論公路工程路基用土和路面基層材料試驗(yàn)檢測(cè)

怡小會(huì)

（甘肅新科建工監(jiān)理咨詢有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 前言

基于目前的公路工程而言，對(duì)其路基用土和基層的材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，不僅能夠判斷工程的質(zhì)量，為工程檢測(cè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)也能夠發(fā)揮出其具體的價(jià)值，如提升車(chē)輛行駛的安全性以及保障路基結(jié)構(gòu)的安全使用性等。由此需要在開(kāi)展公路工程施工前，需對(duì)路基用土和基層材料各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，提升施工填料壓實(shí)度的同時(shí)，延長(zhǎng)公路的使用壽命。

1 案例背景

我國(guó)某公路設(shè)計(jì)，計(jì)劃設(shè)計(jì)全長(zhǎng)為120.6km，在整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)存在多數(shù)的山丘路段，沿途地形十分復(fù)雜。在實(shí)際施工期間，為了全面提升整體的施工質(zhì)量，需要在路段K95+056——K95+213進(jìn)行路基施工，并采取填石路基施工技術(shù)。該施工路段全長(zhǎng)為157m。在施工開(kāi)始前，需對(duì)該路段的結(jié)構(gòu)和用土、面層材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，保障后續(xù)施工的質(zhì)量與道路投入使用后的安全性。

2 公路工程土體試驗(yàn)檢測(cè)

2.1 用土試驗(yàn)檢測(cè)的流程

結(jié)合目前公路建設(shè)的用土檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)分析，目前常用物理性能和力學(xué)性能檢測(cè)的方法來(lái)做路基用土的試驗(yàn)[1]。其中物理試驗(yàn)應(yīng)包括水和顆粒密度的數(shù)據(jù)；機(jī)械性能試驗(yàn)應(yīng)包括復(fù)雜程度和承載力等數(shù)據(jù)。因此為保障檢測(cè)的效果和準(zhǔn)確度，需結(jié)合一定的流程來(lái)實(shí)施，本次工程路基用土檢測(cè)的流程為：測(cè)量放樣-清表工作（測(cè)量、試驗(yàn)后監(jiān)理確定）-填前碾壓-壓實(shí)度檢測(cè)（合格后）-試驗(yàn)段上土（檢查厚度監(jiān)理確定）-整平碾壓-壓實(shí)度檢測(cè)（合格后）-路基填筑-邊坡修整（排水處理）-下一層施工。

2.2 土體的試驗(yàn)檢測(cè)

（1）篩分。篩分的主要目的在于，根據(jù)粒子群所帶有的比重、磁性等差異，實(shí)現(xiàn)科學(xué)分類。隨后結(jié)合需求利用不同篩孔的篩子來(lái)分離固體物料的大小顆粒。在具體篩分期間，主要是以篩分和粉碎結(jié)合的方式進(jìn)行，這種做法的目的在于能夠保持顆粒在粉碎之后保持一致的大小[2]。在粉碎之后稱取所需要的試樣樣本，先將樣本通過(guò)2mm 篩孔，再根據(jù)超出2mm 直徑的顆粒根據(jù)大小順序依次篩選，此時(shí)使用粗篩孔進(jìn)行篩選，注意對(duì)篩上土進(jìn)行稱量。而在此過(guò)程中，由于2mm 直徑的顆粒數(shù)量多，因此可利用“四分法”平均以100 到800g 的重量將其平均分開(kāi)，再依次經(jīng)過(guò)篩孔進(jìn)行篩分，同時(shí)需使用搖篩機(jī)振搖均勻，持續(xù)振搖10 到15 分鐘，隨后將篩子在白紙上輕輕叩擊，將白紙上被篩子漏下的土再放到下一級(jí)篩中進(jìn)行篩分。在此過(guò)程中需要注意的是，在單位時(shí)間內(nèi)，篩下的顆粒數(shù)量需保持在剩余數(shù)量的1%左右，如果總量小于試樣的10%，那么則不需要再去使用細(xì)篩來(lái)對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。

（2）標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)。在實(shí)際施工作業(yè)期間，如果施工需要對(duì)土體進(jìn)行回填，則需保障回填土的密實(shí)度、最大干密度和最佳含水率的確定。一般回填土的密實(shí)度需要在95%以上，以分層回填分層壓實(shí)的方式進(jìn)行。并且需要測(cè)量回填之前土樣狀態(tài)，測(cè)量其各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值[3]。試驗(yàn)過(guò)程采取擊實(shí)方式進(jìn)行，常見(jiàn)包含輕、重兩種，輕型擊實(shí)試驗(yàn)用于粘性土施工作業(yè)中，且其粒徑不能超過(guò)5mm，在單位體積上，擊實(shí)所做的功為592.2kJ/m3；而重型擊實(shí)的土體粒徑一般不能超出20mm，所在單位體積上做的功為2684.9kJ/m3。

3 公路路面基層材料檢測(cè)

