固體體積率法與回彈模量法路基試驗對比分析

肖芳秋， 周朱鳳， 劉 巖

(浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315000)

1 工程概況

軟土地區的工民建項目建設前場地一般都需要進行場地回填，然后再進行后期的施工。維拉小鎮項目由多層的別墅組成，項目建設前場地進行塘渣回填，房建項目結束后的瀝青路面出現不同程度的裂縫和深陷，為了查明具體原因和提供確切數據，分別采用了回彈模量法和固體體積法對填土和下臥層進行檢測評價。

2 路面結構層

小區道路構造由上而下分別由瀝青路面層、雜填土層、耕植土層和軟弱層組成。路面厚度約0.15 m，由瀝青混凝土澆注而成；雜填土厚度約1.2～1.5 m，為松散～稍密的雜填土，由黏性土、碎石、塊石、磚塊等組成；耕植土厚度約0.3 m，成分以黏性土為主，夾碎石；軟弱層為原狀土層，為黃灰色黏土，呈可塑狀。

3 試驗方案

3.1 試驗方案設計

通過室內試驗和原位測試相結合的方法，對路面出現裂紋的原因進行調查。考慮到回填塘渣的組成成分差別大，成分的粒徑變化大，無法做擊實試驗和最大干密度試驗，所以采用固體體積率進行評價。

試驗位置和數量：在瀝青路面下部的回填土墊層進行對比試驗，對每個區塊的被測地點同時進行回彈模量法和灌砂法試驗各兩次以上，其中回彈模量法對路基墊層和下臥原狀土層進行測試，灌砂法試驗只對墊層進行試驗。

3.2 試驗設備及方法

3.2.1 儀器設備

回彈模量法：測試塘渣層頂面時，采用后軸重不小于60 kN的載重汽車提供試驗反力，測試塘渣層下臥原狀土時，采用4只地錨組成的反力架提供試驗反力。均采用直徑0.3 m、厚0.02 m的鋼板作為承載板，通過一臺10 t力的千斤頂加荷，其所加值通過其上放置的荷載傳感器控制，并由置于基準梁上對稱于千斤頂的兩個電子百分表的數值變化進行試驗沉降數據采集。

灌砂法：灌砂筒、標定罐、基板、量砂、天平和烘箱。

3.2.2 試驗方法及步驟

(1)在測試點點位清理試驗場地，試驗汽車就位(或開挖至試驗標高，埋設反力架)。

(2)仔細平整土基表面，撒干燥清潔的細砂填平土基凹處。

(3)安置承載板，并用水平尺進行校正，使承載板置于水平狀態。

(4)在承載板中心位置依次放置千斤頂及荷載傳感器后，使各設備重心與反力架一致，在承載板兩側各設置1只百分表于基準梁上。

(5)用千斤頂開始加荷，先預壓0.05 MPa，穩壓1 min，使承載板與土基緊密接觸，同時檢查百分表是否正常工作，然后放松千斤頂油門卸載穩壓1 min后，記錄初始讀數。

(6)測試土質的壓力-變形曲線，采用逐級加載卸載法進行試驗。

3.2.3 試驗成果

本次試驗點土質為碎石土及黏性土，根據《公路路基路面現場試驗規程》(JTGE 60—2008)中有關規定，土基的回彈模量按下式進行計算：

(1)

式中：E0為土基回彈模量，MPa；D為承載板直徑，cm，本試驗承載板直徑為30 cm；μ0為土的泊松比，根據部頒設計規范取值，本次試驗塘渣層取0.30，塘渣層下臥原狀土取0.35；Li為試驗結束前的各級實測回彈變形值，cm；Pi為對應于Li的各級壓力值，MPa。

3.2.4 灌砂法試驗按下列步驟進行

(1)挖試坑直徑約250 mm，深300 mm，稱取所有試樣質量。

(2)向容砂瓶內注滿砂，關閥門，稱取容砂瓶、漏斗和砂的總質量。

(3)將密度測定器置于挖好的坑口上，打開閥門，使砂注入試坑，測出注滿試坑所用的標準砂質量。

(4)試樣的密度ρ0應按公式(2)計算：

(2)

(5)試樣的干密度應按公式(3)計算：

(3)

式中：mp為試樣的質量，g；ms為注滿試坑所用標準砂的質量，g； 為標準砂的密度，g/cm3；ω為試樣含水率，%。

4 試驗數據對比分析

從表1塘渣層的數據可以看出，回彈模量法測出的數據可以反映出塘渣層頂面均勻性較差，土基回彈模量值在36.3～73.0 MPa之間，離散性大；塘渣層下臥層原狀黏土層性質稍好，土基回彈模量值在8.0～9.0 MPa之間，差異性小而且較為均勻。塘渣層固體體積率較低，差異較大，反應回填層的空隙較大，普遍在回填層的30%左右，說明該層的壓實性較差。代表測試點測試成果見表2，P-S曲線見圖1。

表1 塘渣層檢測結果

表2 塘渣層測試結果

圖1代表測試點測試成果及P-S曲線

5 結論

(1)通過兩個試驗可以看出，下臥層回彈模量值在8.0～9.0之間，差異性較小，較穩定；塘渣層頂面均勻性較差，回彈模量值在36.8～84.2 MPa之間，固體體積率小，兩種方法檢測結果吻合。試驗結果對比后，上層填土壓實較差導致路面不均勻壓縮，是引起道路開裂的主要原因。

(2)采用固體體積率的方法能夠快速直接地對地基、路面等回填均勻性差，成分雜，粒徑變化大的回填層進行壓實性的測試，并提供準確的參數，從而降低檢測費用和縮短工期。