公路路基路面的試驗檢測技術(shù)研究與應(yīng)用

張國花

摘 要：公路路基路面標(biāo)準(zhǔn)是保證汽車行車安全的基本保證，在公路工程建設(shè)中，必須嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，選用適當(dāng)?shù)臋z測技術(shù)檢測路基路面，指導(dǎo)公路工程的建設(shè)，使公路工程的整體質(zhì)量得到最大化的提高。文章介紹了第六師S303～奇臺三分場公路為二級公路路基路面中試驗檢測技術(shù)中有關(guān)壓實度、彎沉度和平整度的內(nèi)容，對公路路基路面試驗檢測技術(shù)的實施措施做了初步總結(jié)。

關(guān)鍵詞：公路 路基路面 試驗 檢測技術(shù)

1 工程概況

第六師S303至奇臺三分場是一條二級公路，設(shè)計時速80 km/h，線路全長35.347 km，分兩個合同路段，一是K0+000～K17+286.83（斷裂的K17+286.283～K13+400.00，長的3886.83 m），二是K13+400～K31+460，長的18.06 km，三是K13+400～K31+460 km。路基寬12米，路面寬2×3.75米，兩邊分別設(shè)置1.5米的硬路肩和0.75米的土路肩，路面和硬路肩路拱的橫向坡度為雙向1.5%，土路肩路拱為2.5%，路基斜坡為1：1.5。鋪面的構(gòu)造形式為：5厘米的中顆粒瀝青砼+25厘米的水泥穩(wěn)定砂礫基層+20厘米的級配砂卵石底基層。

2 公路路基路面的試驗檢測技術(shù)方法

2.1 路基路面壓實度灌砂法檢測

采用注沙的方法，能對路基路面的壓實度進(jìn)行專門的檢測，現(xiàn)場取樣稱重，用標(biāo)準(zhǔn)砂與試樣土體的重量之比，即為試樣的密實度，以此來體現(xiàn)路基的壓實度。注沙方法的技術(shù)簡單，不會受到外部影響，而且測量值的起伏也很小，測量值的精度很高，但是檢測的測量過程中，測量值的測量必須仔細(xì)。注沙檢測點的數(shù)量，按公路施工質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)中要求，以每200米為一次壓實層試點2個為原則，檢測點必須是平坦的，如有必要，可以在一定范圍內(nèi)添加檢測點，檢測點為隨機選擇。測試坑的深度應(yīng)該與測試土層的厚度相等，但是下面的土體不能混在測試土層中，否則將會對壓實度造成影響。

2.2 路基、路面回彈彎沉檢測法

2.2.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法測量路基路面回彈彎沉，主要采用標(biāo)準(zhǔn)型試驗車加載路基路面，用百分表法測量貝克曼梁受載時的變形量，從而得到路基路面回彈彎沉。貝克曼梁法測量路基路面的回彈彎沉值，具有測量方法簡便、測量方法簡便等優(yōu)點。進(jìn)行檢測時，停車后，將貝克曼梁與車輛同向地插進(jìn)車輛后輪間隙，梁臂不能接觸輪胎，將貝克曼梁探頭放在測點處（車輪間隙正中3-5cm），將百分表固定在貝克曼梁測量柱上，當(dāng)車輛行駛至彎沉作用半徑（大于3米）時，讀出百分表的最大讀數(shù)，根據(jù)初、終讀數(shù)，求出路基路面回彈彎沉數(shù)值。在對貝克曼梁進(jìn)行有限元分析時，應(yīng)特別重視對支座的變形和溫度的影響。公路路基路面彎沉量為貝克曼梁法測定的靜彎沉，它是在試驗車輛的充氣壓力、軸重和輪胎接地面積均滿足規(guī)范要求的情況下測定的。依據(jù)檢測中的資料，按有關(guān)規(guī)范，對評價段的彎沉平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和典型彎沉進(jìn)行了計算。

2.2.2 自動彎沉儀法

自動彎沉儀檢測方法是在貝克曼梁原理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對檢測的連續(xù)測量，且具有更高的工作效率，尤其是對高速公路公路驗收和檢測的養(yǎng)護(hù)起著重要的作用。該方法的工作原理和貝克曼梁的工作原理一樣，均采用了簡易的連桿機構(gòu)。在檢測一條道路上，自動彎沉測量車會以固定的速度前進(jìn)，測量車會把一根彎沉測量梁放在車身的前面，然后把它支撐在地上，讓它不會移動，然后把它拉起來，以兩個車速把它拉到下一個測點處，這樣就可以重復(fù)測量了。將檢測中的彎沉量經(jīng)計算機處理后，可以得到相應(yīng)的統(tǒng)計計算結(jié)果。自動彎沉儀具有對節(jié)點數(shù)據(jù)和彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行智能采集的能力，并將數(shù)據(jù)以文字的形式保存到系統(tǒng)中，然后將數(shù)據(jù)輸入到微機控制裝置。當(dāng)你將相應(yīng)的指令輸入到系統(tǒng)中時，就會出現(xiàn)一張由距離，溫度，峰值等組成的條形圖。此外，還可以通過系統(tǒng)給出的有關(guān)數(shù)據(jù)，來計算出不同的曲率半徑值，并計算出測量值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等。

