公路路基工程的試驗檢測要點及注意事項研究

劉冠鵬

（廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

1 公路路基工程灌砂法試驗檢測

1.1 試驗檢測要點

灌砂法具有原理簡單、操作簡單，測定值精確等優(yōu)點，在公路路基工程試驗檢測中有廣泛應(yīng)用。灌砂法檢測路基壓實度的原理是：用均勻顆粒的砂置換試洞的體積。檢測時，利用粒徑為0.3～0.6mm 或0.25～0.5mm 干凈的均勻砂，將之從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，按其單位質(zhì)量不變的原理來測量試洞的容積，并根據(jù)集料的含水量推算出試樣的實測干密度[1]。

用灌砂法試驗檢測公路路基時，需要用到灌砂筒、標(biāo)定罐（也叫金屬標(biāo)準(zhǔn)罐）電子秤、塑料袋、灌砂專用砂、鋼直尺、錘子、勺子、鑿子、冰鏟、毛刷、篩網(wǎng)等工具。試驗前，需準(zhǔn)備好以上工具與材料，并進(jìn)行檢查，確保各項工具與材料滿足試驗要求。

利用灌砂筒進(jìn)行現(xiàn)場砂密度試驗時，先在灌砂筒筒口高度，向灌砂筒內(nèi)裝填砂，砂裝填至距離筒頂15mm 左右的位置。填砂結(jié)束后，用專用儀器稱量筒內(nèi)砂的質(zhì)量（精確至1g），以后每次標(biāo)定及試驗都維持裝砂高度與質(zhì)量不變。

打開灌砂筒開關(guān)，使灌砂筒筒底流砂孔對準(zhǔn)圓錐形漏斗上端開口圓孔與開關(guān)鐵板中心圓孔，打開開關(guān)后讓砂自由流出，控制流出砂的體積，使流出砂的體積等于標(biāo)定罐的容積，之后關(guān)閉開關(guān)。開關(guān)關(guān)閉后，將灌砂筒輕移至玻璃板，在移動的過程中要保持灌砂筒穩(wěn)定，避免筒內(nèi)砂大幅度流動。灌砂筒移動到玻璃板上后，打開開關(guān)，使砂流出，筒內(nèi)不再有砂流出時，關(guān)閉開關(guān)，輕輕移走灌砂筒。檢測人員收集與計量留在玻璃板上的砂，得到的數(shù)值就是位于灌砂筒下部的圓錐體的容積[2]。

標(biāo)準(zhǔn)砂密度試驗。稱取砂并將其裝入灌砂筒內(nèi)，輕移灌砂筒將其放置到標(biāo)定罐上。灌砂筒到位后，打開開關(guān)讓筒內(nèi)的砂流出，直至筒內(nèi)不再有砂流出時，關(guān)閉開關(guān)，從標(biāo)定罐上取下灌砂筒并稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量（精確到1g）。進(jìn)行此項操作時需注意，在灌砂筒開關(guān)打開砂往外流的過程中，不能觸碰灌砂筒。

現(xiàn)場土密度試驗。根據(jù)工程具體情況，選定試驗地點。然后在試驗地點內(nèi)，選擇一塊平坦表面（面積要大于基板面積），將表面的浮土、垃圾等清掃干凈。于平坦表面上平穩(wěn)放置基板，放置時如果目測表面粗糙度較大，需于基板中間放置灌砂筒（筒內(nèi)盛有砂）。平穩(wěn)放置后，打開灌砂筒，讓砂流入基板中孔，直至儲砂筒內(nèi)的砂不再下流，將開關(guān)關(guān)閉，取下灌砂并稱量筒內(nèi)砂的質(zhì)量。掌握砂的質(zhì)量后，開始鑿洞，鑿洞過程中用塑料袋及時收集鑿出的材料，防止材料水分蒸發(fā)，或者是在現(xiàn)場準(zhǔn)備大號試驗盆，將鑿出的材料及時放置盆內(nèi)。待試洞深度與測定層厚度相等時停止鑿洞，取出洞內(nèi)的所有材料，分幾次稱量材料質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g。于試坑上安放基板，于基板中間放置灌砂筒，調(diào)整灌砂筒位置，使灌砂筒下口與基板中孔、試洞對準(zhǔn)，然后打開灌砂筒開關(guān)，讓砂流入試坑，灌砂筒內(nèi)不再有砂流出時關(guān)閉開關(guān)，移走灌砂筒，稱量剩余砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g[3]。

