公路工程施工中路基壓實(shí)施工檢測技術(shù)分析

張亞玲

（四川路航建設(shè)工程試驗(yàn)檢測有限公司，四川 樂山 614000）

0 引言

路基施工是公路工程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響到公路工程的質(zhì)量和行車的穩(wěn)定性、安全性，所以在路基施工過程中，要對路基壓實(shí)情況進(jìn)行檢測。在施工過程中，對路基的壓實(shí)度進(jìn)行檢測，可以有效地控制路基的強(qiáng)度，從而對路基的施工方案進(jìn)行調(diào)整，保證路基的施工質(zhì)量。

1 公路工程路基路面壓實(shí)施工的重要性

壓實(shí)就是在碾壓材料（瀝青混凝土=顆粒+瀝青+空隙）中，擠出空氣，減小被碾壓物的體積，增加其密度的一種操作方法。以達(dá)到最大密實(shí)度，形成一層硬殼，確保在各種自然狀況和車輛行駛的作用下，都能維持鋪裝層的穩(wěn)定性，讓路面具備較好的服務(wù)能力和使用壽命。在路基路面建設(shè)過程中，若壓實(shí)度較低，則會導(dǎo)致各類施工材料的密實(shí)度不夠均勻，導(dǎo)致材料間的空隙太大，很容易產(chǎn)生雨水滲入。因此，必須嚴(yán)格控制壓實(shí)程度，降低降雨對路面的沖刷，延長道路的使用年限。為了確保道路的平整性，必須做好路基路面的壓實(shí)工作。公路路基基層壓實(shí)不充分，將直接影響其壓實(shí)質(zhì)量。如果壓實(shí)度達(dá)不到要求，路面的平整度就難以保證。當(dāng)路基壓實(shí)不充分時，將導(dǎo)致不同位置的填料高度相差很大。在這種情況下，由于地基固結(jié)而引起的不均勻沉降將使路面出現(xiàn)不均勻性，從而引起路面不平度。道路的耐用度亦即道路的特定使用年限。路面結(jié)構(gòu)的服役年限與路面強(qiáng)度、路面穩(wěn)定性、路面平整度等因素密切相關(guān)，而這一切都與路面壓實(shí)作業(yè)密切相關(guān)。因此，壓實(shí)施工的好壞直接關(guān)系到道路的耐久性。因此，要想延長道路工程的服務(wù)年限，就必須對其進(jìn)行嚴(yán)格的施工管理，以保證其最終的施工質(zhì)量和耐久性。

2 影響公路工程路基壓實(shí)度的因素

2.1 含水率

含水率是檢驗(yàn)路基壓實(shí)是否合格的一個重要指標(biāo)，它是確定路基土孔隙率和干密度的一個重要指標(biāo)。同時，路基含水率也將引起土體力學(xué)指標(biāo)的改變。例如，土壤含水率的變化，將對土壤的滲透系數(shù)，內(nèi)摩擦角，壓縮系數(shù)等力學(xué)指標(biāo)產(chǎn)生影響。當(dāng)?shù)鼗恋暮屎艿偷臅r候，在壓實(shí)的過程中，土顆粒之間會發(fā)生相互滑移，而因?yàn)轭w粒的表面太過粗糙，就會產(chǎn)生很大的內(nèi)摩擦，從而使壓實(shí)變得很困難[1]。當(dāng)實(shí)際含水率大于理想含水率時，土體內(nèi)游離水在壓實(shí)過程中很難排出，造成孔隙水壓力過大，顆粒間空隙增大，導(dǎo)致路基干密度減小，造成路基質(zhì)量下降，影響行車安全與穩(wěn)定。

2.2 壓實(shí)功

壓實(shí)功指的是在施工過程中使用的機(jī)械在每單位面積上所產(chǎn)生的作用力。路基土的主要成分是固體土粒、氣態(tài)氣體和液態(tài)水分。路基壓實(shí)的目的在于將土體中的氣態(tài)、游離水等物質(zhì)從土中排出，考慮到這兩種物質(zhì)在路基中的穩(wěn)定性較差，隨著環(huán)境的變化，這兩種物質(zhì)很容易發(fā)生變化，從而使路基的壓實(shí)度很難達(dá)到要求。影響碾壓功的因素主要有松鋪厚度，壓路機(jī)型號，碾壓次數(shù)和速度等。

2.3 填料級配

經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與數(shù)值仿真結(jié)果表明，土體顆粒級配情況是影響路基壓實(shí)度的重要因素。土體顆粒連續(xù)均勻，利用小顆粒填充大顆粒間孔隙，級配越好，填充連續(xù)性越好，土體最大干密度也會提高；而級配差的土容易因?yàn)橥馏w顆粒不連續(xù)，使顆粒間孔隙變大，填充效率差，降低了土體最大干密度，導(dǎo)致公路工程路基質(zhì)量無法滿足。

