國省干道路基快速檢測技術(shù)研究

肖 濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

伴隨省內(nèi)公路路網(wǎng)的不斷升級和發(fā)展，省內(nèi)既有國省干道的通行能力有了極大地提升，國省干道二級及以上覆蓋率已經(jīng)接近90%，基本上消除了四級及等外公路。考慮到省內(nèi)國省干道的密集程度、通行量等因素，為了加快國省干道的路基結(jié)構(gòu)快速檢測能力，提升檢測效率，最大程度控制路基檢測帶來的通行影響，應(yīng)加大路基快速檢測技術(shù)在省內(nèi)國省干道路基檢測中的普及程度。文章以省內(nèi)國省干道為研究對象，針對性提出了科學(xué)、可行的路基快速檢測技術(shù)，分析了不同檢測方案的經(jīng)濟(jì)性。

2 國省干道路基快速檢測技術(shù)

2.1 國省干道路基壓實(shí)度指標(biāo)快速檢測

常規(guī)的路基壓實(shí)度指標(biāo)檢測技術(shù)主要包括:灌砂法、環(huán)刀法及核子密度法幾種，其中，灌砂法和環(huán)刀法需要的試驗(yàn)備材較少，試驗(yàn)流程簡潔，但代表性差，檢測結(jié)果僅能夠代表取材位置的壓實(shí)度情況，無法快速檢測標(biāo)段內(nèi)的全部路基壓實(shí)度情況，如果全線采用灌砂法檢測將耗費(fèi)大量的人力、物力。此外，核子密度法在檢測過程中需要使用放射線，在具體檢測過程中，必須制定完善的放射線輻射保護(hù)方案，檢測成本過高，不適合在國省干道路基檢測中使用。

為了提升省內(nèi)國省干道的路基快速檢測能力，擬采用當(dāng)前流行的EDG(無核視密度技術(shù))快速檢測技術(shù)，檢測標(biāo)段為省內(nèi)東縱高速某段改擴(kuò)建項(xiàng)目。結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場工程勘察情況，試驗(yàn)檢測標(biāo)段土基層為天然碎石層。確定檢測標(biāo)段內(nèi)的K0+200和K0+350點(diǎn)為土模觀測點(diǎn)，由于以上兩個(gè)觀測點(diǎn)的自然壓實(shí)時(shí)間較長，在長期沉積作用下，土層基本處于完全干燥狀態(tài);路基改擴(kuò)建施工過程中，經(jīng)灑水后的路基土含水率快速增加，選定灑水后路基土的任意兩個(gè)點(diǎn)作為土模觀測點(diǎn)。對上述四個(gè)土模觀測點(diǎn)分別進(jìn)行編號，編號依次為1號、2號、3號、4號。先使用灌砂法測定天然碎石層的密度值，使用燃燒法測定路基層含水率指標(biāo)。具體檢測指標(biāo)如表1所示。

表1 天然碎石層土模密度和含水率指標(biāo)

為了提升省內(nèi)國省干道路基快速檢測能力，提高檢測效率，擬選用EDG檢測技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灌砂法，本文在上述標(biāo)段采用兩種方法分別測定路基土體的密度值、含水率及壓實(shí)度指標(biāo)，以論證EDG法的適用性。表2為分別采用灌砂法和EDG法測定的天然碎石路基的干密度、含水率和壓實(shí)度指標(biāo)。

表2 兩種檢測技術(shù)結(jié)果對照情況

分析表2中的4個(gè)觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)可知，采用EDG法和傳統(tǒng)灌砂法檢測到的干密度值誤差均未超過2.500E－04，壓實(shí)度指標(biāo)誤差值均未超過1.0，滿足公路工程試驗(yàn)檢測相關(guān)規(guī)范要求;此外，兩種現(xiàn)場試驗(yàn)方法得到的含水率值對應(yīng)的相對誤差范圍均未超過1%，且試驗(yàn)檢測精度均位于1%以內(nèi)，滿足試驗(yàn)檢測相關(guān)規(guī)范要求。EDG現(xiàn)場試驗(yàn)使用儀器的檢測精度介于－2%～2%之間，含水率誤差滿足檢測儀器精度要求?？紤]到本試驗(yàn)檢測標(biāo)段內(nèi)的路基土層為天然碎石層，結(jié)合試驗(yàn)檢測基本原理和探針構(gòu)造，從材料層面分析其并不適合采用EDG無核密度儀，經(jīng)項(xiàng)目現(xiàn)場勘察資料分析，論證了EDG無核密度儀在天然碎石路基層中的適用性，無核密度儀體積小，現(xiàn)場檢測攜帶方便，試驗(yàn)檢測結(jié)果可信度高，相同工作量前提下，EDG法的檢測時(shí)間僅為灌砂法的1/10。此外，由于天然碎石層的限定，導(dǎo)致點(diǎn)位測定速率基本維持在1.5 min～2 min范圍內(nèi)，一定程度上限定了EDG的檢測速率。

