路基工作狀況快速檢測指標(biāo)研究

陳志剛

（中鐵七局集團 鄭州工程有限公司，河南 鄭州450000）

0 引言

道路路基工作狀況直接影響公路的正常使用性能，但由于隱蔽性的特點，加上施工過程中監(jiān)管力度不夠、質(zhì)量意識不強很容易出現(xiàn)早期的路基病害問題，所以要加強重視路基的檢測工作。傳統(tǒng)的檢測方式主要為人工檢測方法，不能有效的發(fā)現(xiàn)路基內(nèi)部的隱患，并且在工作過程中人身安全受到很大的威脅，檢測的深度有限，效率低、代表性差，花費較高。為了滿足路基的質(zhì)量要求和排查隱患的工作需要，要提倡快速檢測手段，但目前非常有效的快速檢測方法還沒有，需要我們進一步開展快速檢測技術(shù)研究。

1 路基病害類型及常見的檢測方法

1.1 路基病害類型及形成原因

路基承受整個路面的上部荷載，是路面質(zhì)量的保障，在長期荷載的反復(fù)作用下必然會產(chǎn)生變形，對整個公路造成危害，造成路基的病害原因有自然因素例如氣候、土質(zhì)等，非自然因素包括設(shè)計、施工、人為破壞、養(yǎng)護管理不善等。公路路基病害可以分為以下幾類。

沉降變形，路基不均勻沉降會導(dǎo)致道路路面塌陷，出現(xiàn)裂縫，在橋梁兩端出現(xiàn)橋頭跳車，嚴(yán)重時會造成整體性滑坡，使邊坡失穩(wěn)等。引起路基沉降的原因有地基處理不當(dāng)，路基材料的選擇不合適，施工上壓實度不夠，基層的縱向和橫向搭接不合理等，道路的承載能力不足，不能滿足實際交通需求，自然因素包括水害、地震、泥石流等。

裂縫，影響路基的整體穩(wěn)定性，在路面產(chǎn)生反射裂縫，水分會通過裂縫進入路基造成路基的軟化，承載力不足，從而使整個路基發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，裂縫按照其本身特點可以分為縱向裂縫和橫向裂縫。產(chǎn)生裂縫的原因有交通量過大，荷載引起裂縫，施工不當(dāng)?shù)脑?、路基材料選擇不合理、路面耐久性不足破損、自然因素等。

路基邊坡類病害，有塌方、落石等，產(chǎn)生原因邊坡受力的失穩(wěn)，主要有邊坡支擋結(jié)構(gòu)的施工不當(dāng)，或偶然因素引起破壞。

路基病害產(chǎn)生原因概括起來為工程地質(zhì)、水文以及氣候因素原因，設(shè)計上沒有合理設(shè)置排水設(shè)施、防護和支擋結(jié)構(gòu)、特殊施工工藝和材料選擇不當(dāng)?shù)龋┕ど厦つ孔非蠊て?，施工不?guī)范，沒有合理的壓實厚度、施工順序不合理、含水量控制不好等，后期養(yǎng)護管理上不科學(xué)規(guī)范，養(yǎng)護不及時等。

1.2 路基病害檢測方法

傳統(tǒng)檢測方法，包括灌砂法、鉆孔取芯法、環(huán)刀法等，分為原位檢測和取樣檢測，通過對數(shù)據(jù)進行計算處理后得到路基的回彈模量、強度、厚度和壓實度，反映路基的健康工作狀況，這種方式具有很大的隨機性，不能有效的檢測到路基內(nèi)部的裂縫、含水等。

無損檢測技術(shù)，這種方法不會破壞檢測物體本身結(jié)構(gòu)，只需要在檢測物表面就能夠了解其結(jié)構(gòu)特征、物理指標(biāo)和狀態(tài)特性，主要的無損檢測方法有電磁波法、彈性波法、層析成像等。近年來由于科技發(fā)展，各種無損檢測儀器和方法被很好的應(yīng)用于建筑工程中有基于地質(zhì)雷達技術(shù)的路基檢測方法、基于高密度電法的路基檢測方法、基于瑞利波技術(shù)的路基檢測方法等。

2 路基工作狀況表征指標(biāo)

2.1 路基壓實度

壓實度的評定主要是通過室內(nèi)測得的標(biāo)準(zhǔn)密度來確定，在確定時要盡可能的使室內(nèi)試驗條件和現(xiàn)場實際條件相接近，常用的振動擊實和大型馬歇爾擊實試驗既是考慮了施工中振動壓路機碾壓成型進行改進的。確定試驗方法時要依據(jù)路基土的類別，主要方法有擊實法、振動臺法以及表面振動壓實儀法。輕型和重型擊實法適用于細粒土和粗粒土，振動臺法和表面振動壓實儀法適用于顆粒質(zhì)量百分數(shù)大于15%的無粘性粗粒土和巨粒土。現(xiàn)場密度的檢測方法有灌砂法、環(huán)刀法、核子法、鉆芯法、FWD以及瑞雷波法。

