淺談填石路基檢測方法

朱洪志

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150027)

除傳統(tǒng)檢測方法外，近年來衍生出很多檢測手段，檢檢測辦法常常借鑒國外先進經(jīng)驗，路基檢測方法已從單純的公路方面，演變到借用鐵路、水利等方向的檢測手段。填石路基試驗檢測大致分為兩類：第一類是密實度方面檢測，包括孔隙率、壓實系數(shù)、固定體積率等；第二類是力學指標檢測，主要包括 k30地基系數(shù)、動態(tài)模量Evd試驗、Ev2靜態(tài)變形試驗等。

1 密實度檢測

1.1 孔隙率

孔隙率作為壓實質(zhì)量檢查的標準之一，直接反映了路基的壓實狀態(tài)。在填石路基中不將空隙率作為檢查指標。

(1)孔隙率檢測方法

路基表面無明顯痕跡，方可進行空隙率檢查，壓實干容重的檢測手段，嘗嘗采用空隙率法。

計算公式η=1-ρd/G

式中：η-孔隙率。ρd-填料干密度，G-填料堆積密度。

采用水袋法測定填料干密度，由現(xiàn)場試驗坑挖取試件的重量及含石量，試坑體積由灌水法測得，以及烘干后試件的質(zhì)量，最后計算得到出標準干密度。填料堆積密度是取樣在試驗室中得到。

(2)水袋法控制

由于空隙率檢測要進行大坑水袋試驗，測試難度較大，施工過程中質(zhì)量難以把控。水袋法也叫灌水法，原理類似于灌砂法，其優(yōu)點是便于掌握，可準確測定數(shù)據(jù)；缺點是需要較長時間，出料多，且影響施工連續(xù)性。

(3)沉降差法控制

由于孔隙率試驗測試難度大，不適合在施工中連續(xù)使用。將沉降差作為檢測指標，通過壓路機功率與石料密實狀態(tài)之間為變化，功率小的的壓路機碾壓硬質(zhì)巖石時，其沉降差不能代表填石料的密實程度。質(zhì)量控制的關(guān)鍵是壓實機具的功率要與路基填料強度想匹配，只有采用重型振動壓實設(shè)備才能夠保證工程質(zhì)量。

沉降差檢測方法是通過測定壓實層表面測點前后高程的對比，作為路基壓實質(zhì)量的評價辦法。在荷載作用下，路基表面壓實層的沉降量在某一范圍內(nèi)穩(wěn)定或上下波動，可以判定路基壓實效果滿足要求。通過大量實際走訪以及現(xiàn)場試驗，沉降差觀測法具有良好的規(guī)律性，一般沉降差數(shù)值控制在2～4 mm之間。

1.2 壓實系數(shù)

壓實系數(shù)(壓實度)K是路基填筑碾壓質(zhì)量控制的一個主要檢測指標和手段，其原理與填料強度、變形指標、土體密實度密切相關(guān)。其數(shù)值的大小跟填料的取樣地方、試驗方法、標準擊實密切相關(guān)。在不同環(huán)境下對K值的大小有較大影響，因此單純將K作為評價路基壓實的好壞指標，過于片面。

1.3 固定體積率

此方法作為常用的填石路基強度檢查方法，適用于填料粒徑均勻或級配良好的路基壓實度檢測。通過此方法得到材料混合密度能起到對標作用，在施工現(xiàn)場實測路基實際壓實密度后，與試驗室得到的“混合密度”相比，得知此段路基實際壓實質(zhì)量如何。是一種相對麻煩但是準確的方法，不適用于大規(guī)模的工程實際應(yīng)用，耗費較多的人力物力時間。

固定體積率=ρd/ρ×100

ρd-路基填料壓實后的干密度(實際);ρ-路基填料的混合密度

2 力學指標檢測

2.1 地基系數(shù)K30

K30荷載試驗是通過靜載試驗測試路基的強度和變形參數(shù)，K30(MPa/m)；是路基壓實質(zhì)量檢測與場強變形關(guān)系的原位測試方法，通過試驗數(shù)據(jù)能夠直觀地顯示出路基的承載能力。

(1)試驗方法

在直徑為30 cm的圓形板上，按0.04 MPa作為一級，并逐漸增加荷載，在每一級荷載的影響下，待下沉數(shù)值穩(wěn)定后，讀取荷載強度和沉降量。當總下沉量超過下沉量基準值(1.25)，試驗結(jié)束。依據(jù)試驗數(shù)據(jù)推導出關(guān)系曲線，并按下式得出地基系數(shù)K30