2.2 國省干道路基彎沉指標(biāo)快速檢測

在傳統(tǒng)的路基彎沉值現(xiàn)場檢測中，使用最普遍，成本最低的檢測技術(shù)當(dāng)屬貝克曼梁法，貝克曼梁法是一項(xiàng)完全人工的現(xiàn)場試驗(yàn)檢測技術(shù)，在檢測過程中需要全封閉交通，綜合安全性能較低，但因其技術(shù)成熟、可靠，早期被廣泛應(yīng)用在省內(nèi)路基路面彎沉值的現(xiàn)場檢測中。為了提升省內(nèi)國省干道的路基彎沉值檢測效率，擬使用FWD彎沉快速檢測技術(shù)代替，F(xiàn)WD彎沉快速檢測技術(shù)雖然成本略高于貝克曼梁法，但該技術(shù)的自動(dòng)化程度明顯提升，能夠?qū)崿F(xiàn)彎沉值的自動(dòng)讀取和記錄，且適用于任何路基形式，應(yīng)用范圍極其廣泛。本文選定的某國省干道路基檢測試驗(yàn)標(biāo)段的路基層結(jié)構(gòu)為水穩(wěn)碎石基層。

根據(jù)彎沉測定規(guī)范要求，分別采用貝克曼梁法和FWD法測定對應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)段的彎沉值。FWD為自動(dòng)化檢測設(shè)備，單車道彎沉測點(diǎn)布置頻率為40個(gè)/100 m～50個(gè)/100 m，為了便于識(shí)別對應(yīng)觀測點(diǎn)，擬以10 m為樁點(diǎn)間距作為測點(diǎn)基準(zhǔn)距離，并用涂料標(biāo)記測定點(diǎn)位，試驗(yàn)標(biāo)段檢測總里程500 m。根據(jù)JTG E60—2016公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程征求意見稿中相關(guān)要求，分別對兩種現(xiàn)場試驗(yàn)采集到的彎沉值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)觀測點(diǎn)數(shù)量20個(gè)，國省干道的保證系數(shù)值按二級公路確定，經(jīng)計(jì)算，采用FWD快速檢測技術(shù)得到的彎沉代表值為554.2，采用貝克曼梁得到的彎沉代表值為169.2，通過線形回歸分析，得到的二者等效彎沉代表值為174.31，絕對誤差值為5.11，相對誤差率為3.02%，結(jié)果滿足彎沉檢測精度要求。

3 國省干道路基不同檢測技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對比

就傳統(tǒng)檢測技術(shù)和現(xiàn)場快速檢測技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益而言，在設(shè)備前期投入方面，灌砂法和貝克曼梁法的前期設(shè)備投入較低，且設(shè)備采購渠道廣泛，便于價(jià)格比照，能夠以最低的價(jià)格采購到試驗(yàn)設(shè)備，而快速檢測中使用的EDG技術(shù)和FWD技術(shù)涉及到的設(shè)備價(jià)格高昂，是傳統(tǒng)檢測設(shè)備的幾十倍甚至上百倍;在測試效率方面，EDG快速檢測技術(shù)的理論速率是灌砂法的10倍，F(xiàn)WD快速檢測技術(shù)的理論速率是貝克曼梁檢測法的20倍～30倍;在試驗(yàn)檢測參與人員數(shù)量方面，快速檢測法需要使用到的人員數(shù)量僅為傳統(tǒng)檢測技術(shù)的1/4～1/2，人員總體薪酬下降明顯。表3為以100 km檢測里程為計(jì)算依據(jù)得到的綜合經(jīng)濟(jì)效益對比情況。

表3 以100 km檢測里程為計(jì)算依據(jù)得到的綜合經(jīng)濟(jì)效益對比情況

4 結(jié)語

國省干道路基檢測是確保其正常運(yùn)營的重要保障性措施之一，省內(nèi)每年在國省干道路基檢測中投入的費(fèi)用相當(dāng)驚人，為了提升現(xiàn)場檢測效率，縮短檢測時(shí)間，切實(shí)削減檢測綜合費(fèi)用，擬在全省推廣使用路基快速檢測技術(shù);本文對路基的壓實(shí)度和彎沉兩個(gè)指標(biāo)的現(xiàn)場快速檢測進(jìn)行分析，論證了快速檢測技術(shù)的可靠性;就不同檢測技術(shù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對比分析，凸顯了快速檢測技術(shù)的高性價(jià)比特點(diǎn)。