路基回彈模量現(xiàn)場檢測關(guān)鍵技術(shù)研究

駱楊靜

（核工業(yè)長沙中南建設(shè)工程檢測有限公司,湖南 長沙 410000）

依靠回彈模量評價路基施工質(zhì)量，能夠精準、高效地分析出路基在荷載條件下的承載強度及抗變形剛度兩大性能。故在公路工程項目的設(shè)計與施工實踐中，精準獲取路基的回彈模量指標，不但能夠為優(yōu)化路基路面結(jié)構(gòu)層的厚度參數(shù)提供依據(jù)，還能提高現(xiàn)場施工質(zhì)量控制工作的針對性[1]。通過文獻分析發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的路基回彈模量試驗采用傳統(tǒng)試驗檢測技術(shù)。通過研讀現(xiàn)行公路工程設(shè)計規(guī)范發(fā)現(xiàn)，規(guī)范未明確給出不同土體、溫度及施工工藝條件下的路基回彈模量合理范圍，且不同試驗檢測技術(shù)得到的試驗結(jié)果之間尚未建立具體的換算關(guān)系[2]。基于此，本文擬選取貝克曼梁、FWD等試驗檢測方法，針對碎石土路基和黃土路基展開試驗檢測，并建立了相應(yīng)的回歸分析模型，給出了不同試驗檢測技術(shù)對應(yīng)指標間的換算關(guān)系，為今后的路基檢測標準完善及現(xiàn)場施工控制提供了深度指導(dǎo)[3]。

1 路基回彈模量檢測方法

（1）貝克曼梁試驗檢測法：該試驗檢測工藝廣泛適用于各種形式的路基中，且工藝簡單，精度良好。在試驗過程中，通過計算前后百分比數(shù)值差，可直接看出路基豎向?qū)嶋H變形量，將實測數(shù)據(jù)代入彎沉指標計算公式，最終可得到路基實際回彈模量指標。貝克曼梁法在具體應(yīng)用過程中也存在一定的缺陷，試驗結(jié)果容易受車速、輪胎胎壓等因素影響[4]。

（2）承載板試驗檢測法：承載板法的檢測原理與貝克曼梁法相似，但承載板法需要配合大量人工作業(yè)，檢測效率較低，檢測誤差較大[5]。

（3）FWD試驗檢測法：FWD檢測技術(shù)具備高效、無損等明顯優(yōu)勢，依靠壓力及位移傳感器即時采集試驗數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部集成的計算程序，實時給出回彈模量指標。在具體應(yīng)用過程中，為了避免土體類型、環(huán)境溫度等因素造成的影響，應(yīng)對彎沉試驗值進行必要的修正，以控制參數(shù)誤差[6]。

（4）貫入儀試驗檢測法：貫入儀無法直接獲取回彈模量指標，可利用貫入儀測得CBR指標，再根據(jù)路基土體類型，建立回彈模量與路基土體之間的量化關(guān)系[7]。

2 路基回彈模量試驗方案

2.1 試驗材料

（1）碎石土路基：碎石土是一種強度較高的土石混合料，其中粒徑5 mm以上的石質(zhì)顆粒質(zhì)量占比超過50%，是一種理想的路基填筑材料。本文通過對某工程填筑現(xiàn)場的填筑材料取樣分析，發(fā)現(xiàn)該工程填筑碎石土的含石量為70%，級配組成見表1。通過篩分試驗，對所取土樣進行分析，算得所取土樣的不均勻系數(shù)為15.7，曲率系數(shù)為1.64，土質(zhì)質(zhì)量很好，能滿足路基填筑要求。

表1 碎石土篩分試驗結(jié)果

（2）黃土路基：本文選取的黃土試驗樣本取自某在建項目工地，具體技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 黃土的技術(shù)指標

2.2 試驗方法

（1）碎石土路基：選取能夠代表該路段真實情況的測點，分別用貝克曼梁法、承載板法和FWD法進行檢測，在多次檢測計算出測值平均值后，對各方法測值進行整理分析，構(gòu)建出對應(yīng)回歸模型。