3 公路路基路面施工中的常見問題

3.1 路面裂縫較多

隨著我國公路事業(yè)的快速發(fā)展，隨著我國交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，我國的道路建設(shè)也得到了極大的推進(jìn)，在當(dāng)前的道路工程建設(shè)中，瀝青路面的建設(shè)占據(jù)了相當(dāng)大的比重，同時，瀝青路面還具有穩(wěn)定性好、平整度高、抗滑性和耐磨耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，并且易于安裝反光材料，增強(qiáng)了道路的反光性，為夜晚的出行帶來了極大的方便。但是，由于瀝青路面是一種柔性結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行瀝青路面建設(shè)之后，瀝青路面發(fā)生開裂，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)開裂。雨季結(jié)束后，雨水從縫隙中滲入，破壞了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而影響了混凝土的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致行車安全。

3.2 路面出現(xiàn)龜裂

瀝青路面的施工對溫度、氣候、攤鋪和碾壓都有一定的要求，如果溫度太低，或者是溫度太低，混合料的溫度不夠，就會導(dǎo)致混合料的離析，也就是說，公路的結(jié)構(gòu)會被改變，如果對不同的混合料采取相同的碾壓技術(shù)和要求，就會導(dǎo)致路面的質(zhì)量不均勻。隨后，在后期的道路運(yùn)營中，由于不同的額荷載、惡劣天氣等因素的作用，使得路面產(chǎn)生了不同程度的疲勞變形，從而導(dǎo)致了路面的開裂，而瀝青路面的開裂標(biāo)志著公路的使用壽命的結(jié)束。因此，在施工過程中必須對各項(xiàng)施工條件進(jìn)行嚴(yán)格的控制，盡量防止瀝青路面產(chǎn)生裂縫。

3.3 路基出現(xiàn)破損

在道路建設(shè)完成后，正式啟用，長期運(yùn)營后，路基難免會出現(xiàn)損壞。造成這一現(xiàn)象的原因在于，在道路建設(shè)的過程中，對施工質(zhì)量的控制不夠嚴(yán)格，以及建筑工人的違章行為。另外，在路基工程建設(shè)過程中，若不能對路基進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，就會造成日后路基的損壞。

3.4 巖土地基和特種土層地基引發(fā)路面的變形和沉陷

在這種情況下，路基將產(chǎn)生不均勻的縱向沉降，進(jìn)而導(dǎo)致道路不平度的產(chǎn)生。產(chǎn)生差異沉降的最根本原因是原始地基發(fā)生了固結(jié)變形，當(dāng)路基填筑完成后，在壓力的作用下，地基產(chǎn)生了壓縮變形，從而導(dǎo)致了不均勻沉降。在此基礎(chǔ)上，對地基的變形進(jìn)行了分析，得出了地基沉降與地基高度等多種因素有關(guān)的結(jié)論。在進(jìn)行路基施工過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生不同程度的沉降問題，其產(chǎn)生的原因主要是由于地質(zhì)和水文條件的改變，同時軟黏土將逐步發(fā)生固結(jié)。

4 檢測路基壓實(shí)度的方法及其應(yīng)用

4.1 環(huán)刀法

（1）環(huán)刀法作業(yè)原理。①在進(jìn)行試驗(yàn)前，必須對環(huán)刀的體積和質(zhì)量進(jìn)行效準(zhǔn)，試驗(yàn)人員必須在內(nèi)壁上均勻地涂上凡士林。②對取土點(diǎn)進(jìn)行清理和整平，將環(huán)刀垂直打入待測路基中，再將環(huán)刀取下，并將外壁多余的土壤清理干凈，同時稱重，準(zhǔn)確記錄土壤的重量。③采用干燒法或干燥法將土壤樣品中的水分排出，稱量后獲得測點(diǎn)的含水率，并通過計算得到測點(diǎn)壓實(shí)度。

（2）環(huán)刀法的優(yōu)缺點(diǎn)。與其他的壓實(shí)度檢測方法相比，環(huán)切法具有操作簡便，檢測裝置簡單，檢測效率高等特點(diǎn)。不利之處在于在檢測過程中易對周圍土體造成破壞；高度依賴檢測人員業(yè)務(wù)水平；采用抽樣法進(jìn)行試驗(yàn)，樣本量小，不能反映試驗(yàn)區(qū)域的路基密實(shí)度；在實(shí)際應(yīng)用中，對刀盤的垂直度、刀盤質(zhì)量和土壤松軟度的要求較高。

