宕渣路基壓實度及不均勻性影響的模型試驗研究

摘 要：通過室內模型試驗，模擬宕渣路基不同壓實度及存在不均勻松散體條件下對路基路面回彈模量的影響，結果表明路基厚度和壓實度對路基回彈模量及力在路基當中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實度越大，路基回彈模量越大，不均勻松散體的存在對路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

關鍵詞：宕渣；不均勻；回彈模量；模型試驗

引言

浙江省多山的地理特點決定了公路建設當中大量的應用了宕渣（即開采石料及殘余石渣廢料，工程上定義為經開采并符合路基填筑要求的自然土石混合材料）作為路基填筑材料，宕渣具有來源廣、易于開采加工、價格低廉、節省征地等特點[1-3]。

文章通過室內模型試驗，模擬宕渣路基不同壓實度及存在不均勻松散體條件下對路基路面回彈模量的影響，并且對土基表面的壓力變化進行研究。以分析探討控制宕渣路基施工質量的重要性。

1 試驗方案和方法

1.1 試驗場地、設備及傳感器布置

試驗場地設在室內，試驗采取1：1的足尺模型開展擬靜力模型試驗。

選取模型槽中間150cm×400cm的場地作為試驗區域。將該試驗區域向下挖50cm作為土基表面。

采用承載板法測試回彈模量的方式進行逐級加載，荷載板底面直徑30cm，加載范圍為0～53kN，利用土基頂面放置的土壓力盒測試土基頂面壓應力變化。土壓力盒為南京葛南實業有限公司生產的VWE-1型土壓力計。讀數采用南京葛南實業有限公司制造的VW-102A型振弦讀數儀。將試驗區域分為3塊，每塊的中心位置分別埋設1個土壓力盒，編號分別為土壓力盒1、土壓力盒2和土壓力盒3。

面層采用C20混凝土代替路面水穩層，采用與現場水穩層剛度等效的方法計算出混凝土厚度為20cm，長寬為100cm，在兩端設置吊環以使該路面變成一可移動面層，上部放置車轍板模擬瀝青面層。

1.2 試驗步驟

（1）試驗場地開挖完畢后，對土基進行回彈模量測試，測試方法為承載板法。測試2次取平均值作為土基回彈模量參考值。

（2）分3層對路基進行攤鋪，每層鋪完后均使用小型夯實機對場地進行夯實，對先前分好的3個區域進行不同程度的夯實：每一層攤鋪完成后，分別對區域1、區域2和區域3夯實12次、8次和4次，即使3個區域的壓實度不同，區域1到區域3壓實度逐漸減小。每層夯實完畢后，對3個區域進行回彈模量測試，同時測試土壓力盒壓力隨回彈模量測試加載變化情況。

（3）使用吊車梁分別將面層放置在不同的區域，然后在面層表面進行回彈模量測試，并且記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數變化情況。

（4）工況一模擬：在區域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去30*30*30cm3的路基后重新回填，使該區域的密實度低于周邊，即設置一塊松散體。先測試區域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩層及面層再測試三個區域的回彈模量，記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數變化情況。

（5）工況二模擬：在區域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去45*45*45cm3的路基后重新回填，使該區域的密實度低于周邊。先測試區域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩層及面層再測試三個區域的回彈模量，記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數變化情況。

2 試驗結果

2.1 路基施工模擬結果

每層路基施工完畢后，對3個區域的回彈模量進行測試，每層路基的回彈模量隨著夯實次數的增加而增加，并且路基厚度越大，回彈模量值越大。第一層夯實4次時的路基回彈模量值最小，為21.41MPa，最大為第三層夯實12次，達到41.38MPa。

對在回彈模量測試過程中的不同區域土壓力盒讀數變化進行記錄，根據公式計算得出各個土壓力盒在回彈模量測試過程中隨著加載的進行土壓力盒壓力變化。

在每層路基施工完成后的路基頂面土壓力盒壓力變化都有一個同樣的規律，即區域3土基表面壓力增長幅度最大，區域2其次，區域1最小，并且第三層完成后，土基表面感應到路基表面傳遞過來的壓力最小，即路基越厚，壓實度越大，土基表面感應到路基表面傳遞過來的壓力越小。

2.2 面層施工及不均勻工況模擬結果

將面層加在路基表面3個區域后分別進行回彈模量測試，并且分兩次在區域2設置了松散體模擬路基不均勻性，松散體大小分別為30cm3（工況一）和45cm3（工況二），然后分別對區域2的路基路面進行回彈模量測試，測試結果如表1、表2所示。

從表中可以得出，初始情況下在3個區域的面層上進行回彈模量測試，回彈模量和路基回彈模量變化有同樣的規律，即路基夯擊次數越多，回彈模量越大。

由于在區域2的路基頂面設置了松散體，因此工況一、工況二和初始條件相比，區域2的回彈模量值明顯降低，并且區域1和區域3的回彈模量也有一定程度的降低，即松散體對周邊區域也有一定程度的影響，該不均勻條件下不均勻體對路基的影響范圍大于1.3m。區域2路基回彈模量降低13%，路面回彈模量降低30.1%。

由于是在區域2路基頂面設置的松散體，因此區域2土基表面土壓力盒受到壓力變化影響最大，而區域1和區域3影響不大。

3 結束語

文章通過室內1：1足尺模型試驗，模擬實際工程當中存在的不同壓實度路基條件及存在不均勻松散體工況條件，通過回彈模量測試和土基表面壓力測試研究壓實度和不均勻體對路基路面力學響應的影響，得出結論如下：

（1）路基厚度和壓實度對路基回彈模量及力在路基當中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實度越大，路基回彈模量越大，土基表面對路基表面的力越不敏感。

（2）不均勻松散體的存在對路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

實際工程當中要控制路基施工條件，盡量減小路基的不均勻性對路面的影響，提高路面使用壽命。

參考文獻

[1]毛云龍.基于落球檢測技術的宕渣路基均勻性檢測研究[J].公路交通科技（應用技術版），2014（7）：96-98.

[2]朱春風.宕渣路基施工質量控制[J].建筑裝飾與施工管理，2014（5）：299-301.

[3]佟麗欣.宕渣路堤壓實特性的試驗研究及數值分析[D].上海交通大學，2008.