K30=σs/Ss

式中:K30—由直徑30 cm的荷載板測得的地基系數(shù)(MPa/m)；σs-σ-s曲線中Ss=1.25×10-3m相對應(yīng)的荷載強度(MPa)；Ss-下沉量基準值(其值為1.25×10-3m)。

(2)K30承載板法的優(yōu)劣與適用范圍

這種方法適用于粗粒土，礫石路基等大顆粒填料地基系數(shù)的檢測，應(yīng)用范圍廣，在鐵路路基建設(shè)中廣泛應(yīng)用，但由于儀器組成復雜，每個測試點前要組裝并調(diào)整儀器，需要專人專車負責，此外還需一輛壓路機作為重物配合測試，故不經(jīng)常在公路建設(shè)中使用。

2.2 動態(tài)變形模量Evd

(1)試驗方法

荷載板需水平放置在測試平面上，上部導桿因保持垂直狀態(tài)。一名試驗人員將落錘提升至掛鉤裝置上掛住，后使落錘脫鉤自由落下，一人在落錘彈回時將其抓住，并掛在掛裝置上，注意不要讓落錘第二次沖擊荷載板。按此操作進行三次預(yù)沖擊；預(yù)沖擊之后進行三次正式?jīng)_擊測試，記下測試記錄也可以用隨儀器配備的打印機打印。測試中試驗人員應(yīng)控制導桿豎直，避免荷載板的位移；按測點工程、部位、時間、土的種類等參數(shù)分門別類記錄。

(2)試驗原理

動態(tài)變形模量Evd是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。它是通過動力加載檢測路基的動態(tài)變形模量值來監(jiān)控和評價路基填筑質(zhì)量，相對于K30承載靜載試驗，表征路基在一瞬間產(chǎn)生的動態(tài)變形，對于模擬車輛經(jīng)過產(chǎn)生的動力反映有較大幫助。

(3)Evd動態(tài)彈性模量的適用范圍和優(yōu)缺點

Evd測試具有測量迅速，儀器簡潔，體積較小，組裝方便等優(yōu)點，缺點是測試點位多時需要挪動距離如果很遠，相對比較費力。測試時不受環(huán)境地形和天氣的影響，適用于各種土路基和填石路基。

2.3 靜態(tài)變形模量Ev2

Ev2的指標的好壞與路基施工質(zhì)量密切相關(guān)，能夠很好的反應(yīng)路基承載力情況，此試驗大大減少了塑性變形，良好的反映了路基填料的實際性能。

(1)試驗儀器

靜態(tài)變形模量Ev2檢測儀器由承載板、反力裝置、加載裝置、荷載量測裝置及沉降量測裝置組成；量程應(yīng)達到最大試驗荷載的1.25倍，最大誤差應(yīng)小于1%，顯示值應(yīng)保證顯示小數(shù)點后3位。測橋支撐座和承載板中心的間距應(yīng)大于1.25 m。測表最大誤差小于0.04 mm，分辨率大于0.01 mm，量程大于10 mm；應(yīng)按規(guī)定定時對檢測儀器標定。

(2)試驗方法

場地測試面首先應(yīng)進行平整。檢測平面應(yīng)平整，當遇到斜坡時，應(yīng)當將支撐平面人為更改為水平面。應(yīng)保證檢測平面無明顯波動，根據(jù)測試要求合理選擇檢查位置。①應(yīng)保持試驗土體的初始狀態(tài)，避免周圍擾動，避免石塊及大顆粒物體松動；將承載板置于水平地面，保證接觸良好，在特殊情況下可使用干燥砂作為墊層，嚴禁在測點表面進行壓實。②放置承壓板：利用水準泡調(diào)整荷載板，荷載板邊緣與支撐點的距離應(yīng)大于1 m。③在承載板的中心位置放置千斤頂，保證位置鉛垂。④測橋的支撐位置設(shè)置在距離反力支撐點1.5 m以外，測表位置應(yīng)與測橋相互對稱，并距離中心位置相同。⑤加載試驗，循序漸進預(yù)先施加0.01 MPa，時間為30 s，待讀數(shù)穩(wěn)定后，排除外部壓力，將百分表讀數(shù)作為一下次初始讀數(shù)，以0.04 MPa逐級增加，觀察1 min內(nèi)的沉降量變化，當沉降量小于1%時，則可進行下一次荷載增加，以此類推當荷載強度超過現(xiàn)場最大接觸力，達到屈服點，試驗結(jié)束。

3 結(jié)束語

填石路基的施工中，需要快速而準確的檢測手段，更好的為公路建設(shè)而服務(wù)。本文主要在密實度檢測和力學指標檢測兩個大方面介紹了填石路基現(xiàn)有的一些檢測方法，區(qū)別于傳統(tǒng)土路基的幾種測量方法，為讀者帶來一點總結(jié)。