探讨路基压实质量检测中DCP法的适用性

2022-10-12薛飞

交通科技与管理 2022年19期

关键词：土层压实承载力

薛飞

（贵州路桥集团有限公司,贵州贵阳 550001）

0 引言

路基压实质量检测的DCP法，最大的优势是能直接检测路基承载力。该文将DCP法的现场检测数据与CBR测试结果相结合，对DCP法检测的贯入度指标与CBR值之间的相关性进行了分析，以验证检测标准中关于贯入度与CBR值的线性关系[1]。

1 DCP法基本原理

DCP是一种轻型设备，检测中采用锤击方式贯入，测头入土检测土基承载力[2]，详见图1。一般情况下DCP锤重10 kg，锤入角度60°，可用锤击深度表示土基承载能力。DCP在土基材料压实质量检测领域得到广泛应用，可直接获取路基承载力数据，简便易行，可操作性强。DCP法获得DCP贯入度与CBR值，结果显示DCP贯入度、CBR值与杨氏回弹模量之间具有相关性，可作为标准参考用于路基压实质量检测，也可用于路基承载力评估。

图1 动力锥贯入仪的构造

根据相关学者的研究结果可知，DCP锤击数、贯入比率、DCP贯入深度关系密切，可以DCP作为评估路基承载力和压实质量的有效手段。落锤式弯沉仪(FWD)常用来进行路基压实质量检测，结合CBR试验结果可知FWD值与CBR结果之间相关性突出，间接说明DCP可作为有效评估手段，以检测路基压实质量[3]。此外，现场路基室内试验、钻芯取样、DCP试验等结果证实，路基杨氏回弹模量、DCP平均贯入值与路面含水量、路面结构等关系密切，采用不同检测手段获取的路基承载力水平基本一致，检测结果准确可靠。

2 DCP法现场测试

2.1 试验准备

（1）落锤安装。确保DCP导向杆与探杆牢固连接，重复确认联轴处连接状况，防止脱落。

（2）DCP垂直放置于地面，记录混凝土、硬土层期初数据，将期初数据作为零数据。

（3）结合实际需要，选择合理的检测点，检测点需位于平整路基表层或基层。

2.2 试验步骤

（1）结合现场情况选择平整、干净的路基表面作为检测点，选取样本位置表面存在松动浮土的，可拆除表层20 mm以内，重新放置DCP设备。表层浮土层较厚的，可重新选择周围合适区域作为测量点[4]。

（2）DCP锥头与动力锥贯入仪钻杆连接，确保其与待测点路基表面垂直，施工人员紧握手柄后另一名操作人员将DCP重锤提起，使之自由落下。

（3）获取DCP自由下垂的贯入度数据。保持DCP重锤自由下落后贯入深度大于5 mm，对每次贯入度数据进行记录。若单次贯入深度小于5 mm，则需增加贯入次数，并记录贯入次数与贯入深度。

（4）连续贯入、锤击、测量，记录相关数据，确保各项参数符合结构层需求。若路基材质坚硬，连续锤击10次以上，锤击深度或贯入量无任何改变则停止锤击，更换锤入点重新进行贯入，记录对应数据，或使用钻孔，将该点坚硬结构层钻透后重新检测。

（5）检测结束将贯入杆和落锤拆卸后，取出DCP设备。

3 数据分析

以现场检测数据和相关参考文献的参考值为基础，制作贯入深度-锤击次数曲线，将其作为DCP检测结果，并按照公式（1）和（2）分别计算DCP贯入度Dd和现场CBR值。

式中，D——DPC贯入量；a、b——换算系数；n——锤击次数。分别在100 mm和150 mm厚的路基土层中进行DCP试验和现场CBR试验，检测结果如表1所示。

表1 路基土层DCP、CBR试验结果

采用二次多项式对贯入度和CBR值进行拟合，以线性函数对1gDd与1g（CBR）进行拟合，结果如图2~5。

图2 路基土层厚100 mm时Dd-CBR关系曲线

由图2和图3可知，1）厚度为100 mm时，路基土层DCP贯入度与CBR之间以二次多项式评估效果最佳，相关系数为0.81，相关数据之间的离散水平高，需进行进一步的耦合拟合两者关系；2）随着1gDd的增大，1g（CBR）取值减小，即1g（CBR）与1gDd之间存在负相关性，相关系数为0.76，证实现场CBR值与DCP贯入度之间的关联度相对不足。

