公路路基工程的试验检测要点及注意事项研究

2023-10-20刘冠鹏

运输经理世界 2023年16期

刘冠鹏

（广西路桥工程集团有限公司，广西南宁 530000）

1 公路路基工程灌砂法试验检测

1.1 试验检测要点

灌砂法具有原理简单、操作简单，测定值精确等优点，在公路路基工程试验检测中有广泛应用。灌砂法检测路基压实度的原理是：用均匀颗粒的砂置换试洞的体积。检测时，利用粒径为0.3～0.6mm 或0.25～0.5mm 干净的均匀砂，将之从一定高度自由下落到试洞内，按其单位质量不变的原理来测量试洞的容积，并根据集料的含水量推算出试样的实测干密度[1]。

用灌砂法试验检测公路路基时，需要用到灌砂筒、标定罐（也叫金属标准罐）电子秤、塑料袋、灌砂专用砂、钢直尺、锤子、勺子、凿子、冰铲、毛刷、筛网等工具。试验前，需准备好以上工具与材料，并进行检查，确保各项工具与材料满足试验要求。

利用灌砂筒进行现场砂密度试验时，先在灌砂筒筒口高度，向灌砂筒内装填砂，砂装填至距离筒顶15mm 左右的位置。填砂结束后，用专用仪器称量筒内砂的质量（精确至1g），以后每次标定及试验都维持装砂高度与质量不变。

打开灌砂筒开关，使灌砂筒筒底流砂孔对准圆锥形漏斗上端开口圆孔与开关铁板中心圆孔，打开开关后让砂自由流出，控制流出砂的体积，使流出砂的体积等于标定罐的容积，之后关闭开关。开关关闭后，将灌砂筒轻移至玻璃板，在移动的过程中要保持灌砂筒稳定，避免筒内砂大幅度流动。灌砂筒移动到玻璃板上后，打开开关，使砂流出，筒内不再有砂流出时，关闭开关，轻轻移走灌砂筒。检测人员收集与计量留在玻璃板上的砂，得到的数值就是位于灌砂筒下部的圆锥体的容积[2]。

标准砂密度试验。称取砂并将其装入灌砂筒内，轻移灌砂筒将其放置到标定罐上。灌砂筒到位后，打开开关让筒内的砂流出，直至筒内不再有砂流出时，关闭开关，从标定罐上取下灌砂筒并称量筒内剩余砂的质量（精确到1g）。进行此项操作时需注意，在灌砂筒开关打开砂往外流的过程中，不能触碰灌砂筒。

现场土密度试验。根据工程具体情况，选定试验地点。然后在试验地点内，选择一块平坦表面（面积要大于基板面积），将表面的浮土、垃圾等清扫干净。于平坦表面上平稳放置基板，放置时如果目测表面粗糙度较大，需于基板中间放置灌砂筒（筒内盛有砂）。平稳放置后，打开灌砂筒，让砂流入基板中孔，直至储砂筒内的砂不再下流，将开关关闭，取下灌砂并称量筒内砂的质量。掌握砂的质量后，开始凿洞，凿洞过程中用塑料袋及时收集凿出的材料，防止材料水分蒸发，或者是在现场准备大号试验盆，将凿出的材料及时放置盆内。待试洞深度与测定层厚度相等时停止凿洞，取出洞内的所有材料，分几次称量材料质量，准确至1g。于试坑上安放基板，于基板中间放置灌砂筒，调整灌砂筒位置，使灌砂筒下口与基板中孔、试洞对准，然后打开灌砂筒开关，让砂流入试坑，灌砂筒内不再有砂流出时关闭开关，移走灌砂筒，称量剩余砂的质量，准确至1g[3]。

