試論公路工程路基用土和路面基層材料試驗(yàn)檢測(cè)

李曉森

（甘肅省公路工程質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 路基用土和路面基層材料試驗(yàn)意義

1.1 工程建設(shè)參考依據(jù)

在開展公路工程施工時(shí)，路基用土及基層材料密度與含水量指標(biāo)屬于重要參數(shù)，對(duì)公路施工填料壓實(shí)度影響非常大，還關(guān)系到公路建設(shè)質(zhì)量。在公路工程建設(shè)期間，優(yōu)化整合路基用土標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)控制材料性能與參數(shù)，確保其滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 判斷工程質(zhì)量

路基用土和基層材料檢測(cè)屬于公路質(zhì)量的判定參數(shù)，采用科學(xué)檢測(cè)方式可以保證工程建設(shè)質(zhì)量。所依公路主管部門制定公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)為路基用土和基層材料檢測(cè)提供依據(jù)。

1.3 公路工程路基試驗(yàn)檢測(cè)必要性

結(jié)合具體情況，路基檢測(cè)主要分為如下幾個(gè)方面：

第一，為了全面的提升車輛的行駛安全性，需要采用高速、高承載、特殊條件的路基檢測(cè)工具，主要是超出了設(shè)計(jì)的要求，就應(yīng)該進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)確定。

第二，雖然很多公路工程在運(yùn)營(yíng)過程中處于良好的狀態(tài)下，但是因?yàn)檫\(yùn)輸已經(jīng)超出了其所能夠承載的范圍，存在非常嚴(yán)重的安全隱患問題，為了可以滿足當(dāng)前路基結(jié)構(gòu)使用的安全性，應(yīng)該進(jìn)行必要的試驗(yàn)檢測(cè)。

第三，路基工程的施工過程中，沒有嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)要求，并且在施工的過程中存在很多的方面都與設(shè)計(jì)方案存在非常明顯的差異。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往采取必要的措施來提升其承載性能，同時(shí)也制定出必要的處理方法以滿足施工進(jìn)度的需要。但是很多情況下所采取的應(yīng)急措施無法滿足路基工程的需要，此時(shí)就應(yīng)該針對(duì)工程的實(shí)際情況采取必要的試驗(yàn)檢測(cè)方法，以保證其實(shí)際功能能夠達(dá)到使用的需要。

1.4 路基的主要病害形式

建設(shè)時(shí)間不同、施工地區(qū)不同的公路工程路基，因?yàn)楫?dāng)?shù)氐哪杲邓?、交通運(yùn)行量以及交通載荷的影響，其運(yùn)行狀況也存在非常明顯的不同，所以不同的公路項(xiàng)目所存在的路基病害問題就是明顯不同的。此外，路基出現(xiàn)病害問題的隨機(jī)性較大，這也導(dǎo)致了在路基檢測(cè)的過程中存在較高的難度，最終的檢測(cè)結(jié)果非常的不準(zhǔn)確。因此，在路基檢測(cè)實(shí)施的過程中，應(yīng)該詳細(xì)的了解當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、材料的使用特性以及地質(zhì)條件等因素，綜合分析之后可以確定病害問題。經(jīng)過深入分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前路基工程病主要存在下面幾種形式：

第一種是路基裂縫，其主要出現(xiàn)在一些高填方、橋頭或者路基沒有設(shè)置擋土墻的路段中，出現(xiàn)斷裂問題之后就會(huì)導(dǎo)致該處路基存在沉陷、裂縫等問題，容易被檢測(cè)出來。

第二種是路基沉陷，路基跨越深溝或者半挖半填的高填挖施工中極易存在的問題，路基沉陷位置上出現(xiàn)了一些沉降差異問題，并且路段存在凹陷的問題。

第三種是路基填料問題，這種情況主要就是出現(xiàn)在一些舊路沿線地表為填石的部分中，同時(shí)也在邊坡位置填料出現(xiàn)滲漏的問題，這種病害的發(fā)生較為隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)。