（3）環(huán)刀法適用范圍。環(huán)刀法對細(xì)粒土的測定效果較好，但對碎石和礫石土的測定效果較差。環(huán)刀法比較簡便，適用于對有缺陷的地區(qū)進(jìn)行快速探測。對土壤含水率的測定非常靈敏，適用于因含水率問題導(dǎo)致的壓實(shí)不充分的土樣，但對粒級差的土樣則不適用。在使用回旋刃的時候，要確定回旋刃的適用范圍，以保證回旋刃的功能能被正確地發(fā)揮。

4.2 灌砂法

（1）灌砂法作業(yè)原理。灌砂法與環(huán)刀作業(yè)方法類似。在施工過程中均是先對試樣挖洞取土，在完成取樣后，工作人員對灌砂的質(zhì)量、體積、含水率進(jìn)行測量。根據(jù)實(shí)測結(jié)果，計算出路基的干密、濕密，從而得出路基的壓實(shí)度[2]。

（2）灌砂法優(yōu)缺點(diǎn)。灌砂法在實(shí)際應(yīng)用中具有操作可控、測量值準(zhǔn)確、測量結(jié)果有代表性等優(yōu)點(diǎn)，是公路工程路基壓實(shí)度檢測的常用方法。缺點(diǎn)是：量砂的干濕性和稱重準(zhǔn)確性均會影響量砂的最終測量結(jié)果；由于攜帶了大量檢測用具，進(jìn)行多點(diǎn)測量，因此工作效率較低。

（3）灌砂法適用范圍。灌砂法是一種適合于粗砂、礫石等填料壓實(shí)度檢測方法，其檢測結(jié)果有一定的代表性。此法不宜用于孔隙較大的土體[3]。

4.3 核子密度儀法

（1）核子密度儀作業(yè)原理。在世界范圍內(nèi)，核子法是一種常用的測試壓實(shí)及含水率的方法。在進(jìn)行操作之前，先在操作中鉆一個小孔，把核子放進(jìn)去，使輻射源能夠發(fā)出輻射，從而向周圍擴(kuò)散。發(fā)射出去后，可以通過接受到光線的多少，從而準(zhǔn)確地判斷出物質(zhì)的密度。核子儀上有一個顯示屏，可以很直觀地顯示對材料含水量、干濕密度、壓實(shí)度、孔隙率等各種參數(shù)，可以為路基壓實(shí)度的檢測提供重要的基礎(chǔ)[4]。

（2）核子密度儀法優(yōu)缺點(diǎn)。核子密度儀法具有所需檢驗(yàn)人員較少、對道路工程地基損傷較小、所得到的成果直觀、便于工作人員閱讀和使用等特點(diǎn)。但其不足之處在于：所使用的設(shè)備有一定的輻射，不但會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，而且對人類的身體也有影響；由于輻射源會衰減，在使用之前必須先對輻射源進(jìn)行校準(zhǔn)，過程很麻煩，而且成本也很高。

（3）核子密度儀法適用范圍。對于不同的含水率和密度，核子密度儀法是適宜的；在施工過程中，可通過顯示屏直接讀取實(shí)測數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對施工質(zhì)量的快速評價。

4.4 瑞雷波法

本項(xiàng)目擬將瑞雷波法應(yīng)用于公路路基壓實(shí)檢測，重點(diǎn)研究以下兩個方面的問題：①層狀介質(zhì)瑞雷波速度頻散特征。②介質(zhì)密度對瑞雷波傳播速度的影響。前者可根據(jù)實(shí)測頻散曲線進(jìn)行層位劃分，后者可通過已知各層Rayleigh 波速值和密度值的具體關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對各層壓實(shí)度的精確計算，并通過彈性傳播速度，實(shí)現(xiàn)對路基壓實(shí)度的精確計算。瑞雷波法在實(shí)際應(yīng)用過程中有一個特殊的特點(diǎn)，即它不受海底速度差的影響，這一點(diǎn)有別于實(shí)際應(yīng)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，對于波阻抗差異較小的地質(zhì)體界面所反映出的具體情況比較微弱，因此分辨起來也比較困難。特別是折射波法，下覆速度必須比上覆速度大，否則會給后續(xù)的勘探工作帶來不利的影響。瑞雷波法的檢測深度受其自身特性的影響較大，檢測深度較小。

5 提升路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測質(zhì)量的建議

5.1 采集公路工程路基壓實(shí)度的各項(xiàng)數(shù)據(jù)