1.2 注意事项

1.2.1 测定点数目的确定

用灌砂法检测路基压实度时，要结合路基实际情况，科学确定检测点数目。路基施工期间，每结束一层压实施工，都需开展一次自检，自检频率根据相关技术规范确定。

1.2.2 试坑地址的选择

用灌砂法检测路基时，要尽可能将试坑选择在平坦的地表区域。如果地表不平整，可能导致检测结果偏差或失真。在选择试坑时，应先在地表上放置基板，测定一次粗糙表面消耗的量砂，根据测定结果掌握地表的平整度，并据此选择合适的试坑地址。检测时，要对单薄点进行重点检测。结合实践经验可知，受工程结构特性及施工工艺等因素影响，公路路基中间部位的压实度往往高于两侧边沿的压实度，因此在检测试验时必须对路基边部做重点检测。

1.2.3 试坑深度的确定

试坑深度同样依据技术规范与工程实际情况合理确定。我国《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450—2019）要求，试坑深度应等于测定层深度。进行现场试验时，必须对路基测定层深度进行科学测量与精密计算，确保数值准确。同时，施工期间，需要控制好挖坑深度。如果挖坑深度不足，会导致测定结果出现偏差，最终的试验检测结果无法反映出公路路基的实际压实情况。

1.2.4 试坑形状的选择

试坑形状以圆柱体为宜，坑洞周壁应当竖直。坑洞的直径尺寸要在合理范围内，否则会影响路基试验结果[4]。

1.2.5 试验质量的管理

第一，应用灌砂法试验检测公路路基工程时，要完善路基工程试验检测人员队伍，提高检测队伍的工作能力与业务水平，为各项检测工作的开展打好基础。相关单位应挑选有资质、有能力、有经验、有责任心的专业人员开展路基工程试验检测工作，并加强对检测人员的教育培训，强化其责任意识，提高其能力素质，为公路路基工程试验检测工作的开展打好基础。

第二，做好对仪器设备的运维管理。根据类型、用途、结构及操作与保养要求等，针对公路路基工程试验检测作业中用到的各仪器设备，建立科学完善的管理体系，制订详细全面的管理细则，安排专业人员对各类仪器设备随用随管理。施工前需要进行仪器设备性能检测，确保各类仪器设备状态正常，确保施工顺利进行。

第三，需要加强对公路路基工程试验检测过程的监督与管理。在开展灌砂法检测之前，应根据公路工程的具体情况制订详细的检测方案，确定检测目标及灌砂法检测流程等。在检测过程中，严格要求检测人员按照既定方案与设计规范开展各项检测操作，严禁出现不规范的操作行为。若是发现不规范的检测行为，应及时叫停，并对已得到的检测结果进行检查，必要时重新开展检测，以确保检测结果客观真实、详细全面，能够真实反映公路的状况。

第四，不定期检测标准砂的密度。标准砂一般会重复使用，在重复使用过程中，标准砂的密度会发生变化。同时，在具体检测实践中，检测人员的操作方法也会使标准砂的密度发生变化。因此，为保证检测质量，需根据实际情况对标准砂的密度进行不定期检测。

第五，选择合适的检测时间。风速、大气压强、空气密度、湿度等都会对路基检测结果产生影响。因此在检测时应对外部环境加以关注，选择合适的检测时间，确保检测现场的风速、大气压强、湿度、空气密度等符合国标规范。

2 公路路基工程无损检测技术

2.1 试验检测要点

无损检测技术能够在不损坏公路的情况下，探测到公路质量信息，为公路的施工与管理提供参考依据[5]。目前，无损检测技术在公路路基工程试验检测中有重要意义。在公路路基工程试验检测中，有多种无损检测技术，如射线检测、磁粉检测、超声检测等，这里主要介绍瑞雷波法在公路路基工程试验检测中的应用。

假设某公路全长2030m，运行了相当长时间后，公路的服务能力下降，因此需要对其进行改扩建。公路原路基宽度为28m，采用的改扩建方式是在原路基双侧拼宽，路基拼宽改造后，宽度达到了42m。在该公路工程施工过程中，采用了瑞雷波法进行路基试验检测。