1.2 注意事項

1.2.1 測定點數(shù)目的確定

用灌砂法檢測路基壓實度時，要結(jié)合路基實際情況，科學(xué)確定檢測點數(shù)目。路基施工期間，每結(jié)束一層壓實施工，都需開展一次自檢，自檢頻率根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范確定。

1.2.2 試坑地址的選擇

用灌砂法檢測路基時，要盡可能將試坑選擇在平坦的地表區(qū)域。如果地表不平整，可能導(dǎo)致檢測結(jié)果偏差或失真。在選擇試坑時，應(yīng)先在地表上放置基板，測定一次粗糙表面消耗的量砂，根據(jù)測定結(jié)果掌握地表的平整度，并據(jù)此選擇合適的試坑地址。檢測時，要對單薄點進(jìn)行重點檢測。結(jié)合實踐經(jīng)驗可知，受工程結(jié)構(gòu)特性及施工工藝等因素影響，公路路基中間部位的壓實度往往高于兩側(cè)邊沿的壓實度，因此在檢測試驗時必須對路基邊部做重點檢測。

1.2.3 試坑深度的確定

試坑深度同樣依據(jù)技術(shù)規(guī)范與工程實際情況合理確定。我國《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450—2019）要求，試坑深度應(yīng)等于測定層深度。進(jìn)行現(xiàn)場試驗時，必須對路基測定層深度進(jìn)行科學(xué)測量與精密計算，確保數(shù)值準(zhǔn)確。同時，施工期間，需要控制好挖坑深度。如果挖坑深度不足，會導(dǎo)致測定結(jié)果出現(xiàn)偏差，最終的試驗檢測結(jié)果無法反映出公路路基的實際壓實情況。

1.2.4 試坑形狀的選擇

試坑形狀以圓柱體為宜，坑洞周壁應(yīng)當(dāng)豎直?？佣吹闹睆匠叽缫诤侠矸秶鷥?nèi)，否則會影響路基試驗結(jié)果[4]。

1.2.5 試驗質(zhì)量的管理

第一，應(yīng)用灌砂法試驗檢測公路路基工程時，要完善路基工程試驗檢測人員隊伍，提高檢測隊伍的工作能力與業(yè)務(wù)水平，為各項檢測工作的開展打好基礎(chǔ)。相關(guān)單位應(yīng)挑選有資質(zhì)、有能力、有經(jīng)驗、有責(zé)任心的專業(yè)人員開展路基工程試驗檢測工作，并加強對檢測人員的教育培訓(xùn)，強化其責(zé)任意識，提高其能力素質(zhì)，為公路路基工程試驗檢測工作的開展打好基礎(chǔ)。

第二，做好對儀器設(shè)備的運維管理。根據(jù)類型、用途、結(jié)構(gòu)及操作與保養(yǎng)要求等，針對公路路基工程試驗檢測作業(yè)中用到的各儀器設(shè)備，建立科學(xué)完善的管理體系，制訂詳細(xì)全面的管理細(xì)則，安排專業(yè)人員對各類儀器設(shè)備隨用隨管理。施工前需要進(jìn)行儀器設(shè)備性能檢測，確保各類儀器設(shè)備狀態(tài)正常，確保施工順利進(jìn)行。

第三，需要加強對公路路基工程試驗檢測過程的監(jiān)督與管理。在開展灌砂法檢測之前，應(yīng)根據(jù)公路工程的具體情況制訂詳細(xì)的檢測方案，確定檢測目標(biāo)及灌砂法檢測流程等。在檢測過程中，嚴(yán)格要求檢測人員按照既定方案與設(shè)計規(guī)范開展各項檢測操作，嚴(yán)禁出現(xiàn)不規(guī)范的操作行為。若是發(fā)現(xiàn)不規(guī)范的檢測行為，應(yīng)及時叫停，并對已得到的檢測結(jié)果進(jìn)行檢查，必要時重新開展檢測，以確保檢測結(jié)果客觀真實、詳細(xì)全面，能夠真實反映公路的狀況。

