高速公路改擴(kuò)建工程承載板與落球試驗(yàn)初探

羅希 張航 余航 匡耀

摘要：本文結(jié)合我國(guó)某地區(qū)一處高速公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目展開(kāi)相關(guān)分析和研究，有效提出本次高速公路工程項(xiàng)目承載板和落球試驗(yàn)工作方法，試驗(yàn)工作過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行合理把控，有效提高高速公路工程改擴(kuò)建施工質(zhì)量和效果，延長(zhǎng)公路工程的使用周期，同時(shí)避免在后續(xù)的通車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)更加嚴(yán)重的病害問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高速公路;改擴(kuò)建;承載板;落球試驗(yàn)

現(xiàn)階段，我國(guó)公路交通網(wǎng)落建設(shè)日漸完善，各個(gè)不同地區(qū)公路交通通行質(zhì)量得到了全面提升，但是由于我國(guó)一些地區(qū)公路項(xiàng)目工程建設(shè)施工年限相對(duì)較早，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中公路路面產(chǎn)生不同程度的病害問(wèn)題。與此同時(shí)，對(duì)于某些地區(qū)的道路寬度不足，無(wú)法有效滿足現(xiàn)階段我國(guó)交通通行工作要求，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題，尤其針對(duì)一些高速公路路段，由于通車(chē)量相對(duì)較大但是高速公路的實(shí)際施工規(guī)模相對(duì)較小，無(wú)法滿足大量車(chē)輛通行要求，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)不同程度的形成安全隱患問(wèn)題。

1高速公路改擴(kuò)建工程承載板試驗(yàn)分析

1.1儀器校準(zhǔn)

為了有效保證試驗(yàn)工作結(jié)果的精確性，以及保證以及設(shè)備使用的可靠性，在正式開(kāi)始試驗(yàn)工作之前必須要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行全面校準(zhǔn)處理，需要對(duì)各種配套設(shè)備和儀器進(jìn)行確認(rèn)，需要事先預(yù)算出每一級(jí)加載工作過(guò)程中千斤頂?shù)膶?shí)際讀數(shù)以及所測(cè)定的壓力大小，充分考慮到面墻基礎(chǔ)開(kāi)挖工作達(dá)到路基面深度1m的條件下，則不能直接使用彎沉以及設(shè)備來(lái)進(jìn)行測(cè)定，如果千斤頂?shù)墓ぷ鞲叨炔蛔?，則可以使用加長(zhǎng)鋼圓筒和加長(zhǎng)立柱結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行施工。

1.3試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)本段高速公路工程K1215+500施工段方向進(jìn)行測(cè)定和分析，該填方路段路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土板結(jié)構(gòu)和20cm厚度的級(jí)配碎石材料，總共厚度為60cm，通過(guò)工作人員的觀察分析可以看出該路段的瀝青層之間的銜接程度相對(duì)良好，基層結(jié)構(gòu)頂面平整程度較高，土壤結(jié)構(gòu)為碎石，土整體呈塑性條件，現(xiàn)場(chǎng)酒精塊快速測(cè)定路基含水率為18.1%。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定和分析該點(diǎn)位的基礎(chǔ)含水率相對(duì)較高，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程中，隨著應(yīng)力的不斷增大所產(chǎn)生的應(yīng)變軟化情況也越來(lái)越明顯，如表1：

由于土體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的塑形變形問(wèn)題，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求需要合理選擇土體結(jié)構(gòu)，在彈性變形階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要有效排除偏離點(diǎn)位，有效測(cè)定出土基的回彈模量大小[2]。如圖1：

通過(guò)曲線圖像分析，可以得出測(cè)量點(diǎn)位的荷載加強(qiáng)與基礎(chǔ)和回彈變形量之間呈線性關(guān)系，這說(shuō)明土體結(jié)構(gòu)在回彈變形沒(méi)有超過(guò)0.01mm的條件下，始終處于一種彈性變形階段，所測(cè)定獲取的土基回彈模量參數(shù)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)本次承載板試驗(yàn)分析，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)工作結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，可以得出該路段的路基強(qiáng)度相對(duì)較小，并且隨著壓強(qiáng)的不斷增大土地的實(shí)際回彈變形量也在不斷上漲，但是隨著壓強(qiáng)的進(jìn)一步增加，其中存在的屬性變形問(wèn)題也越來(lái)越明顯，通過(guò)進(jìn)一步修正與參數(shù)計(jì)算分析所獲取的普及回彈模量參數(shù)值為26.5MPa。

2落球試驗(yàn)

2.1儀器校準(zhǔn)

為了有效保證落球試驗(yàn)操作的精確性以及儀器設(shè)備使用的穩(wěn)定性，在正式開(kāi)始使用之前，相關(guān)儀器設(shè)備需要保證儲(chǔ)存在0～20℃比較干燥的環(huán)境下，同時(shí)避免儀器設(shè)備出現(xiàn)震動(dòng)擠壓等問(wèn)題。電纜的電纜頭位置和導(dǎo)線位置之間需要保證充分銜接，根據(jù)項(xiàng)目工程施工現(xiàn)場(chǎng)條件，通過(guò)使用線位置佳對(duì)落球的實(shí)際下落高度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，有效保證落球罐底位置，距離測(cè)量點(diǎn)高度為0.5m，如圖1：

