公路工程施工中路基压实施工检测技术分析

2024-06-09张亚玲

大科技 2024年21期

张亚玲

（四川路航建设工程试验检测有限公司，四川乐山 614000）

0 引言

路基施工是公路工程中非常重要的一个环节，其质量直接影响到公路工程的质量和行车的稳定性、安全性，所以在路基施工过程中，要对路基压实情况进行检测。在施工过程中，对路基的压实度进行检测，可以有效地控制路基的强度，从而对路基的施工方案进行调整，保证路基的施工质量。

1 公路工程路基路面压实施工的重要性

压实就是在碾压材料（沥青混凝土=颗粒+沥青+空隙）中，挤出空气，减小被碾压物的体积，增加其密度的一种操作方法。以达到最大密实度，形成一层硬壳，确保在各种自然状况和车辆行驶的作用下，都能维持铺装层的稳定性，让路面具备较好的服务能力和使用寿命。在路基路面建设过程中，若压实度较低，则会导致各类施工材料的密实度不够均匀，导致材料间的空隙太大，很容易产生雨水渗入。因此，必须严格控制压实程度，降低降雨对路面的冲刷，延长道路的使用年限。为了确保道路的平整性，必须做好路基路面的压实工作。公路路基基层压实不充分，将直接影响其压实质量。如果压实度达不到要求，路面的平整度就难以保证。当路基压实不充分时，将导致不同位置的填料高度相差很大。在这种情况下，由于地基固结而引起的不均匀沉降将使路面出现不均匀性，从而引起路面不平度。道路的耐用度亦即道路的特定使用年限。路面结构的服役年限与路面强度、路面稳定性、路面平整度等因素密切相关，而这一切都与路面压实作业密切相关。因此，压实施工的好坏直接关系到道路的耐久性。因此，要想延长道路工程的服务年限，就必须对其进行严格的施工管理，以保证其最终的施工质量和耐久性。

2 影响公路工程路基压实度的因素

2.1 含水率

含水率是检验路基压实是否合格的一个重要指标，它是确定路基土孔隙率和干密度的一个重要指标。同时，路基含水率也将引起土体力学指标的改变。例如，土壤含水率的变化，将对土壤的渗透系数，内摩擦角，压缩系数等力学指标产生影响。当地基土的含水率很低的时候，在压实的过程中，土颗粒之间会发生相互滑移，而因为颗粒的表面太过粗糙，就会产生很大的内摩擦，从而使压实变得很困难[1]。当实际含水率大于理想含水率时，土体内游离水在压实过程中很难排出，造成孔隙水压力过大，颗粒间空隙增大，导致路基干密度减小，造成路基质量下降，影响行车安全与稳定。

2.2 压实功

压实功指的是在施工过程中使用的机械在每单位面积上所产生的作用力。路基土的主要成分是固体土粒、气态气体和液态水分。路基压实的目的在于将土体中的气态、游离水等物质从土中排出，考虑到这两种物质在路基中的稳定性较差，随着环境的变化，这两种物质很容易发生变化，从而使路基的压实度很难达到要求。影响碾压功的因素主要有松铺厚度，压路机型号，碾压次数和速度等。

2.3 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。

3 公路路基路面施工中的常见问题

3.1 路面裂缝较多

随着我国公路事业的快速发展，随着我国交通强国战略的实施，我国的道路建设也得到了极大的推进，在当前的道路工程建设中，沥青路面的建设占据了相当大的比重，同时，沥青路面还具有稳定性好、平整度高、抗滑性和耐磨耐久性好等优点，并且易于安装反光材料，增强了道路的反光性，为夜晚的出行带来了极大的方便。但是，由于沥青路面是一种柔性结构，在进行沥青路面建设之后，沥青路面发生开裂，导致沥青路面出现开裂。雨季结束后，雨水从缝隙中渗入，破坏了混凝土的内部结构，从而影响了混凝土的稳定性，从而导致行车安全。

3.2 路面出现龟裂

沥青路面的施工对温度、气候、摊铺和碾压都有一定的要求，如果温度太低，或者是温度太低，混合料的温度不够，就会导致混合料的离析，也就是说，公路的结构会被改变，如果对不同的混合料采取相同的碾压技术和要求，就会导致路面的质量不均匀。随后，在后期的道路运营中，由于不同的额荷载、恶劣天气等因素的作用，使得路面产生了不同程度的疲劳变形，从而导致了路面的开裂，而沥青路面的开裂标志着公路的使用寿命的结束。因此，在施工过程中必须对各项施工条件进行严格的控制，尽量防止沥青路面产生裂缝。