图3 路基土层厚100 mm时1g（CBR）-1gDd关系曲线

由图4和图5可知，1）厚度为150 mm时，路基土层DCP贯入度与现场CBR值之间以二次多项式评估的效果最佳，相关系数为0.83，相关数据相对分散，可进一步耦合提高数据相关度；2）随着1gDd的增大，1g（CBR）取值减小，即1g（CBR）与1gDd之间存在负相关性，两者相关系数为0.80，此时相关系数大于路基土层厚度为100 mm的数据，表明DCP贯入度与现场CBR值随着检测深度的增加相关性提高。

图4 路基土层厚150 mm时Dd-CBR关系曲线

图5 路基土层厚150 mm时1g（CBR）-1gDd关系曲线

结合上述分析结果，采用二次多项式、指数函数、幂函数相结合的方式对DCP贯入度与现场CBR值进行拟合以规范两者之间的线性关系，详见表2。

表2 路基土层的DCP贯入度与CBR值的拟合方程

分析表2可知：1）路基土层厚度为100 mm时，采用二次多项式对DCP贯入度与现场CBR关系拟合效果较好，相关系数为0.76；2）路基土层厚度为150 mm，采用线性函数对DCP贯入度与现场CBR关系拟合的相关系数与采用二次多项式拟合的系数取值相同，均为0.80；3）DCP试验路基土层大于100 mm采用线性函数拟合的效果更佳，相关数据与规范中的DCP贯入度值与现场CBR结果的拟合程度相似度高，证实该检测手段可行。

4 DCP法的工程应用

（1）路基、基层压实质量检测与评估：DCP能够用于路基压实质量和承载力检测，在项目施工中应用效果突出，是评价道路强度和结构土质软硬程度的重要方法[5]。路基质量检测时，首先将DCP检测设备垂直置于路基表面，操作人员手持DCP锥头和操作探杆，使设备贯入路基土层至目标厚度，获取贯入度、贯入率、DCP值等数据，对DCP贯入度与现场CBR值关系进行分析，评估目标路基材料的压实质量与分层情况。

（2）评价旧路路基边坡承载能力。随着道路交通的不断发展，交通流量与日俱增，部分地区会结合实际情况和通车需求进行道路扩建，故此需对旧道路路边坡承载力、压实质量等数据进行检测，结合检测数据合理制定施工方案，提高削坡方案设计可行性，实现旧路边坡合理利用、降低工程成本支出的目的。DCP检测法在旧路边坡质量评估中应用广泛，根据方案需求，在目标路基路面200 mm×200 mm区域内平整路面，目标区域内连续5次DCP贯入试验，记录试验数据，如贯入率指标均未达标则停止贯入试验，调整施工目标区域重复进行贯入试验[6]。结合现场测试结果对旧路边坡承载力水平进行评估，结合道路扩展方案进行参数调整，对旧路削坡方案的可行性进行综合评价，提高方案的可行性，避免施工盲目性导致的质量不佳。

（3）堤坝压实质量检测与管道回填土质量评估。市政项目多具有工期短、质量要求高、场地有限的特征，管道回填过程中常规检测手段可行性不佳，无法及时获取管道土方回填密度数据，不利于后续工序的优化设计。DCP法应用后，可及时、快速、准确地获取回填土压实质量数据，操作简便，数据准确率高，为节约工期、提高工程质量奠定了基础[7]。

（4）DCP法还广泛应用于堤坝施工环节，在堤坝工程周边土体附近进行压实质量检测、施工中土体填筑质量评估中应用效果可观。

（5）路基土体初始数据分析。以DCP试验结果作为土层分层结构评估和路基承载力水平评价的数据来源，并对工程区域土体勘测，确定其结构分层情况与性质。