2.2 路基回彈模量

回彈模量是路基和路面在荷載作用下其應(yīng)力與應(yīng)變的比值，是在垂直荷載作用下抵抗變形的能力，在荷載一定情況下，回彈模量越大產(chǎn)生的垂直位移就越小。路基回彈模量反映了路基強度和穩(wěn)定性，是表征路基承載力的重要參數(shù)。

回彈模量分為靜回彈模量和動回彈模量兩種，測定回彈模量的方法有加載板法，適用于路基土的表層測試；貝克曼梁法，適用于路基土厚度大于1m的粒料整層的表面；FWD法具有高效無損的特點，能夠評定各結(jié)構(gòu)層的性能；PFWD法檢測速度快，需要操作人員少，操作簡單，沒有地區(qū)和條件限制。

2.3 路基含水量

路基含水量是路基中水的質(zhì)量和路基干重度的比值，路基含水量是各種病害發(fā)生的重要因素之一，檢測時按照修建時間可以分為新建路基含水量檢測和既有路基含水量檢測兩種，新建路基由于條件允許可以采用比重法、烘干法、核子密度儀法、電容法及碳化鈣氣壓法幾種，而既有路基因為取土不方便通常采用探地雷達法和高密度電法。

2.4 路基裂縫

路基裂縫對整個公路會造成很大的影響，引起路面層產(chǎn)生反射裂縫，裂縫產(chǎn)生后水分會進入，進一步導(dǎo)致路基軟化，道路破壞加速，強度、平整度和穩(wěn)定性都會受到嚴(yán)重影響。路基裂縫可以分為荷載引起的裂縫，路基內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力超過了疲勞強度和抗剪強度而產(chǎn)生；施工不當(dāng)引起的裂縫，壓實度不夠、縱向和橫向接縫處理不當(dāng)多種原因造成；路基材料選擇不當(dāng)引起的裂縫，使用的材料沒有經(jīng)過嚴(yán)格檢驗，含水量過高等；路面破損引起的裂縫，道路運營過程中如果養(yǎng)護不及時，在水和荷載反復(fù)作用下會產(chǎn)生裂縫，水分進入裂縫后導(dǎo)致路基軟化，產(chǎn)生裂縫。

3 路基工作狀況快速檢測方法

3.1 壓實度檢測

路基壓實度的快讀檢測方法有核子密度濕度儀法和落錘式路基壓實度快速測定儀兩種方法。

核子密度濕度儀法在現(xiàn)場能夠準(zhǔn)確快速測定路基的密度和含水量，很好的適應(yīng)了現(xiàn)代道路施工，缺點是反射性物質(zhì)可能會對工作人員身體健康造成一定影響，有時需要打孔，在孔洞形成過程中會破壞附近結(jié)構(gòu)，影響準(zhǔn)確性。其基本步驟為標(biāo)定儀器、選取測定點、放置儀器、開機退出安全距離、計數(shù)關(guān)機。

落錘式路基壓實度快速測定儀簡稱FWD，在施工質(zhì)量檢測、養(yǎng)護管理檢測、道路改造檢測以及路面動態(tài)理論研究上應(yīng)用廣泛，能夠有效反映路基壓實狀況，誤差小，工作強度低，能夠連續(xù)、大范圍工作，并且受到含水量影響小。

3.2 回彈模量檢測

回彈模量的快速檢測方法有自動彎沉儀、穩(wěn)態(tài)彎沉量測技術(shù)以及動態(tài)彎沉量測技術(shù)?？焖贆z測方法和傳統(tǒng)儀器比較價格昂貴，但操作簡便，具有高效、無損的特點，精度高，能夠很好的模擬行車荷載的動力作用，采集大量數(shù)據(jù)并處理輸出相關(guān)圖形。

3.3 含水量檢測

快速無損的檢測方法有探地雷達法和高密度電法，探地雷達法目前還需要對地質(zhì)信號提取波速上以及電介常數(shù)和含水率的關(guān)系上還需要進一步研究，技術(shù)還不夠成熟，但應(yīng)用前景廣闊。高密度電法也只能定性判斷路基含水量多少，不能得到具體數(shù)值，還需要進一步的研究電阻率理論。

3.4 路基裂縫檢測

路基裂縫的無損檢測為探地雷達技術(shù)，通過將路基裂縫產(chǎn)生的圖像分為三類，與正常路基雷達圖像進行比較，找到裂縫的圖像特征，能夠有效識別路基中裂縫，對檢測人員的圖像識別和解釋能力要求較高。

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