3.3 路基出现破损

在道路建设完成后，正式启用，长期运营后，路基难免会出现损坏。造成这一现象的原因在于，在道路建设的过程中，对施工质量的控制不够严格，以及建筑工人的违章行为。另外，在路基工程建设过程中，若不能对路基进行压实作业，就会造成日后路基的损坏。

3.4 岩土地基和特种土层地基引发路面的变形和沉陷

在这种情况下，路基将产生不均匀的纵向沉降，进而导致道路不平度的产生。产生差异沉降的最根本原因是原始地基发生了固结变形，当路基填筑完成后，在压力的作用下，地基产生了压缩变形，从而导致了不均匀沉降。在此基础上，对地基的变形进行了分析，得出了地基沉降与地基高度等多种因素有关的结论。在进行路基施工过程中，经常会产生不同程度的沉降问题，其产生的原因主要是由于地质和水文条件的改变，同时软黏土将逐步发生固结。

4 检测路基压实度的方法及其应用

4.1 环刀法

（1）环刀法作业原理。①在进行试验前，必须对环刀的体积和质量进行效准，试验人员必须在内壁上均匀地涂上凡士林。②对取土点进行清理和整平，将环刀垂直打入待测路基中，再将环刀取下，并将外壁多余的土壤清理干净，同时称重，准确记录土壤的重量。③采用干烧法或干燥法将土壤样品中的水分排出，称量后获得测点的含水率，并通过计算得到测点压实度。

（2）环刀法的优缺点。与其他的压实度检测方法相比，环切法具有操作简便，检测装置简单，检测效率高等特点。不利之处在于在检测过程中易对周围土体造成破坏；高度依赖检测人员业务水平；采用抽样法进行试验，样本量小，不能反映试验区域的路基密实度；在实际应用中，对刀盘的垂直度、刀盘质量和土壤松软度的要求较高。

（3）环刀法适用范围。环刀法对细粒土的测定效果较好，但对碎石和砾石土的测定效果较差。环刀法比较简便，适用于对有缺陷的地区进行快速探测。对土壤含水率的测定非常灵敏，适用于因含水率问题导致的压实不充分的土样，但对粒级差的土样则不适用。在使用回旋刃的时候，要确定回旋刃的适用范围，以保证回旋刃的功能能被正确地发挥。

4.2 灌砂法

（1）灌砂法作业原理。灌砂法与环刀作业方法类似。在施工过程中均是先对试样挖洞取土，在完成取样后，工作人员对灌砂的质量、体积、含水率进行测量。根据实测结果，计算出路基的干密、湿密，从而得出路基的压实度[2]。

（2）灌砂法优缺点。灌砂法在实际应用中具有操作可控、测量值准确、测量结果有代表性等优点，是公路工程路基压实度检测的常用方法。缺点是：量砂的干湿性和称重准确性均会影响量砂的最终测量结果；由于携带了大量检测用具，进行多点测量，因此工作效率较低。

（3）灌砂法适用范围。灌砂法是一种适合于粗砂、砾石等填料压实度检测方法，其检测结果有一定的代表性。此法不宜用于孔隙较大的土体[3]。

4.3 核子密度仪法

（1）核子密度仪作业原理。在世界范围内，核子法是一种常用的测试压实及含水率的方法。在进行操作之前，先在操作中钻一个小孔，把核子放进去，使辐射源能够发出辐射，从而向周围扩散。发射出去后，可以通过接受到光线的多少，从而准确地判断出物质的密度。核子仪上有一个显示屏，可以很直观地显示对材料含水量、干湿密度、压实度、孔隙率等各种参数，可以为路基压实度的检测提供重要的基础[4]。

（2）核子密度仪法优缺点。核子密度仪法具有所需检验人员较少、对道路工程地基损伤较小、所得到的成果直观、便于工作人员阅读和使用等特点。但其不足之处在于：所使用的设备有一定的辐射，不但会对周边环境产生影响，而且对人类的身体也有影响；由于辐射源会衰减，在使用之前必须先对辐射源进行校准，过程很麻烦，而且成本也很高。