2 公路工程土的試驗(yàn)檢測(cè)方法

2.1 對(duì)土壤進(jìn)行分類

對(duì)土壤進(jìn)行分類的主要目的是確定土壤的性質(zhì)，有利于公路工程后期工作的開展。分類的方式主要是分為簡(jiǎn)單的肉眼判斷和科學(xué)的檢測(cè)辦法，大多情況會(huì)使用科學(xué)的分類方法，來保證結(jié)果的正確性。巨粒土是指它的顆粒含量普遍都比較高，含75%的漂石、50%～70%的漂石夾土；粗粒土是指含有5%～15%的細(xì)粒土砂以及15%～50%的黏土質(zhì)砂；細(xì)粒土是指含有25%～50%的礫細(xì)粒土以及有機(jī)質(zhì)土，不同含量的顆粒物質(zhì)決定了它們不同的性質(zhì)，對(duì)公路的建造也有不同程度的影響。其次，塑性指標(biāo)方面的試驗(yàn)，對(duì)土壤塑性進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該給予注重分析和研究土壤的酸堿性，分析其適應(yīng)于哪一種施工工藝，這樣能避免在施工中出現(xiàn)明顯質(zhì)量問題。最后，有機(jī)質(zhì)的檢測(cè)，土壤中含有很多有機(jī)成分，只有清楚了解這些有機(jī)物的成分，才能在施工中合理利用有利的條件。有機(jī)質(zhì)檢測(cè)方面主要是通過樣品試驗(yàn)，施工所使用的材料應(yīng)該針對(duì)土壤特性慎重選用。

2.2 土的性質(zhì)

土的性質(zhì)主要是對(duì)土壤中含水量、密度以及黏度等方面的性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)和檢測(cè)，物理性質(zhì)是基礎(chǔ)工作，基層材料試驗(yàn)檢測(cè)前需要全面分析土的性質(zhì)。通過試驗(yàn)檢測(cè)來確定每一種不同的土體。

2.3 土體試驗(yàn)檢測(cè)

1）篩分。土壤篩分是第一個(gè)環(huán)節(jié)的工作，篩分主要是通過樣品試驗(yàn)來完成，樣品試驗(yàn)的方法有很多種。第一種方法是將土壤放在酒精中進(jìn)行燃燒，根據(jù)土壤蒸發(fā)水分的時(shí)間來判斷土壤的含水量，這是最常見的一種方法，可以在短時(shí)間內(nèi)了解土壤的含水量。第二種方法是將土壤高溫加熱進(jìn)行烘干，對(duì)土壤的含水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這種方法被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，適用于大部分土壤的含水量測(cè)試。第三種方法是微波法，利用電磁波來形成分子之間的摩擦來產(chǎn)生熱量，對(duì)土壤進(jìn)行加熱，蒸發(fā)土壤中的水分，但是這種方式不適合含有金屬物質(zhì)的土壤。這三種是測(cè)驗(yàn)土壤水分的主要方式。

2）標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)主要是指通過樣品試驗(yàn)，通過實(shí)際調(diào)查研究確定土壤的性質(zhì)，在土壤擊實(shí)工作中，所能使用的工藝和方法也很多。第一步是對(duì)土壤進(jìn)行取樣，通過相應(yīng)的計(jì)算分析過后，得出土壤的密度，這種方法主要是針對(duì)細(xì)粒土。然后將土壤樣本放在容器中，用石蠟封好，對(duì)土壤的密度進(jìn)行檢測(cè)，這種方法的準(zhǔn)確度很高，但是需要消耗很多的時(shí)間。主要是針對(duì)比較硬的土壤，采用這種方法比較有效。其次，還有另一種方法，即將樣品注入土壤中，這種方法主要是為了測(cè)定巨粒土和細(xì)粒土。在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得比較多。

3）液塑限。液塑限試驗(yàn)方法主要有直接對(duì)不同的土壤顆粒的直徑進(jìn)行篩選，這主要是針對(duì)直徑略大的土壤?；蛘呤侵亓坑?jì)量法，對(duì)土壤的重量進(jìn)行稱量。來得出土壤的顆粒含量，這主要是針對(duì)直徑小的土壤。

4）承載比試驗(yàn)。承載比主要是試驗(yàn)處理材料的承載性能，能夠?qū)Σ牧闲阅芘c質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。此種試驗(yàn)方法具備簡(jiǎn)便性，只需要應(yīng)用路面材料檢測(cè)儀就可以進(jìn)行檢測(cè)。承載比試驗(yàn)多應(yīng)用于各類土體與路面基層材料檢測(cè)中。