（2）黃土路基：選取能夠代表該路段真實情況的測點，分別用承載板法、FWD法和動態(tài)圓錐貫入儀法進行檢測，在多次檢測計算出測值平均值后，對各方法測值進行整理分析，構(gòu)建出對應(yīng)回歸模型。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 碎石土路基回彈模量

碎石土路基回彈模量現(xiàn)場檢測結(jié)果見表3和圖1。

從表3和圖1中數(shù)據(jù)可以看出：①承載板法測值最大，貝克曼梁法次之；②3種方法測值不同，但測值呈現(xiàn)出相對一致的變化趨勢，表現(xiàn)出較好的相關(guān)性。

表3 碎石土路基回彈模量檢測結(jié)果

圖1 采用不同檢測方法時碎石土路基回彈模量

3.2 碎石土路基回彈模量相關(guān)性分析

通過3種回歸模型，算得檢測點的E1和EP的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表4。從表4數(shù)據(jù)可以看出，3種方法的相關(guān)系數(shù)最高可以達到0.796 6，并且相關(guān)系數(shù)均在0.65以上，說明3種檢測方法所得測值的轉(zhuǎn)換關(guān)系較好。

表4 碎石土路基E1和EP的相關(guān)性

用3種回歸模型對貝克曼梁法測得的彎沉L與EO和EP進行模擬，分析結(jié)果見表5。

從表5中的數(shù)據(jù)可以看出：①碎石土路基彎沉L與EO和EP的相關(guān)系數(shù)均在0.85以上，說明表現(xiàn)出極好的相關(guān)性，且L與EP表現(xiàn)出非常優(yōu)異的線性相關(guān)和良好的指數(shù)相關(guān)；②在采用同一回歸模型模擬的情況下，L與EP的相關(guān)系數(shù)更高，表明FWD法優(yōu)于承載板法。

表5 碎石土路基彎沉L與回彈模量E的相關(guān)性

3.3 黃土路基回彈模量

查閱相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，在使用FWD法時，當落錘下落高度增加時，回彈模量測值呈現(xiàn)出線性遞減的趨勢[8]。根據(jù)試驗場地路基的土質(zhì)情況，以及現(xiàn)場試驗條件，落錘高度設(shè)定在70 cm。通過承載板法和FWD法，對試驗場地的黃土路基的靜、動回彈模量進行測定，結(jié)果見圖2。

圖2 采用不同檢測方法時黃土路基回彈模量

FWD法所得測值相較于承載板法更大，兩種方法所得測值變化趨勢基本一致，表明測值表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，具備較為理想的相互轉(zhuǎn)換條件；經(jīng)線性擬合不同試驗檢測技術(shù)獲取的回彈模量曲線存在良好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性指標0.827 1。

FWD法同貫入儀試驗法得到的試驗結(jié)果的相關(guān)性指標如表6所示，其中，黃土路基貫入深度為0.3 m。

表6 黃土路基彎沉指標同貫入度之間的相關(guān)關(guān)系

據(jù)表6可知，對于黃土路基而言，采用不同的試驗檢測技術(shù)得到的回彈模量曲線表現(xiàn)出良好的相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)基本相同，故上表中提出的兩種回歸模型均可用于測值間的相互換算。

4 結(jié)論

本文深入闡述了回彈模量指標對于指導(dǎo)公路路基施工的關(guān)鍵意義，分別使用貝克曼梁法、承載板法、FWD法及貫入儀法針對碎石土和黃土兩種路基測定了其回彈模量指標，并對測值進行了回歸分析，得到以下基本結(jié)論：

（1）FWD法對碎石土路基和黃土路基均適用，且所測得的回彈模量指標準確可靠。

（2）針對碎石土路基，F(xiàn)WD法與貝克曼梁法對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)均為0.796 6，對數(shù)相關(guān)性良好。

（3）針對黃土路基，承載板法和FWD法得到的回彈模量曲線高度相似；FWD法和貫入儀法兩種試驗檢測方法得到的路基彎沉值與貫入度指標間存在較強的相關(guān)性，在拋物線和線性兩種回歸模型中，對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)分別為0.887 0、0.875 0。

綜上所述，通過FWD法測定回彈模量，能夠更好地評價路基施工質(zhì)量。