（3）核子密度仪法适用范围。对于不同的含水率和密度，核子密度仪法是适宜的；在施工过程中，可通过显示屏直接读取实测数据，从而实现对施工质量的快速评价。

4.4 瑞雷波法

本项目拟将瑞雷波法应用于公路路基压实检测，重点研究以下两个方面的问题：①层状介质瑞雷波速度频散特征。②介质密度对瑞雷波传播速度的影响。前者可根据实测频散曲线进行层位划分，后者可通过已知各层Rayleigh 波速值和密度值的具体关系，实现对各层压实度的精确计算，并通过弹性传播速度，实现对路基压实度的精确计算。瑞雷波法在实际应用过程中有一个特殊的特点，即它不受海底速度差的影响，这一点有别于实际应用中所使用的反射、折射波法[5]。反射波方法和折射波方法相比，对于波阻抗差异较小的地质体界面所反映出的具体情况比较微弱，因此分辨起来也比较困难。特别是折射波法，下覆速度必须比上覆速度大，否则会给后续的勘探工作带来不利的影响。瑞雷波法的检测深度受其自身特性的影响较大，检测深度较小。

5 提升路基压实度试验检测质量的建议

5.1 采集公路工程路基压实度的各项数据

在路基压实度测试中，数据的采集和分析是非常重要的。在进行数据采集之前，工作人员必须严格按照要求进行填表，以掌握路基的具体情况。综合分析采集到的各种数据信息，对路基压实度检测的具体方案进行合理优化。在实际工作中，检验人员要不断地积累和总结经验，不断地提高自己的工作水平。如对路基压实度试验检测数据的采集方法、软件的操作要点、各种信息技术的掌握、压实度数据的分析等等。最终，以分析结果为基础，完成相应的评价，判断压实度试验检测方案的可行性，并对其展开合理应用，充分发挥其作用。

5.2 规范公路工程路基压实度检测

公路路基压实检验是一项很有专业性质很强的工作，对检验人员的素质有很高的要求。检测人员既要了解公路工程路基压实度的具体设计要求，又要明确公路工程路基质量检测参数，以确保检测工作顺利进行，保证检测结果能够精准反映公路工程路基压实度。所以，在对公路工程路基的压实度进行检测的时候，有关的检测人员必须采用合理的检测方法，并且在进行检测工作的时候，还要接受跟踪和监督，以保证检测结果的正确性，公正性。在进行试验之前，必须对试验层厚度进行测定。在开挖试坑时，要沿着底板内孔垂直向下，要保证试坑内壁是平直的，不能发生上大下小或上小下大的现象，不然会造成测量密度的偏差或偏差。同时，还必须对试坑的挖掘深度进行严格的控制，不得过浅过深。若土层过浅，则会对土层的密实度产生较大的影响；若开挖太深，则会将底层的土材料与样品混合，得不到被测层土材料的密度，从而不能对路基的真实压实度进行检测。

5.3 保证路基标准击实的精准度

为了对公路工程路基压实度状况进行适当的优化，应该根据实际情况，做好标准击实控制作业，对路基施工条件进行适当的模拟，明确路基压实的最佳含水量和最大干密度。在进行打桩的时候，最好使用标准的打桩装置。若在试验中出现了误差，则不能保证最优水分含量及最大干容重的准确性。按照有关标准，在施工现场选择土壤样品，并进行试验。在测试过程中，若样品有变化，应再次采样测试，以保证测试的准确度。另外，在道路工程施工现场采集有代表性的样本，可以及时地对各种离群点进行处理，保证施工碾压和含水量均符合规范要求，并为标准击实提供了有力的支撑。根据试验结果，可以获得最大干密度，进而实现对公路工程路基压实度的精确计算，在进行了相应的评价后，可以掌握路基压实度，并决定是否需要继续对路基施工情况进行优化。

5.4 做好采集检测数据作业

在工程建设过程中，应做好资料的收集工作，并做好对工程质量的检验和评估。在收集资料之前，首先要建立一份道路路基状况调查表格，为收集各种资料提供依据。利用这一方法，可以较好地对路基状况进行客观的评估，并能较好地把握各个参数。为了更好地反映出道路路基的特殊状况，必须保证所获得的资料的准确性。根据道路路基的具体状况，要指定人员进行调查，进行多轮的研究，并且要做好相应的调整，根据各种变量，来检验表的真实性。在公路状况的检验评价中，要建立一份评分表，为了使其更好地发挥其功效，制表者既要熟悉公路路基状况，又要对评价对象有一定的认识，同时还必须有一定的工作经验。