5）密度試驗(yàn)。在土體物理性質(zhì)中，密度屬于基本指標(biāo)。在檢測(cè)土體密度時(shí)，需要應(yīng)用蠟封法、灌水法和環(huán)刀法，應(yīng)用環(huán)刀法的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確率高。此種檢測(cè)方法是采用環(huán)刀切削土體，按照環(huán)刀形狀填充土樣，按照環(huán)刀體積計(jì)算土體密度。由于施工現(xiàn)場(chǎng)的土體壓實(shí)度不同，但每層土體厚度在20cm 左右，此時(shí)可以選擇大體積環(huán)刀法檢測(cè)土體密度。蠟封法過稱量土樣，并將其融入熔化石蠟中，確保土樣被石蠟包裹，按照標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算密度。

3 路面基層材料的要求

3.1 公路無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料

目前使用最多的是水泥材料，對(duì)水泥材料的要求主要有兩個(gè)方面：

1）水泥穩(wěn)定土：是以水泥為材料所做成的混合材料，它包括各種用水泥來穩(wěn)定各種中粒土和粗粒土。

2）石灰穩(wěn)定土：是指將石灰粉加入到已經(jīng)粉碎的土壤中進(jìn)行混合的材料，里面大部分包含粘性的物質(zhì)。

3.2 水泥

水泥的選擇有很多，一般的水泥都可用于路面基層的建造。水泥是一種硬性結(jié)合料，它可以一定程度上加強(qiáng)混合材料的粘性。施工所使用的水泥質(zhì)量要達(dá)標(biāo)，其縮水性能、穩(wěn)定性都要確保能滿足施工要求。水泥與優(yōu)質(zhì)的碎石進(jìn)行科學(xué)的混合形成的材料，可以保障路面基層的承載能力，增強(qiáng)路面基層的牢固性。

3.3 石灰

石灰主要可以分為鈣質(zhì)生石灰、鎂質(zhì)生石灰、鈣質(zhì)消石灰、鎂質(zhì)消石灰，每種石灰種類又有三種級(jí)別，不同級(jí)別的石灰它們的含水量，細(xì)度和殘?jiān)暮慷加袇^(qū)別。級(jí)別越高的石灰，所含的殘?jiān)蕉?，不適合高速公路和一級(jí)公路的修建。高速公路和一級(jí)公路對(duì)于石灰的細(xì)度要求很高，一般采用磨細(xì)生石灰粉，這樣才有利于高速公路和一級(jí)公路的建造。

3.4 粉煤灰

粉煤灰中的二氧化硅、氧化鋁和三氧化二鐵的成分要超過70%。燒失量不能高于20%，這樣的粉煤灰才使用于路面基層的建造。

3.5 煤渣

煤渣作為路面基層材料不可或缺的一部分，主要成分是二氧化硅和氧化鋁，最大的煤渣直徑可達(dá)30mm。煤渣也有一定的配置，分為水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土和二灰穩(wěn)定土。高速公路和一級(jí)公路的基層的水泥穩(wěn)定土和二灰穩(wěn)定土是3～4 和大于0.8，基底層分別是大于1.5 和大于0.5；二級(jí)公路及二級(jí)公路以下的基層的水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土和二灰穩(wěn)定土分別是2～3、大于0.8 和大于0.5，底基層分別是大于1.5、0.5～0.7 和大于0.5。不同級(jí)別的公路對(duì)于煤渣的要求也是不盡相同的，在進(jìn)行公路建造時(shí)要特別的注意。

4 公路工程路面材料試驗(yàn)檢測(cè)分析

4.1 路面基層材料

水泥、石灰、煤渣多是公路工程路面常用的材料，其對(duì)路面的性能有差異性的影響。其中煤渣有民用、工業(yè)鍋爐煤渣和其他設(shè)備煤渣等幾種類型，路面基層材料的內(nèi)部含有脈石、灰分、溶劑等材料，其具有一定的水硬凝膠性能，且在石灰、石膏和水泥熟料中有重要的黏結(jié)作用。煤渣也是特殊性能水泥原料的重要組成，例如粉煤灰水泥材質(zhì)等。建議路面基層材料選料中，過篩選取粒徑小于30mm 的煤渣，盡量保證煤渣純凈，無其他雜質(zhì)。

石灰材料的重要成分是碳酸鹽，生石灰經(jīng)過煅燒后分解二氧化碳且生成了氧化鎂和碳酸鈣組成的凝膠材料，經(jīng)過不同的工藝處理和加工，進(jìn)而生成石灰漿、石灰粉、石灰石、消石灰等，從外觀上來看，略帶灰色的石灰石中具有豐富優(yōu)質(zhì)的生石灰成分，且質(zhì)地輕盈，細(xì)密度好，多是一級(jí)公路，高級(jí)公路常用的石灰原材料；一般在三級(jí)公路及以上才會(huì)考慮帶生石灰的材料。