第四，不定期檢測標(biāo)準(zhǔn)砂的密度。標(biāo)準(zhǔn)砂一般會重復(fù)使用，在重復(fù)使用過程中，標(biāo)準(zhǔn)砂的密度會發(fā)生變化。同時，在具體檢測實踐中，檢測人員的操作方法也會使標(biāo)準(zhǔn)砂的密度發(fā)生變化。因此，為保證檢測質(zhì)量，需根據(jù)實際情況對標(biāo)準(zhǔn)砂的密度進(jìn)行不定期檢測。

第五，選擇合適的檢測時間。風(fēng)速、大氣壓強、空氣密度、濕度等都會對路基檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。因此在檢測時應(yīng)對外部環(huán)境加以關(guān)注，選擇合適的檢測時間，確保檢測現(xiàn)場的風(fēng)速、大氣壓強、濕度、空氣密度等符合國標(biāo)規(guī)范。

2 公路路基工程無損檢測技術(shù)

2.1 試驗檢測要點

無損檢測技術(shù)能夠在不損壞公路的情況下，探測到公路質(zhì)量信息，為公路的施工與管理提供參考依據(jù)[5]。目前，無損檢測技術(shù)在公路路基工程試驗檢測中有重要意義。在公路路基工程試驗檢測中，有多種無損檢測技術(shù)，如射線檢測、磁粉檢測、超聲檢測等，這里主要介紹瑞雷波法在公路路基工程試驗檢測中的應(yīng)用。

假設(shè)某公路全長2030m，運行了相當(dāng)長時間后，公路的服務(wù)能力下降，因此需要對其進(jìn)行改擴建。公路原路基寬度為28m，采用的改擴建方式是在原路基雙側(cè)拼寬，路基拼寬改造后，寬度達(dá)到了42m。在該公路工程施工過程中，采用了瑞雷波法進(jìn)行路基試驗檢測。

瑞雷波法主要分為瞬時法和穩(wěn)定法兩種。瞬時法的特點是激發(fā)源種類多，自由跌落的重物、重錘以及炸藥等都可以是激發(fā)源。瞬時瑞雷波的振源持續(xù)時間短、有瞬時性；穩(wěn)定法的特點是激發(fā)源相對穩(wěn)定，通常是一個具有一定頻率的電磁激振器。穩(wěn)定法在檢測過程中會有持續(xù)的振動現(xiàn)象。與瞬時法相比，穩(wěn)定法的檢測成本較高、檢測速度較慢，需要依靠一些相對復(fù)雜的設(shè)備，因此不太適用于公路路基工程檢測。該工程采用瞬時法進(jìn)行路基檢測。

應(yīng)用瑞雷波法檢測時，主要借助檢波器，檢波器可以分為單通道檢波器和多通道檢波器兩種。研究與實踐表明，單通道檢波器的局限性較大，如無法采集過多的信號、檢測結(jié)果精度不高等，不太適合用于公路路基工程檢測。該工程采用多通道檢波器進(jìn)行檢測[6]。瑞雷波測試原理如圖1 所示。

圖1 瑞雷波測試原理

應(yīng)用瑞雷波法檢測時，首先對工程情況進(jìn)行調(diào)查分析。根據(jù)公路工程現(xiàn)場的施工情況，在施工區(qū)域選出幾個檢測區(qū)域，并在檢測區(qū)域內(nèi)合理布設(shè)檢測點，各檢測點要有代表性，檢測點之間的距離也要適當(dāng)。測點布設(shè)結(jié)束后，準(zhǔn)備檢測設(shè)備。利用瑞雷波法檢測公路路基工程時，主要需要信號采集儀、探測器、計算機及相關(guān)軟件設(shè)備等。進(jìn)行檢測時，可以采用以下幾種振源激發(fā)方式：炸藥振源、自由落體振源和錘擊振源。為確保檢測速度及檢測人員與公路路基工程的安全，普遍采用錘擊振動源。

