淺談填石路基檢測方法

朱洪志

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150027)

除傳統(tǒng)檢測方法外，近年來衍生出很多檢測手段，檢檢測辦法常常借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，路基檢測方法已從單純的公路方面，演變到借用鐵路、水利等方向的檢測手段。填石路基試驗(yàn)檢測大致分為兩類：第一類是密實(shí)度方面檢測，包括孔隙率、壓實(shí)系數(shù)、固定體積率等；第二類是力學(xué)指標(biāo)檢測，主要包括 k30地基系數(shù)、動態(tài)模量Evd試驗(yàn)、Ev2靜態(tài)變形試驗(yàn)等。

1 密實(shí)度檢測

1.1 孔隙率

孔隙率作為壓實(shí)質(zhì)量檢查的標(biāo)準(zhǔn)之一，直接反映了路基的壓實(shí)狀態(tài)。在填石路基中不將空隙率作為檢查指標(biāo)。

(1)孔隙率檢測方法

路基表面無明顯痕跡，方可進(jìn)行空隙率檢查，壓實(shí)干容重的檢測手段，嘗嘗采用空隙率法。

計(jì)算公式η=1-ρd/G

式中：η-孔隙率。ρd-填料干密度，G-填料堆積密度。

采用水袋法測定填料干密度，由現(xiàn)場試驗(yàn)坑挖取試件的重量及含石量，試坑體積由灌水法測得，以及烘干后試件的質(zhì)量，最后計(jì)算得到出標(biāo)準(zhǔn)干密度。填料堆積密度是取樣在試驗(yàn)室中得到。

(2)水袋法控制

由于空隙率檢測要進(jìn)行大坑水袋試驗(yàn)，測試難度較大，施工過程中質(zhì)量難以把控。水袋法也叫灌水法，原理類似于灌砂法，其優(yōu)點(diǎn)是便于掌握，可準(zhǔn)確測定數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)是需要較長時(shí)間，出料多，且影響施工連續(xù)性。

(3)沉降差法控制

由于孔隙率試驗(yàn)測試難度大，不適合在施工中連續(xù)使用。將沉降差作為檢測指標(biāo)，通過壓路機(jī)功率與石料密實(shí)狀態(tài)之間為變化，功率小的的壓路機(jī)碾壓硬質(zhì)巖石時(shí)，其沉降差不能代表填石料的密實(shí)程度。質(zhì)量控制的關(guān)鍵是壓實(shí)機(jī)具的功率要與路基填料強(qiáng)度想匹配，只有采用重型振動壓實(shí)設(shè)備才能夠保證工程質(zhì)量。

沉降差檢測方法是通過測定壓實(shí)層表面測點(diǎn)前后高程的對比，作為路基壓實(shí)質(zhì)量的評價(jià)辦法。在荷載作用下，路基表面壓實(shí)層的沉降量在某一范圍內(nèi)穩(wěn)定或上下波動，可以判定路基壓實(shí)效果滿足要求。通過大量實(shí)際走訪以及現(xiàn)場試驗(yàn)，沉降差觀測法具有良好的規(guī)律性，一般沉降差數(shù)值控制在2～4 mm之間。

1.2 壓實(shí)系數(shù)

壓實(shí)系數(shù)(壓實(shí)度)K是路基填筑碾壓質(zhì)量控制的一個(gè)主要檢測指標(biāo)和手段，其原理與填料強(qiáng)度、變形指標(biāo)、土體密實(shí)度密切相關(guān)。其數(shù)值的大小跟填料的取樣地方、試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密切相關(guān)。在不同環(huán)境下對K值的大小有較大影響，因此單純將K作為評價(jià)路基壓實(shí)的好壞指標(biāo)，過于片面。

1.3 固定體積率

此方法作為常用的填石路基強(qiáng)度檢查方法，適用于填料粒徑均勻或級配良好的路基壓實(shí)度檢測。通過此方法得到材料混合密度能起到對標(biāo)作用，在施工現(xiàn)場實(shí)測路基實(shí)際壓實(shí)密度后，與試驗(yàn)室得到的“混合密度”相比，得知此段路基實(shí)際壓實(shí)質(zhì)量如何。是一種相對麻煩但是準(zhǔn)確的方法，不適用于大規(guī)模的工程實(shí)際應(yīng)用，耗費(fèi)較多的人力物力時(shí)間。

固定體積率=ρd/ρ×100

ρd-路基填料壓實(shí)后的干密度(實(shí)際);ρ-路基填料的混合密度

2 力學(xué)指標(biāo)檢測

2.1 地基系數(shù)K30

K30荷載試驗(yàn)是通過靜載試驗(yàn)測試路基的強(qiáng)度和變形參數(shù)，K30(MPa/m)；是路基壓實(shí)質(zhì)量檢測與場強(qiáng)變形關(guān)系的原位測試方法，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠直觀地顯示出路基的承載能力。

(1)試驗(yàn)方法

在直徑為30 cm的圓形板上，按0.04 MPa作為一級，并逐漸增加荷載，在每一級荷載的影響下，待下沉數(shù)值穩(wěn)定后，讀取荷載強(qiáng)度和沉降量。當(dāng)總下沉量超過下沉量基準(zhǔn)值(1.25)，試驗(yàn)結(jié)束。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出關(guān)系曲線，并按下式得出地基系數(shù)K30