2.2.3 落錘式彎沉儀法

落錘型彎沉測試儀（FWD）是一種能夠在車輛荷載作用下進(jìn)行彎沉測量的儀器，具有快速、準(zhǔn)確的特點。其工作原理為：將測量車輛行駛至測量現(xiàn)場，在電腦的控制下，利用液壓系統(tǒng)，驅(qū)動測量設(shè)備，將一定量的重物從某一特定的位置上自由落下，對承重板施加的沖擊力，將其傳給路面，引起路面的彎曲，在距測量點的不同位置安裝有檢測結(jié)構(gòu)層面形變傳感器，采集數(shù)據(jù)后，將該數(shù)據(jù)錄入電腦，獲得路面測量點彎曲。彎曲下沉檢測設(shè)備的工作模式是在電腦的控制下進(jìn)行自動測量，全部的測量資料可以顯示或輸出；能輸出荷載、彎沉量、路表溫度和測點距等參數(shù)；可以輸出彎沉的平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，變異系數(shù)和典型彎沉。需要指出的是，用落錘型彎沉計測量得到的是動總彎沉，而用Berkman梁測量得到的是靜回彈曲線。將試驗與落錘型彎沉儀測得的彎沉數(shù)值轉(zhuǎn)換成貝克曼梁靜回彈彎沉數(shù)值，可以得出二者的相關(guān)性。采用落錘彎沉儀測得的彎沉資料，按照彈性分層理論中的公式及程序，采用計算機對路面每一層的材料進(jìn)行反演。

2.3 路基路面平整度檢測

2.3.1 3m直尺檢測法

該方法可用于路基路面壓實機上每一層的平整，在檢測路面鋪筑期間，采用單尺法，檢測點應(yīng)選擇在接頭部位，其他條件下采用10米法進(jìn)行檢測。選擇試驗地點，除非有特別要求，否則應(yīng)該在行駛道路的一邊的輪胎痕跡處進(jìn)行持續(xù)試驗。在路面上發(fā)現(xiàn)有車轍的情況下，將車轍的中部作為試驗點。清理路面試驗點周圍的碎石，雜物等。

2.3.2 連續(xù)式平整度儀檢測法

連續(xù)式平整度儀的基本構(gòu)造是：中部為3 m長的基架，其作用僅在于可隨意折疊和縮小；兩端有兩組輥輪，一組四個，輥輪與輥輪的間距通常為3 m。在基礎(chǔ)框架的中間位置，設(shè)置了一個測量輪、一個距離傳感器和一個位移傳感器，測量輪上安裝了一個可以自動收集位移信息的傳感器，牽引平面度儀的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是一致的，最好是5公里/小時，測量的間隔應(yīng)該是10厘米，每個測量段的長度應(yīng)該是100米，但是這種方法并不適合在坑槽多，破損嚴(yán)重的路面上使用。一般情況下，根據(jù)檢測的結(jié)果，可以判斷出這條路的平整程度。

3 公路路基路面試驗檢測技術(shù)的實踐應(yīng)用

3.1 在測定瀝青材料中的應(yīng)用

在對瀝青原料進(jìn)行檢測的過程中，檢測的范圍應(yīng)能很好地涵蓋瀝青本身的原料，以及建筑所需的混合原料。有關(guān)技術(shù)人員要從軟化度、壓入度、延展性和動態(tài)粘性等多個角度來全面仔細(xì)地進(jìn)行檢測。其中，試驗檢測要求粗骨料具有較好的吸水性，同時，粗骨料的硬度、針狀物的含量、含泥量、密度都要達(dá)到相應(yīng)的要求。要對其使用年限、亞甲藍(lán)值等有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行控制，并按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。在對其進(jìn)行試驗時，技術(shù)員可以參照馬歇爾的實驗，根據(jù)他的實驗原則判斷該材料能否達(dá)到應(yīng)用要求。但是，試驗的內(nèi)容要擴展到實際應(yīng)用中，對車輛的流量和穩(wěn)定性進(jìn)行測試，從而綜合檢驗瀝青材料的性能。