該工程采用適當(dāng)質(zhì)量的長柄鐵錘作為激發(fā)振源。檢測時，將鐵錘與觸發(fā)傳感器用透明膠帶黏合，確保收集到的信號完整詳細(xì)。研究表明，錘重越大，錘子與鋼墊的接觸面積越大，接觸面的剛度越小。因此，在具體的檢測工作中，可以根據(jù)實際檢測要求，通過調(diào)節(jié)鋼墊的方式獲得理想的接觸面剛度。檢測時，墊塊需與土面穩(wěn)定接觸，探測器對瑞雷波的采集效果也與墊塊面積密切相關(guān)，為獲取良好的信號采集效果，應(yīng)避免墊塊面積過大。在檢測過程中，可以用表面波分析軟件SWCT（武漢巖土星）對采集到的信號進(jìn)行分析處理，以獲得精確的檢測結(jié)果[7]。

瑞雷波檢測按照以下流程進(jìn)行：根據(jù)現(xiàn)場測試區(qū)域選定測點—設(shè)置測試參數(shù)—安插探頭、連接電纜線—開展一致性檢驗—進(jìn)行錘擊測試并記錄數(shù)據(jù)—檢測信號質(zhì)量（若信號質(zhì)量出現(xiàn)問題，重新設(shè)置參數(shù)，信號質(zhì)量正常則繼續(xù)下一點測試）。為取得好的效果，應(yīng)提前根據(jù)公路路基工程情況制訂詳細(xì)的檢測方案，明確檢測目標(biāo)及流程。測過程中，嚴(yán)格要求操作人員按既定方案和規(guī)范進(jìn)行操作。同時，需重視數(shù)據(jù)采集與處理工作，確保數(shù)據(jù)完整、真實、有應(yīng)用價值。

2.2 注意事項

第一，在路基工程試驗檢測中，未充分了解檢測方法、設(shè)備選擇不當(dāng)?shù)?，會影響試驗檢測結(jié)果。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實際的試驗檢測任務(wù)中，常出現(xiàn)儀器設(shè)備型號與實際情況不符、試驗檢測方式不合理等問題，影響公路路基工程試驗檢測結(jié)果。因此，在公路路基工程試驗檢測過程中，操作人員應(yīng)根據(jù)檢測點位置、檢測環(huán)境、質(zhì)量要求等，設(shè)計科學(xué)合理的試驗檢測方案，選擇適宜的技術(shù)，提高試驗檢測質(zhì)量。

第二，在路基工程試驗檢測過程中，應(yīng)加強對相關(guān)操作人員的教育與管理。檢測人員要正確理解工作內(nèi)容和要求，學(xué)習(xí)技術(shù)操作規(guī)程，學(xué)習(xí)公路路基工程試驗檢測的操作流程和注意事項，提高檢測人員的責(zé)任心和綜合素質(zhì)。同時，加強對各檢測人員的監(jiān)督管理，對違規(guī)操作人員及時教育批評，并采取補救措施，避免影響公路路基工程試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[8]。

第三，為提升公路路基工程試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)建立儀器設(shè)備管理制度，采用科學(xué)合理方法，加強對儀器設(shè)備的檢測管理，將設(shè)備對試驗檢測結(jié)果的影響降到最低。在正式進(jìn)行試驗檢測前詳細(xì)檢查設(shè)備，確保無質(zhì)量問題；在檢測過程中正確操作設(shè)備以防影響檢測結(jié)果；每次試驗檢測結(jié)束后檢查、維護(hù)設(shè)備，方便下次使用；對在檢測中出現(xiàn)故障的儀器設(shè)備做好記錄，并及時上報處理。

3 結(jié)語

綜上所述，公路路基工程試驗檢測是一項較為復(fù)雜的工作，對技術(shù)、人員、儀器設(shè)備等方面有較高的要求。為保證公路路基工程試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)公路路基工程的實際情況，合理選擇檢測技術(shù)，科學(xué)制訂檢測方案，加強對技術(shù)、人員、儀器設(shè)備的管理，確保公路路基工程試驗檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，為工程開展提供參考。