在路基壓實(shí)度測試中，數(shù)據(jù)的采集和分析是非常重要的。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，工作人員必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行填表，以掌握路基的具體情況。綜合分析采集到的各種數(shù)據(jù)信息，對路基壓實(shí)度檢測的具體方案進(jìn)行合理優(yōu)化。在實(shí)際工作中，檢驗(yàn)人員要不斷地積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地提高自己的工作水平。如對路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的采集方法、軟件的操作要點(diǎn)、各種信息技術(shù)的掌握、壓實(shí)度數(shù)據(jù)的分析等等。最終，以分析結(jié)果為基礎(chǔ)，完成相應(yīng)的評價，判斷壓實(shí)度試驗(yàn)檢測方案的可行性，并對其展開合理應(yīng)用，充分發(fā)揮其作用。

5.2 規(guī)范公路工程路基壓實(shí)度檢測

公路路基壓實(shí)檢驗(yàn)是一項(xiàng)很有專業(yè)性質(zhì)很強(qiáng)的工作，對檢驗(yàn)人員的素質(zhì)有很高的要求。檢測人員既要了解公路工程路基壓實(shí)度的具體設(shè)計要求，又要明確公路工程路基質(zhì)量檢測參數(shù)，以確保檢測工作順利進(jìn)行，保證檢測結(jié)果能夠精準(zhǔn)反映公路工程路基壓實(shí)度。所以，在對公路工程路基的壓實(shí)度進(jìn)行檢測的時候，有關(guān)的檢測人員必須采用合理的檢測方法，并且在進(jìn)行檢測工作的時候，還要接受跟蹤和監(jiān)督，以保證檢測結(jié)果的正確性，公正性。在進(jìn)行試驗(yàn)之前，必須對試驗(yàn)層厚度進(jìn)行測定。在開挖試坑時，要沿著底板內(nèi)孔垂直向下，要保證試坑內(nèi)壁是平直的，不能發(fā)生上大下小或上小下大的現(xiàn)象，不然會造成測量密度的偏差或偏差。同時，還必須對試坑的挖掘深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，不得過淺過深。若土層過淺，則會對土層的密實(shí)度產(chǎn)生較大的影響；若開挖太深，則會將底層的土材料與樣品混合，得不到被測層土材料的密度，從而不能對路基的真實(shí)壓實(shí)度進(jìn)行檢測。

5.3 保證路基標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的精準(zhǔn)度

為了對公路工程路基壓實(shí)度狀況進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，做好標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)控制作業(yè)，對路基施工條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪M，明確路基壓實(shí)的最佳含水量和最大干密度。在進(jìn)行打樁的時候，最好使用標(biāo)準(zhǔn)的打樁裝置。若在試驗(yàn)中出現(xiàn)了誤差，則不能保證最優(yōu)水分含量及最大干容重的準(zhǔn)確性。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在施工現(xiàn)場選擇土壤樣品，并進(jìn)行試驗(yàn)。在測試過程中，若樣品有變化，應(yīng)再次采樣測試，以保證測試的準(zhǔn)確度。另外，在道路工程施工現(xiàn)場采集有代表性的樣本，可以及時地對各種離群點(diǎn)進(jìn)行處理，保證施工碾壓和含水量均符合規(guī)范要求，并為標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)提供了有力的支撐。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以獲得最大干密度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對公路工程路基壓實(shí)度的精確計算，在進(jìn)行了相應(yīng)的評價后，可以掌握路基壓實(shí)度，并決定是否需要繼續(xù)對路基施工情況進(jìn)行優(yōu)化。

5.4 做好采集檢測數(shù)據(jù)作業(yè)

在工程建設(shè)過程中，應(yīng)做好資料的收集工作，并做好對工程質(zhì)量的檢驗(yàn)和評估。在收集資料之前，首先要建立一份道路路基狀況調(diào)查表格，為收集各種資料提供依據(jù)。利用這一方法，可以較好地對路基狀況進(jìn)行客觀的評估，并能較好地把握各個參數(shù)。為了更好地反映出道路路基的特殊狀況，必須保證所獲得的資料的準(zhǔn)確性。根據(jù)道路路基的具體狀況，要指定人員進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)行多輪的研究，并且要做好相應(yīng)的調(diào)整，根據(jù)各種變量，來檢驗(yàn)表的真實(shí)性。在公路狀況的檢驗(yàn)評價中，要建立一份評分表，為了使其更好地發(fā)揮其功效，制表者既要熟悉公路路基狀況，又要對評價對象有一定的認(rèn)識，同時還必須有一定的工作經(jīng)驗(yàn)。

6 結(jié)語

對路基的壓實(shí)度進(jìn)行檢測，是公路工程質(zhì)量檢測中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在具體的檢測過程中，要與公路的實(shí)際情況相結(jié)合，在進(jìn)行道路路基壓實(shí)度測試過程中，如果出現(xiàn)了問題，應(yīng)立即采取措施，防止問題進(jìn)一步擴(kuò)大，從而引起更大的質(zhì)量問題。