3.2 在測定路基路面壓實中的應(yīng)用

經(jīng)實地考察，確定了七師青北線第6標(biāo)段K0+340和K0+780兩個自然砂礫土模測點：1#和2#測點分別為1#和2#。1#和2#由于已經(jīng)提前完成了壓制，在自然沉降過程中，基本上保持了干燥，這兩個區(qū)域的干密度和水分都是在試驗區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出來的；根據(jù)路基在施工過程中噴灑后，土體的含水量會增加的特性，選取了3#和4#兩個測量點進(jìn)行測量。與之相似，在六師縣新湖農(nóng)場至147團(tuán)公路上，選取了兩個處于正常壓實條件下的1#和3#，2#為普通壓實條件下的2#和4#，4#為施工后的濕潤條件下的2#和4#。對自然碎石土模測點采用注砂方法進(jìn)行密實度測定，對含水量大于10%的風(fēng)積沙進(jìn)行小圓盤切割，對土壤的含水量采用乙醇焚燒方法進(jìn)行測定。對自然砂的密度和含水量進(jìn)行了試驗，并對風(fēng)成砂進(jìn)行了試驗。自然砂的最大干密度是2.24克/立方厘米，而最優(yōu)的含水量是5.4%。風(fēng)積沙在室內(nèi)擊實實驗中，最大干密度為1.73，最優(yōu)含水量為13.6%，但仍有部分測點壓實超百，針對影響新湖-147區(qū)風(fēng)積沙細(xì)顆粒含量低于10%這一影響因素，并通過對室內(nèi)實驗結(jié)果的對比，提出了采用室內(nèi)振搗方法進(jìn)行致密處理的方法，該方法在室內(nèi)實測結(jié)果為1.79 g/cm3。

3.3 在測定平整度中的應(yīng)用

在路面的檢測這一環(huán)節(jié)中，首先要能對整個道路表面的起伏情況進(jìn)行檢測，此外，由于各種結(jié)構(gòu)的影響是有很大差別的，所以在試驗階段要能很好地控制好，技術(shù)人員還能對其進(jìn)行更深層次的結(jié)構(gòu)和平整度的分析。路面的平坦度，在公路正式啟用后，將會影響到汽車的行駛質(zhì)量，以及駕駛員和乘客的舒適度和安全，因此，在進(jìn)行平坦度檢測時，必須要盡可能的對路面的狀況做一個準(zhǔn)確而全面的試驗。常用的測試方法，就是用三米長的尺子來測試，這樣才能更好的確定路面的平整程度。為了對檢測的平整度進(jìn)行高效的檢測，有關(guān)技術(shù)人員也可以使用水平儀器進(jìn)行試驗，從多個角度，對路面公路的狀況進(jìn)行檢測。而在檢測的時候，更多的是一種車載積算儀，它和連續(xù)積算儀一樣，具有更高的工作效率，而且檢測的結(jié)果更加科學(xué)，更加精確。

3.4 在測定路基路面回彈模量中的應(yīng)用

按照J(rèn)TGF80/1-2004 《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，對水泥穩(wěn)定土路基底進(jìn)行了檢測，主要檢測了壓實度、強度、厚度、平整度等，但未檢測出回彈彎沉。另一方面是因為在同等荷載下，混凝土路面的回彈系數(shù)一般都比較大，一般在1200-1500 MPa時，混凝土路面的回彈系數(shù)都比較小。對于具有彈性分層結(jié)構(gòu)的基層，考慮到基層具有一定的回彈彎沉，因此，通過彎沉的快速測試，試圖對CTWD-10T用于水泥穩(wěn)定碎石基層的適用性和可靠性進(jìn)行檢驗。八月上旬，第六師S303～齊臺三分段公路已完成了水泥穩(wěn)定碎石路面的施工，并對水泥摻量進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，采用的水泥摻量為4%，符合設(shè)計要求；表4和表5給出了骨料的級配數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)骨料的總重為56%，骨料的粒度為4.75-31.5毫米，其中以碎礫為主，而從 CBR和壓縮數(shù)值來看，骨料的強度和壓縮特性都很好。第六師S303至齊臺三分線路段，以K18+020至K17+040為斷面，采用貝克曼梁法和CTWD-10T法進(jìn)行彎沉測定，并與常規(guī)測定進(jìn)行比較。在水泥穩(wěn)定碎石基礎(chǔ)上，一共進(jìn)行了50個測點的測量，每一個測點都用油漆作了標(biāo)注，如圖1所示，貝克曼梁和CTWD-10T按照測點標(biāo)注的先后順序進(jìn)行了彎沉的測量。

4 結(jié)語

隨著公路項目在中國快速發(fā)展，必須加大公路項目路基表面試驗檢測的力度，以確保公路項目的質(zhì)量。高質(zhì)量的路基試驗檢測技術(shù)是公路行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也是關(guān)系到國家安全、經(jīng)濟和社會穩(wěn)定的關(guān)鍵。在實際的施工過程中，必須要對檢測技術(shù)進(jìn)行有效的改進(jìn)，以提高我國的公路施工質(zhì)量，最大限度的滿足人民的出行需要，給人民提供安全舒適的出行環(huán)境。

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