公路道路路基施工质量分析

佟小宇

（山东胜达工程建设有限公司，山东 东营 257091）

公路路基建设是公路施工中非常重要的环节。只有保证公路路基施工质量，才能保障公路后期运营安全[1]。公路路基的施工建设包括很多重要的环节，建成后的质量分析是最重要的工作。只有公路路基施工质量满足预期建设需求、达到相应的指标，才能保证后续的施工环节能继续进行[2]。一些传统的公路路基分析方法，会在一定程度上破坏局部路基，并且分析效率低。因此建立公路路基施工质量的无损分析方法，具有非常重要的意义[3]。该文采用弯沉仪设备，探讨其在公路路基无损分析方面的应用。

1 公路路基施工质量的颗粒分析法

公路路基是公路施工过程中的重要环节，其关系到公路的安全使用。因此，当公路路基施工濒临尾期时，需要对公路路基的施工质量进行分析。为保证不破坏公路路基，采用无接触的测量仪器进行分析。弯沉仪是目前常用的分析设备，可以分析公路路基的各项物理参数。同时，弯沉仪的技术封装完整，容易学习和掌握，便于完成实际分析作业。

在用弯沉仪分析路基质量前，明确公路路基的材质构成是测量工作的基础。通常来说，公路路基施工是就地取材。但是不同地域或同一地域不同土层的土质结构有很大差别，导致公路路基的土质构成较复杂。从微观角度看，公路路基土质结构包括不同颗粒度的成分，从微米到厘米分布不等。使用弯沉仪的重要前提是对公路路基土质结构进行颗粒分析，尤其须掌握各种颗粒的差异度。表达公路路基土质结构各种颗粒的不均匀程度的模型如公式（1）所示。

式中：Cu为公路路基土质结构的不均匀程度；d10为公路路基土质结构中占比在10%左右的颗粒的颗粒直径；d60为公路路基土质结构中占比在60%左右的颗粒的颗粒直径。

根据公式（1）可以得到公路路基土质结构各种颗粒不均匀程度的第二表达模型，如公式（2）所示。

式中：Cc为公路路基土质结构的不均匀程度的曲率表达；d10为公路路基土质结构中约占10%的颗粒的直径；d30为公路路基土质结构中约占30%的颗粒的直径；d60为公路路基土质结构中约占60%左右的颗粒的直径。

按照上文提出的方法，采集公路路基分析区域的样本土质，并分析土质结构各颗粒的差异和占比，绘制统计曲线，如图1 所示。

图1 公路路基土质结构的不均匀程度的统计曲线

从图1 的曲线变化情况可知，在公路路基土质结构中，大直径颗粒占比明显比小直径颗粒占比多。

2 弯沉仪的指标参数和分析步骤

2.1 弯沉仪的指标参数

该文对弯沉仪在公路路基施工后的质量进行研究，弯沉仪是最核心的设备，其分析过程清晰、分析原理简单且便于操作。从路基质量分析过程看，弯沉仪控制重锤冲击路基，进而在公路路基土质结构内部产生应力，相当于对土质结构各层施加了载荷。在载荷的作用下，土质结构各层会产生位移。重锤引起的土质结构各层位移，可以反映路基的压实度等质量参数，客观评价公路路基施工效果。弯沉仪的常见指标及分析范围，见表1。

表1 弯沉仪的常见指标和分析范围

根据弯沉仪的分析原理，测量得到公路路基各层土质结构的回弹模量，计算如公式（3）所示。

式中：E为公路路基各层土质结构的回弹模量，是反映公路路基施工质量的最直接指标，为更好地反映弯沉仪的分析精度，回弹模量的计算结果不应低于两位小数；r为分析过程中底部承载板的尺寸半径；p为分析过程中底部承载板出现的应力变化值；u为分析过程中和计算过程中的泊松系数；l为弯沉仪允许出现的最大弯沉值。

2.2 弯沉仪的分析步骤

根据公路路基施工质量的分析过程可知，在使用弯沉仪的过程中要严格按照操作步骤。从分析过程看，弯沉仪的操作包括以下3 个步骤：分析过程前的准备，对公路路基各层土质结构进行正式分析和结束分析。按照该步骤，可以得到分析过程的流程图，如图2 所示。

图2 弯沉仪应用于公路路基的分析流程

根据经验，在分析前，要先做好准备工作，检查弯沉仪的各种状态参数，如续航能力是否完备、是否存在电气故障、设备启停是否正常以及设备是否可以准确回传分析结果等。同时，也要检查弯沉仪是否稳固，各机械部件是否可以正常工作。

在分析过程开始后，需要在公路路基待分析区域中选定分析的具体区域，在该区域中选择合适的点位。为保证分析结果可信，不能只分析一个点位，要多点位顺次分析。在某分析点位上，要保证弯沉仪重锤自然下落，并和承载板严实接触。在这种情况下，与设备相连的上位计算机可以第一时间得到相应的测量结果。测量完一个分析区域的多点位，通过比较各点位的测量结果，可以得出分析结论。

当分析过程结束时，要关停设备电气部分和机械部分，并拆除固定部件。

3 弯沉仪在路基无损分析中的应用试验

3.1 验证弯沉仪分析结果

用于公路路基施工质量的分析设备有很多种，为验证弯沉仪的分析效果，选择土壤模量刚度仪作为对比设备。在分析试验过程中，在公路路基的分析区域内设置40 个分析点位，各分析点位间分布均衡，可以得到两种设备分析结果的对比曲线，如图3 所示。

图3 两种设备的分析结果对比曲线

从图3 中看出，两条曲线联动性非常好，在各分析点位间基本保持同步变化。说明两种设备的分析结果同样准确。但是土壤模量刚度仪的操作过程非常烦琐，弯沉仪就成了公路路基土质分析的最佳设备。

3.2 路基压实度与施工中碾压次数的关系

在公路路基的施工过程中，反复碾压非常重要，可以提高公路路基的压实度。公路路基压实度越高，公路路基的稳定性越好、可持续工作的时间越长，因此公路路基的每层土质结构的碾压次数是关键问题。如果碾压次数太少，压实度达不到技术要求。如果碾压次数过多，不但压实度不会增加，反而会增加施工成本。对第一层土质结构的压实度与碾压次数的关系进行观测，如图4所示。

图4 第一层土质结构的分析结果

在第一层土质结构中设置5 个分析点位，在施工过程中设置5 次碾压。从图中可以看出，随着碾压次数逐渐增加，公路路基的土质结构压实度趋于饱和，不会明显增加。碾压4 次后，压实度效果最好，说明4 次是合理的碾压次数。

进一步观察多次碾压第二层土质结构后的效果，如图5 所示。

图5 第二层土质结构的分析结果

在第二层土质结构的测试中，采用与第一层同样的设置，二者的分析效果接近。从图中5 组曲线可以看出，随着碾压次数增加，第二层土质结构的压实度也不断增加。与图4 相比，第二层土质结构的曲线变化后期更陡峭，没有图4 后期平稳。但两组结果都说明了多次碾压会增加压实度。

4 结论

公路交通是我国交通网络的重要组成部分，其施工质量关系到运输效率和交通系统的稳定运营。该文采用一种基于硬件设备配合理论分析的方法对公路施工质量进行监测。硬件设备采用弯沉仪，理论分析结合路基质量的常见指标和范围，构建详细的公式模型。对公路路基进行施工质量分析试验，多个点位、多组测量分析结果表明，多次压实方法的压实度比较理想，公路路基施工质量效果较好。