本次公路工程的路面基層材料以瀝青混合料為主，而瀝青混合料最為關(guān)鍵的檢測(cè)內(nèi)容為凍融性能的檢測(cè)。在凍融之后，瀝青混合料內(nèi)部的空隙會(huì)增加，導(dǎo)致其體積增大，承載力隨之下降，最終造成整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。所以在整個(gè)公路瀝青路面的瀝青混合料凍融試驗(yàn)進(jìn)行期間，其對(duì)于整個(gè)公路的設(shè)計(jì)質(zhì)量和使用壽命提升有著積極的意義。

3.1 確定試驗(yàn)方法

本次工程試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的凍融循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)溫度為-20℃，需要在真空飽水24 個(gè)小時(shí)后實(shí)施，以20 個(gè)小時(shí)的時(shí)間作為一個(gè)凍融循環(huán)，采取擊實(shí)與旋轉(zhuǎn)壓成型兩種方式。試驗(yàn)和設(shè)備包含旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀、MTS 系統(tǒng)、凍融循環(huán)室和真空飽水箱。

在開(kāi)始試驗(yàn)之前，需要將試件進(jìn)行真空飽水操作，在飽水24 小時(shí)之后，再實(shí)施凍融，凍的方式主要包含在水中凍和空氣中凍兩種形式。本研究采取兩種瀝青混合料進(jìn)行凍融試驗(yàn)循環(huán)操作，隨后取其劈裂試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)分析，在飽水24小時(shí)后，水中凍的劈裂響度和飽水24小時(shí)以后空氣中凍的結(jié)果相差并不明顯。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）本次選擇AC-16 和AM-16 兩種瀝青混合料進(jìn)行劈裂強(qiáng)度的變化研究，在試驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，兩者凍融后的殘留穩(wěn)定度與強(qiáng)度都會(huì)隨著凍融的循環(huán)次數(shù)增加而降低，且在凍融次數(shù)相同的條件下，AM 凍融后的強(qiáng)度要低于AC凍融后的強(qiáng)度，但是在凍融10次以后兩種混合料的殘留劈裂強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定。

（2）在凍融10 次之后，混合料的強(qiáng)度損失較大，基本都達(dá)到40%左右。綜合比較，在擊實(shí)實(shí)驗(yàn)中，瀝青混合料的擊實(shí)75 次殘留的強(qiáng)度比要相較于50 次擊實(shí)的殘留強(qiáng)度比高，其平均空隙率相比較小，說(shuō)明在實(shí)際施工作業(yè)期間，保證一定的壓實(shí)度可提升混合料的抗凍性。

（3）隨著凍融次數(shù)的增加和空隙率的增加，混合料的冰凍耐久性呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，并且當(dāng)達(dá)到10次凍融之后，不同的孔隙率混合料其劈裂強(qiáng)度損失均達(dá)到35%；在5 次凍融之后，大孔隙的混合料強(qiáng)度下降的趨勢(shì)相比于小孔隙的混合料強(qiáng)度下降趨勢(shì)小，這樣的反?，F(xiàn)象可能與所選擇的混合料材料有關(guān)。主要是因?yàn)锳C-16 是普通的基質(zhì)瀝青，因此大孔隙的混合料表現(xiàn)為良好的穩(wěn)定性。

（4）飽水率的影響。飽水率的大小也表示混合料中含水量的多少。當(dāng)混合料中的含水量過(guò)多，水在冰凍或者是高溫時(shí)期的膨脹，當(dāng)其孔隙的體積再也容納不下這些水量之后，其整體結(jié)構(gòu)就將遭到破壞?，F(xiàn)有的試驗(yàn)表示，混合料的飽水率過(guò)小損害并不明顯，因此其范圍應(yīng)當(dāng)在450%-100%之間。采取AC16混合料，瀝青選擇110#基質(zhì)瀝青，利用擊實(shí)法成型后，得到具體的試驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到劈裂強(qiáng)度比的關(guān)系圖。

由劈裂強(qiáng)度比關(guān)系圖可以得出，飽水率在不斷增加的基礎(chǔ)上，試件殘留劈裂強(qiáng)度要逐漸減小，且飽水率在500%-70%的范圍內(nèi)其劈裂比值變化程度較小，由此也可認(rèn)為該范圍內(nèi)試件的殘留劈裂強(qiáng)度比不因飽水率的不同而存在差異。飽水率大于90%后，其殘留劈裂強(qiáng)度比和飽水率50%-70%時(shí)相比降低了30%-40%，只有原來(lái)強(qiáng)度的一半左右。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)公路工程的路基用土和基層材料進(jìn)行試驗(yàn)和檢測(cè)期間，需結(jié)合工程特點(diǎn)和設(shè)計(jì)規(guī)范制定試驗(yàn)方案，保障試驗(yàn)結(jié)果滿足工程需求與安全性要求后方可實(shí)施施工作業(yè)。