公路道路路基施工質量分析

佟小宇

（山東勝達工程建設有限公司，山東 東營 257091）

公路路基建設是公路施工中非常重要的環節。只有保證公路路基施工質量，才能保障公路后期運營安全[1]。公路路基的施工建設包括很多重要的環節，建成后的質量分析是最重要的工作。只有公路路基施工質量滿足預期建設需求、達到相應的指標，才能保證后續的施工環節能繼續進行[2]。一些傳統的公路路基分析方法，會在一定程度上破壞局部路基，并且分析效率低。因此建立公路路基施工質量的無損分析方法，具有非常重要的意義[3]。該文采用彎沉儀設備，探討其在公路路基無損分析方面的應用。

1 公路路基施工質量的顆粒分析法

公路路基是公路施工過程中的重要環節，其關系到公路的安全使用。因此，當公路路基施工瀕臨尾期時，需要對公路路基的施工質量進行分析。為保證不破壞公路路基，采用無接觸的測量儀器進行分析。彎沉儀是目前常用的分析設備，可以分析公路路基的各項物理參數。同時，彎沉儀的技術封裝完整，容易學習和掌握，便于完成實際分析作業。

在用彎沉儀分析路基質量前，明確公路路基的材質構成是測量工作的基礎。通常來說，公路路基施工是就地取材。但是不同地域或同一地域不同土層的土質結構有很大差別，導致公路路基的土質構成較復雜。從微觀角度看，公路路基土質結構包括不同顆粒度的成分，從微米到厘米分布不等。使用彎沉儀的重要前提是對公路路基土質結構進行顆粒分析，尤其須掌握各種顆粒的差異度。表達公路路基土質結構各種顆粒的不均勻程度的模型如公式（1）所示。

式中：Cu為公路路基土質結構的不均勻程度；d10為公路路基土質結構中占比在10%左右的顆粒的顆粒直徑；d60為公路路基土質結構中占比在60%左右的顆粒的顆粒直徑。

根據公式（1）可以得到公路路基土質結構各種顆粒不均勻程度的第二表達模型，如公式（2）所示。

式中：Cc為公路路基土質結構的不均勻程度的曲率表達；d10為公路路基土質結構中約占10%的顆粒的直徑；d30為公路路基土質結構中約占30%的顆粒的直徑；d60為公路路基土質結構中約占60%左右的顆粒的直徑。

按照上文提出的方法，采集公路路基分析區域的樣本土質，并分析土質結構各顆粒的差異和占比，繪制統計曲線，如圖1 所示。

圖1 公路路基土質結構的不均勻程度的統計曲線

從圖1 的曲線變化情況可知，在公路路基土質結構中，大直徑顆粒占比明顯比小直徑顆粒占比多。

2 彎沉儀的指標參數和分析步驟

2.1 彎沉儀的指標參數

該文對彎沉儀在公路路基施工后的質量進行研究，彎沉儀是最核心的設備，其分析過程清晰、分析原理簡單且便于操作。從路基質量分析過程看，彎沉儀控制重錘沖擊路基，進而在公路路基土質結構內部產生應力，相當于對土質結構各層施加了載荷。在載荷的作用下，土質結構各層會產生位移。重錘引起的土質結構各層位移，可以反映路基的壓實度等質量參數，客觀評價公路路基施工效果。彎沉儀的常見指標及分析范圍，見表1。

表1 彎沉儀的常見指標和分析范圍

根據彎沉儀的分析原理，測量得到公路路基各層土質結構的回彈模量，計算如公式（3）所示。

式中：E為公路路基各層土質結構的回彈模量，是反映公路路基施工質量的最直接指標，為更好地反映彎沉儀的分析精度，回彈模量的計算結果不應低于兩位小數；r為分析過程中底部承載板的尺寸半徑；p為分析過程中底部承載板出現的應力變化值；u為分析過程中和計算過程中的泊松系數；l為彎沉儀允許出現的最大彎沉值。