水泥是路面基層施工最為常見且關(guān)鍵的原材料，因?yàn)榻M成水泥的原材料和組分不同，因此可以選擇的水泥種類多，其發(fā)揮的工業(yè)建設(shè)質(zhì)量也有較大差異。一般而言，水泥材料常見的添加劑有硅酸鹽、粉煤灰等，其可以增強(qiáng)水泥的黏結(jié)性，保證水泥的施工質(zhì)量，預(yù)防水泥混凝土發(fā)生大面積的開裂膨脹問題。在施工中常用火山灰水泥、無添加水泥作為公路工程路面基層施工的原材料，但是在使用中要考慮到水泥初凝、終凝時(shí)間的變化。

4.2 路面基層材料試驗(yàn)分析

1）滴定法。這種方式主要測(cè)定施工現(xiàn)場(chǎng)石灰料的成分和拌合情況，其可以迅速測(cè)量出穩(wěn)定土中的水泥、石灰劑量，對(duì)判斷路面基層的材料拌合質(zhì)量有判斷作用。一般常選用穩(wěn)定的細(xì)粒土和具有代表性的石灰做含量測(cè)定對(duì)象，可以先承重在用攪拌棒攪合，再添加適當(dāng)?shù)穆然@溶液，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線確定消耗的EDTA 來確定其中添加的水泥或者是石灰的劑量。

2）測(cè)鈣儀法。直讀式測(cè)鈣儀法多用在新拌合石灰土中，主要用作測(cè)量石灰劑量。操作流程如下：首先，在現(xiàn)場(chǎng)同一位置取樣，拌合取樣材料，過濾篩選后承重，選用測(cè)量樣本，其次，在三角瓶中加入檢驗(yàn)氯化鉸溶液，同時(shí)加入鈣電極，多次測(cè)量結(jié)果取平均值。

3）混合材料試驗(yàn)法。這種試驗(yàn)方式主要是測(cè)定無機(jī)結(jié)合料的材料密實(shí)度，采用的試驗(yàn)儀器通過最大干密度和含水量的檢測(cè)，了解材料的實(shí)際承載能力和最大承載力能力，最終來判斷材料的性能，且是否符合公路工程建設(shè)的生產(chǎn)需求。混合材料試驗(yàn)方式常見且方便快捷，可以直接在路面進(jìn)行測(cè)量，不需取樣等繁瑣步驟，通過無側(cè)限抗壓試驗(yàn)可以檢測(cè)出路面材料實(shí)際抗壓能力，通過將材料按照一定的配比進(jìn)行混合試驗(yàn)，保證了公路工程的建設(shè)質(zhì)量。

4）無機(jī)結(jié)合料配比試驗(yàn)。在實(shí)際的路基工程建設(shè)施工中，加強(qiáng)對(duì)土壤試驗(yàn)測(cè)量質(zhì)量可以提升公路施工建設(shè)質(zhì)量，通過控制無機(jī)結(jié)合料的科學(xué)配比，有助于控制材料體系中的石灰和水泥成分。為了全面保證工程建設(shè)使用質(zhì)量和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，建議對(duì)應(yīng)的單位加強(qiáng)路基施工建設(shè)管理質(zhì)量，做好技術(shù)控制和質(zhì)量監(jiān)督，進(jìn)而公路工程施工建設(shè)的可靠性和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，路面基層材料作為公路工程建設(shè)的最重要部分，其影響著路面的防水性、抗裂性，為了保證道路工程施工質(zhì)量，對(duì)應(yīng)的施工單位應(yīng)當(dāng)做好技術(shù)管理和質(zhì)量監(jiān)督工作，嚴(yán)格按照相關(guān)部門的技術(shù)規(guī)范和施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保證公路工程的施工質(zhì)量。筆者結(jié)合自身的施工經(jīng)驗(yàn)，分析了公路工程施工中，路基用土和路面基層材料試驗(yàn)檢測(cè)方式和應(yīng)用特點(diǎn)，總結(jié)了土質(zhì)密度試驗(yàn)、含水量試驗(yàn)重點(diǎn)技術(shù)；探討了路面材料的滴定法、混合材料試驗(yàn)法等測(cè)試方式，希望能夠?yàn)榈缆饭こ淌┕ず蛦挝惶峁﹨⒖冀梃b。