2.2試驗(yàn)結(jié)果分析

針對(duì)本著高速公路工程項(xiàng)目上行K1191+420路段進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)分析，其中路面結(jié)構(gòu)主要是以改性瀝青混凝土材料為主，主要包含上面層、中面層、下面層和基層結(jié)構(gòu)，總厚度為131cm。通過(guò)進(jìn)一步勘查分析可以看出瀝青材料各層之間的銜接程度優(yōu)良，基層頂部平整程度相對(duì)較高，土體樣本整體呈黃褐色狀，樣本的觸感相對(duì)比較潮濕。通過(guò)使用酒精快速測(cè)定法，測(cè)定該路段的路基含水率大小為17.65%。

現(xiàn)場(chǎng)土基主要使用的材料為普通粘性土，材料材料的最大顆粒直徑小于100mm，在實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程中除了基礎(chǔ)土壤內(nèi)部存在比較堅(jiān)硬的巖塊，可以保證落球接觸到的是土壤材料，因此通過(guò)使用落球儀器設(shè)備可以準(zhǔn)確測(cè)量出回彈模量大小，并且可以獲取更加精確的檢測(cè)工作結(jié)果。在實(shí)際試驗(yàn)測(cè)量工作過(guò)程中，通過(guò)最終的解析結(jié)果分析可以得出，土基整體強(qiáng)度構(gòu)成有所不足，并且在測(cè)量回彈模量過(guò)程中實(shí)際的變化工作范圍保持在8.45～24.03MPa，平均為16.08MPa。由于考慮到測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值偏差所產(chǎn)生的影響，該位置的回彈模量等價(jià)值于14.79MPa[3]。

2.3上行K1200+100

該位置主要位于桂林通往柳州方向，高速公路工程路堤整體成縱坡段，基礎(chǔ)路面結(jié)構(gòu)構(gòu)成為5+11cm瀝青面層結(jié)構(gòu)16+22cm，基層結(jié)構(gòu)總厚度為54cm。通過(guò)勘察分析可以看出，瀝青各層面之間的粘接程度優(yōu)良，同時(shí)基層頂面平整程度相對(duì)較高，整體土壤呈黃色狀觸感比較潮濕，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)使用酒精快速測(cè)定法，測(cè)定土壤的含水率大小為25%?，F(xiàn)場(chǎng)土基使用的材料為普通的粘性土材料最大的顆粒直徑小于100mm，在試驗(yàn)工作過(guò)程中除了土基內(nèi)部比較堅(jiān)硬的巖塊，可以有效保證落球試驗(yàn)接觸到的是土顆粒材料，如圖2：

因此，通過(guò)使用落球以及設(shè)備有效測(cè)量回彈模量大小，可以獲取更加精確的檢測(cè)工作結(jié)果。在試驗(yàn)工作過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量坑槽內(nèi)部七處土體參數(shù)數(shù)值，并且通過(guò)進(jìn)一步的參數(shù)結(jié)果分析可以得出土基強(qiáng)度相對(duì)較遠(yuǎn)，同時(shí)質(zhì)地比較均勻，測(cè)量回彈模量大小范圍保持在19.91～29.95MPa之間，平均大小為25.05MPa，由于考慮到標(biāo)準(zhǔn)偏差值參數(shù)所產(chǎn)生的影響，該位置的實(shí)際回彈模量等價(jià)值于24.55MPa，整體的路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性符合擴(kuò)建工程施工標(biāo)準(zhǔn)[4]。結(jié)合合現(xiàn)場(chǎng)所得落球數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)各點(diǎn)土基含水率可得表2數(shù)據(jù)：

由散點(diǎn)圖可知，在同等條件下，隨著含水率的增大，土基回彈模量有減小的趨勢(shì)。在含水率相同時(shí)，土體本身的壓實(shí)、土顆粒的粒徑大小等對(duì)回彈模量有較大的影響，壓實(shí)較好的土基回彈模量較大。同時(shí)，落球儀的測(cè)定不能受到土體里巖塊的干擾，若是土體包含巖塊，與球冠接觸則會(huì)產(chǎn)生明顯不同的數(shù)據(jù)效果。

3結(jié)語(yǔ)：

綜上，通過(guò)本文結(jié)合泉州至南寧高速公路路段，廣西桂林到柳州段改擴(kuò)建項(xiàng)目工程建設(shè)施工展開(kāi)分析和研究，對(duì)既有的高速公路路基路面、橋涵工程隧道工程項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，有效提出公路工程改擴(kuò)建承載板和落球試驗(yàn)工作要點(diǎn)，有效保證整個(gè)改擴(kuò)建工程項(xiàng)目建設(shè)施工的質(zhì)量和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王悅月，毛雪松，李汶霖.基于承載板試驗(yàn)的風(fēng)化千枚巖填料細(xì)觀研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2019，36（11）：36-40+45.

[2]陳培帥，夏崟濠，譚賢君.預(yù)壓荷載作用下砂樁復(fù)合地基承載力模型試驗(yàn)研究[J].水利水電技術(shù)，2019，50（04）：16-22.

[3]冀冠宇.FWD荷載作用下路面動(dòng)彎沉響應(yīng)試驗(yàn)研究[J].山西交通科技，2019（01）：34-36.

[4]康浩，王正君，來(lái)慶輝.落球檢測(cè)在堤防填土工程質(zhì)量評(píng)估中的應(yīng)用[J].森林工程，2017，33（03）：116-119.

中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖北省武漢市 430050