2.2 彎沉儀的分析步驟

根據公路路基施工質量的分析過程可知，在使用彎沉儀的過程中要嚴格按照操作步驟。從分析過程看，彎沉儀的操作包括以下3 個步驟：分析過程前的準備，對公路路基各層土質結構進行正式分析和結束分析。按照該步驟，可以得到分析過程的流程圖，如圖2 所示。

圖2 彎沉儀應用于公路路基的分析流程

根據經驗，在分析前，要先做好準備工作，檢查彎沉儀的各種狀態參數，如續航能力是否完備、是否存在電氣故障、設備啟停是否正常以及設備是否可以準確回傳分析結果等。同時，也要檢查彎沉儀是否穩固，各機械部件是否可以正常工作。

在分析過程開始后，需要在公路路基待分析區域中選定分析的具體區域，在該區域中選擇合適的點位。為保證分析結果可信，不能只分析一個點位，要多點位順次分析。在某分析點位上，要保證彎沉儀重錘自然下落，并和承載板嚴實接觸。在這種情況下，與設備相連的上位計算機可以第一時間得到相應的測量結果。測量完一個分析區域的多點位，通過比較各點位的測量結果，可以得出分析結論。

當分析過程結束時，要關停設備電氣部分和機械部分，并拆除固定部件。

3 彎沉儀在路基無損分析中的應用試驗

3.1 驗證彎沉儀分析結果

用于公路路基施工質量的分析設備有很多種，為驗證彎沉儀的分析效果，選擇土壤模量剛度儀作為對比設備。在分析試驗過程中，在公路路基的分析區域內設置40 個分析點位，各分析點位間分布均衡，可以得到兩種設備分析結果的對比曲線，如圖3 所示。

圖3 兩種設備的分析結果對比曲線

從圖3 中看出，兩條曲線聯動性非常好，在各分析點位間基本保持同步變化。說明兩種設備的分析結果同樣準確。但是土壤模量剛度儀的操作過程非常煩瑣，彎沉儀就成了公路路基土質分析的最佳設備。

3.2 路基壓實度與施工中碾壓次數的關系

在公路路基的施工過程中，反復碾壓非常重要，可以提高公路路基的壓實度。公路路基壓實度越高，公路路基的穩定性越好、可持續工作的時間越長，因此公路路基的每層土質結構的碾壓次數是關鍵問題。如果碾壓次數太少，壓實度達不到技術要求。如果碾壓次數過多，不但壓實度不會增加，反而會增加施工成本。對第一層土質結構的壓實度與碾壓次數的關系進行觀測，如圖4所示。

圖4 第一層土質結構的分析結果

在第一層土質結構中設置5 個分析點位，在施工過程中設置5 次碾壓。從圖中可以看出，隨著碾壓次數逐漸增加，公路路基的土質結構壓實度趨于飽和，不會明顯增加。碾壓4 次后，壓實度效果最好，說明4 次是合理的碾壓次數。

進一步觀察多次碾壓第二層土質結構后的效果，如圖5 所示。

圖5 第二層土質結構的分析結果

在第二層土質結構的測試中，采用與第一層同樣的設置，二者的分析效果接近。從圖中5 組曲線可以看出，隨著碾壓次數增加，第二層土質結構的壓實度也不斷增加。與圖4 相比，第二層土質結構的曲線變化后期更陡峭，沒有圖4 后期平穩。但兩組結果都說明了多次碾壓會增加壓實度。

4 結論

公路交通是我國交通網絡的重要組成部分，其施工質量關系到運輸效率和交通系統的穩定運營。該文采用一種基于硬件設備配合理論分析的方法對公路施工質量進行監測。硬件設備采用彎沉儀，理論分析結合路基質量的常見指標和范圍，構建詳細的公式模型。對公路路基進行施工質量分析試驗，多個點位、多組測量分析結果表明，多次壓實方法的壓實度比較理想，公路路基施工質量效果較好。