要了解公路工程路基压实度的具体设计需求，还要明确公路工程路基质量检测参数，从而确保检测工作顺利进行，保证检测结果可以精准反映公路工程路基压实度情况。因此，检测公路工程路基压实度时，相关检测人员要采取合理方式应用检测系统，同时，在开展检测工作时，要跟踪、监督，确保检测压实度的规范性。路基土层一般为分层压实，开挖试坑前应先确定测试层层厚。在开挖试坑的过程中应沿基板内孔垂直向下，确保试坑内壁达到笔直，防止出现上大下小或上小下大的情况，否则会使实测密度结果偏大或偏小。此外，应严格控制试坑开挖深度，既不能太浅，也不能太深。如果挖坑深度太浅，会对试样密度造成影响；如果挖坑深度过深，会使试样中混入下层土料，无法得出测试层的土体密度，进而不能检测出路基的实际压实度。

3.3 保证路基标准击实的精准度

为适当优化公路工程路基压实度情况，应从实际情况出发，做好标准击实控制作业，适当模拟路基施工条件，明确路基压实的最佳含水量和最大干密度。施工时最好采用标准化击实设备。如果发现标准击实存在失误，则无法确保最佳含水量和最大干密度的精准性。施工前应依据公路工程的相关规定，在施工区域内选取土样，组织试验。如果在试验中发现样本发生改变，要重新取样试验，确保试验结果精准[7]。此外，在公路工程施工现场采取具有代表性的样品，能够及时处理各项异常值段落，确保施工碾压和含水量都能够达到标准要求，而且能够为标准击实提供有力支持。依据试验结果能够获取最大干密度，从而完成对公路工程路基压实度的精准计算，完成相应评价后，能够掌握路基压实度情况，确定是否需要持续对路基情况进行优化。

路基压实度要严格依据施工标准，一级公路路基压实度标准为：路床0～80cm的压实度应大于95%，路床80～150cm的压实度应大于93%以上，如果低于150cm，压实度大于等于90%以上。例如，某公路工程位于特殊干旱地区，年降水量不足150mm。对公路工程所在区域情况进行分析可以发现，由于该区域降雨量较少，而且地下水位较低，因此，天然土含水量小于最佳含水量。施工中，通过向路基中加水的方式使路基含水量处于最佳状态，但操作起来难度较大，因此，可适当降低标准，先进行稳定处理，再开展压实作业。

3.4 做好采集检测数据作业

施工中要做好数据采集作业，完成各项指标检测与评价工作。进行数据采集前，要构建一个公路路基情况调查表，为采集公路路基中的各项数据提供支持。通过应用该表格，能够实现对公路路基情况的客观评价，全面掌握各项数值。为准确记录公路路基的具体情况，要确保通过调查获取到的数据准确无误。针对公路路基具体情况，应指派专人进行调查，多次研究，而且要做好相应调整工作，依据各项变量因素，对表格的真实可靠性进行验证。针对公路情况进行检测与评价时，要构建评分表，为保证表格的作用能够得到合理发挥，建表人员不仅要了解公路路基情况、具体评价对象，而且还要具有丰富的工作经验。