K30=σs/Ss

式中:K30—由直徑30 cm的荷載板測得的地基系數(shù)(MPa/m)；σs-σ-s曲線中Ss=1.25×10-3m相對應(yīng)的荷載強(qiáng)度(MPa)；Ss-下沉量基準(zhǔn)值(其值為1.25×10-3m)。

(2)K30承載板法的優(yōu)劣與適用范圍

這種方法適用于粗粒土，礫石路基等大顆粒填料地基系數(shù)的檢測，應(yīng)用范圍廣，在鐵路路基建設(shè)中廣泛應(yīng)用，但由于儀器組成復(fù)雜，每個(gè)測試點(diǎn)前要組裝并調(diào)整儀器，需要專人專車負(fù)責(zé)，此外還需一輛壓路機(jī)作為重物配合測試，故不經(jīng)常在公路建設(shè)中使用。

2.2 動態(tài)變形模量Evd

(1)試驗(yàn)方法

荷載板需水平放置在測試平面上，上部導(dǎo)桿因保持垂直狀態(tài)。一名試驗(yàn)人員將落錘提升至掛鉤裝置上掛住，后使落錘脫鉤自由落下，一人在落錘彈回時(shí)將其抓住，并掛在掛裝置上，注意不要讓落錘第二次沖擊荷載板。按此操作進(jìn)行三次預(yù)沖擊；預(yù)沖擊之后進(jìn)行三次正式?jīng)_擊測試，記下測試記錄也可以用隨儀器配備的打印機(jī)打印。測試中試驗(yàn)人員應(yīng)控制導(dǎo)桿豎直，避免荷載板的位移；按測點(diǎn)工程、部位、時(shí)間、土的種類等參數(shù)分門別類記錄。

(2)試驗(yàn)原理

動態(tài)變形模量Evd是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。它是通過動力加載檢測路基的動態(tài)變形模量值來監(jiān)控和評價(jià)路基填筑質(zhì)量，相對于K30承載靜載試驗(yàn)，表征路基在一瞬間產(chǎn)生的動態(tài)變形，對于模擬車輛經(jīng)過產(chǎn)生的動力反映有較大幫助。

(3)Evd動態(tài)彈性模量的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)

Evd測試具有測量迅速，儀器簡潔，體積較小，組裝方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是測試點(diǎn)位多時(shí)需要挪動距離如果很遠(yuǎn)，相對比較費(fèi)力。測試時(shí)不受環(huán)境地形和天氣的影響，適用于各種土路基和填石路基。

2.3 靜態(tài)變形模量Ev2

Ev2的指標(biāo)的好壞與路基施工質(zhì)量密切相關(guān)，能夠很好的反應(yīng)路基承載力情況，此試驗(yàn)大大減少了塑性變形，良好的反映了路基填料的實(shí)際性能。

(1)試驗(yàn)儀器

靜態(tài)變形模量Ev2檢測儀器由承載板、反力裝置、加載裝置、荷載量測裝置及沉降量測裝置組成；量程應(yīng)達(dá)到最大試驗(yàn)荷載的1.25倍，最大誤差應(yīng)小于1%，顯示值應(yīng)保證顯示小數(shù)點(diǎn)后3位。測橋支撐座和承載板中心的間距應(yīng)大于1.25 m。測表最大誤差小于0.04 mm，分辨率大于0.01 mm，量程大于10 mm；應(yīng)按規(guī)定定時(shí)對檢測儀器標(biāo)定。

(2)試驗(yàn)方法

場地測試面首先應(yīng)進(jìn)行平整。檢測平面應(yīng)平整，當(dāng)遇到斜坡時(shí)，應(yīng)當(dāng)將支撐平面人為更改為水平面。應(yīng)保證檢測平面無明顯波動，根據(jù)測試要求合理選擇檢查位置。①應(yīng)保持試驗(yàn)土體的初始狀態(tài)，避免周圍擾動，避免石塊及大顆粒物體松動；將承載板置于水平地面，保證接觸良好，在特殊情況下可使用干燥砂作為墊層，嚴(yán)禁在測點(diǎn)表面進(jìn)行壓實(shí)。②放置承壓板：利用水準(zhǔn)泡調(diào)整荷載板，荷載板邊緣與支撐點(diǎn)的距離應(yīng)大于1 m。③在承載板的中心位置放置千斤頂，保證位置鉛垂。④測橋的支撐位置設(shè)置在距離反力支撐點(diǎn)1.5 m以外，測表位置應(yīng)與測橋相互對稱，并距離中心位置相同。⑤加載試驗(yàn)，循序漸進(jìn)預(yù)先施加0.01 MPa，時(shí)間為30 s，待讀數(shù)穩(wěn)定后，排除外部壓力，將百分表讀數(shù)作為一下次初始讀數(shù)，以0.04 MPa逐級增加，觀察1 min內(nèi)的沉降量變化，當(dāng)沉降量小于1%時(shí)，則可進(jìn)行下一次荷載增加，以此類推當(dāng)荷載強(qiáng)度超過現(xiàn)場最大接觸力，達(dá)到屈服點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)束。

3 結(jié)束語

填石路基的施工中，需要快速而準(zhǔn)確的檢測手段，更好的為公路建設(shè)而服務(wù)。本文主要在密實(shí)度檢測和力學(xué)指標(biāo)檢測兩個(gè)大方面介紹了填石路基現(xiàn)有的一些檢測方法，區(qū)別于傳統(tǒng)土路基的幾種測量方法，為讀者帶來一點(diǎn)總結(jié)。