瑞雷波法主要分为瞬时法和稳定法两种。瞬时法的特点是激发源种类多，自由跌落的重物、重锤以及炸药等都可以是激发源。瞬时瑞雷波的振源持续时间短、有瞬时性；稳定法的特点是激发源相对稳定，通常是一个具有一定频率的电磁激振器。稳定法在检测过程中会有持续的振动现象。与瞬时法相比，稳定法的检测成本较高、检测速度较慢，需要依靠一些相对复杂的设备，因此不太适用于公路路基工程检测。该工程采用瞬时法进行路基检测。

应用瑞雷波法检测时，主要借助检波器，检波器可以分为单通道检波器和多通道检波器两种。研究与实践表明，单通道检波器的局限性较大，如无法采集过多的信号、检测结果精度不高等，不太适合用于公路路基工程检测。该工程采用多通道检波器进行检测[6]。瑞雷波测试原理如图1 所示。

图1 瑞雷波测试原理

应用瑞雷波法检测时，首先对工程情况进行调查分析。根据公路工程现场的施工情况，在施工区域选出几个检测区域，并在检测区域内合理布设检测点，各检测点要有代表性，检测点之间的距离也要适当。测点布设结束后，准备检测设备。利用瑞雷波法检测公路路基工程时，主要需要信号采集仪、探测器、计算机及相关软件设备等。进行检测时，可以采用以下几种振源激发方式：炸药振源、自由落体振源和锤击振源。为确保检测速度及检测人员与公路路基工程的安全，普遍采用锤击振动源。

该工程采用适当质量的长柄铁锤作为激发振源。检测时，将铁锤与触发传感器用透明胶带黏合，确保收集到的信号完整详细。研究表明，锤重越大，锤子与钢垫的接触面积越大，接触面的刚度越小。因此，在具体的检测工作中，可以根据实际检测要求，通过调节钢垫的方式获得理想的接触面刚度。检测时，垫块需与土面稳定接触，探测器对瑞雷波的采集效果也与垫块面积密切相关，为获取良好的信号采集效果，应避免垫块面积过大。在检测过程中，可以用表面波分析软件SWCT（武汉岩土星）对采集到的信号进行分析处理，以获得精确的检测结果[7]。

瑞雷波检测按照以下流程进行：根据现场测试区域选定测点—设置测试参数—安插探头、连接电缆线—开展一致性检验—进行锤击测试并记录数据—检测信号质量（若信号质量出现问题，重新设置参数，信号质量正常则继续下一点测试）。为取得好的效果，应提前根据公路路基工程情况制订详细的检测方案，明确检测目标及流程。测过程中，严格要求操作人员按既定方案和规范进行操作。同时，需重视数据采集与处理工作，确保数据完整、真实、有应用价值。

2.2 注意事项

第一，在路基工程试验检测中，未充分了解检测方法、设备选择不当等，会影响试验检测结果。调查发现，在实际的试验检测任务中，常出现仪器设备型号与实际情况不符、试验检测方式不合理等问题，影响公路路基工程试验检测结果。因此，在公路路基工程试验检测过程中，操作人员应根据检测点位置、检测环境、质量要求等，设计科学合理的试验检测方案，选择适宜的技术，提高试验检测质量。

第二，在路基工程试验检测过程中，应加强对相关操作人员的教育与管理。检测人员要正确理解工作内容和要求，学习技术操作规程，学习公路路基工程试验检测的操作流程和注意事项，提高检测人员的责任心和综合素质。同时，加强对各检测人员的监督管理，对违规操作人员及时教育批评，并采取补救措施，避免影响公路路基工程试验检测结果的准确性[8]。

第三，为提升公路路基工程试验检测结果的准确性，应建立仪器设备管理制度，采用科学合理方法，加强对仪器设备的检测管理，将设备对试验检测结果的影响降到最低。在正式进行试验检测前详细检查设备，确保无质量问题；在检测过程中正确操作设备以防影响检测结果；每次试验检测结束后检查、维护设备，方便下次使用；对在检测中出现故障的仪器设备做好记录，并及时上报处理。