浅析高速公路石方路堤压实度检测

　　浅析高速公路石方路堤压实度检测：随着我国高速公路填石路堤日渐增多，压实度作为填石路堤质量的主要控制指标，对其检测方法也提出了新的更高要求。目前是能真实反映压实质量，并且可以量化的指标很少，实际中对压实度的控制大多都是在施工中进行。除了过去常用的灌砂（水）法、表面标高沉降控制法等，近几年又出现了面波法、压实计法、K30承载板载荷法等新的检测方法。本文通过对五种填石路堤检测方法的描述，并分析了各自的优缺点,并提出了现实可行的解决办法,希望对公路建设者有所帮助。　　关键词：高速公路填石路堤压实度检测　　Abstract:alongaincontrolindex,itsdetectingmethodisalsoputforents.Atpresentistoreallyreflectthepactionquality,andcanbequantitativeindexrarely,practiceforpactiondegreeofcontrolaremostlyinconstruction.Inadditiontothepastmonlyusedsandfilling(ethod,theelevationofthesurfacesubsidencecontrolmethodandsoon,inrecentyearsagainappearedsurfaceethod,pactionplanmethod,bearingplateloadmethodK30neethods.Thisarticlethroughtothefivekindsofstone-filledroadsthedescriptionofthetestmethod,andanalyzestheiradvantagesanddisadvantages,andputsform的颗粒含量)一般超过70％，由于粗粒料含量太高，填料的压实特性、力学特性等基本由填料中的粗粒部分决定[1]。 　　目前，填石路堤的压实工艺、检测手段及检测标准，粗粒土的工程性质等是填石路堤修筑面临的主要难题。　　1.2填石路堤的分类　　我国是一个多山的国家，山区面积占全国总面积的2/3，再加上我国幅员辽阔，地质条件变化很大。用于填筑路堤的石料差别很大，数量和材质都不尽相同。路堤填料一方面来自于大量的石质挖方和隧道弃方。另一方面就是通过景区的傍山沿河高速公路，为了保护生态环境，减少或避免对山体开挖，采用河谷中的砂石作为路堤填料。通车不久的西汉高速公路秦岭段部分路基就是这种情况。　　除此之外，我国也是一个煤炭资源丰富的国家。随着煤矿的开采，煤矸石成为我国排放量最大的工业废渣之一。近年来煤矸石的综合利用为各国的专家和学者所重视。根据煤矸石的物理力学性质，煤矸石在工程中作为路基填料，其应用已取得了可喜的成就[2]。　　2填石路堤压实度检测方法　　2.1灌砂法和灌水法　　灌砂法是用均匀颗粒（或单一粒径）的砂，有一定高度下落到一规定容积的筒或洞内，根据其单位质量不变的原理，来测量试洞的容积，用试洞的容积代表洞中取出材料的体积。 而灌水法与灌砂法基本相同，只是灌水法在测量试洞容积时，把薄橡皮袋放入试洞内，在规定的压力下将水压入橡皮袋中，使橡皮袋扩张到与试洞底和壁相接触，根据所用水量确定试洞的体积[3]。　　这两种方法是土质路基压实度检测中最常用的方法，在填石路堤中适用于颗粒不太大(最大颗粒粒径一般不超过400mm)的土石混填或砂砾石土路堤。可根据实际可能性进行压实度或固体体积率的检测，以压实度、压实干密度或固体体积率作为路堤压实质量的控制指标。　　2.2表面标高沉降控制法　　对于粒径均偏大，细粒含量相对较少的填石路堤，可采用沉降量确定碾压遍数的方法评价路基碾压的密实程度。实际证明，碾压到一定的遍数后，沉降量不再增加，且碾压表面已无轮迹，说明填石料已处于密实状态。结合西汉高速公路部分试验路段，通过对压实厚度、压实遍数、密实度等影响压实效果因素的分析，以沉降差为指标，建立定量评价填石路基压实质量的控制标准。以下为使用此方法的具体步骤，以供参考。　　（1）在压实碾压施工前选定一定数量的石头作为水平测量基准点，并涂上红颜色，用水准仪测定其标高。　　（2）用25t～50t钢轮振动压路机按规范要求的碾压措施进行碾压，碾压至5遍后停止碾压。 　　（3）利用精密水准仪测量各测点高程并记录。对于工程上一般水准仪测量精度不能满足要求的情况，如5mm以下仅能估计读数的问题，可用三角板或厘米尺附于塔尺的相应位置上，准确读至毫米(mm)。　　（4）继续用25～50t的钢轮振动压路机碾压3遍后，再利用水准仪测量相应点的高程，若两次测出的同一点的高程相差不超过误差允许范围，则该段路该层的压实质量符合要求；否则，继续碾压3遍，重新测试相应点的高程，再和上次的测试高程结果相比较．直至满足最后一次量测的高程和上次量测的高程之差在误差允许范围内，证明填石路堤的填筑质量符合工程要求，方可进行下道工序的施工。　　（5）误差允许范围的确定。考虑测量中仪器本身误差、读数时可疑数据的存在及其在碾压石料的过程中粒料错动现场引起的误差等多种因素后，经分析，误差的允许范围为5mm以下。　　随着振动碾压遍数的增加，沉降基本上呈增加的趋势，随着碾压遍数的增加，沉降量逐渐减小。下列两种标准，可以作为工程实践的应用标准：①一般认为，当分层填筑时，沉降率达到4％～5％时，可作为充分压实的标准。②规定振动碾压时，最后两遍压实的沉降量小于5mm，可以认为达到压实标准。 　　2.3面波法　　面波检测压实质量是利用在不同介质、不同密度中波的传播速度与介质密度存在良好的相关性。建立起的相关方程式．通过检测压实体中波的传播速度，求出被检测体的密度，从而对工程施工质量进行评定。图1为瑞雷波测试原理图[4]。　　　　图1瑞雷波测试原理　　2.4压实计法　　压实计是近年来发展起来的一种控制碾压质量的新型仪器。以YS— 1型压实计为例，它由三部分组成：传感器、信号处理器和指示仪表(见图2)。开始碾压时，由于填料比较疏松，可近似看作是一个松软的弹塑性体。振动轮在其上振动时，受到的反作用力较小，基本作正弦运动。随着碾压遍数的增加，填料逐渐被压实，其干密度、弹性模量等参数逐渐增加。填料对振动轮的反作用力也逐渐增加。由此可见，振动碾振动波性畸变程度与填料压实程度之间存在着一定的相关关系。压实计就是根据这个原理设计的。压实计是控制碾压质量的新仪器。将压实计安装在振动碾上，可对整个碾压面进行全面实时的压实质量控制，而挖坑取样法等只能在个别点进行测量，费时费工。使用压实计可以保证施工质量，加快施工进度。压实计法和挖坑取样法相结合，既可进行宏观的定性控制，又可做微观的定量控制，形成一套完整的碾压质量控制系统，实现了对整个碾压工作面全面、实时的质量控制和由人工质检到质检自动化的理想。该法对块石路堤的检测效果较好，但需进行一系列标定，使用较麻烦。另外。此法无定量值的规定，且仅限于有压实计装置的压路机。　　　　图2YS—1型压实计　　2.5K30承载板载荷法　　K30承载板荷载试验是采用直径为30cm的荷载测定下沉量为1.25mm的地基系数的试验方法。计量单位为MPa／m。K30承载荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径的1/4的各类土和填石路基及土石混合填料，测试有效深度范围为400—500mm。K30承载板荷载试验采用的荷载板为圆形钢板，其直径为30cm，板厚为25mm．荷载板上应有水准泡,加载装置为液压千斤顶与手动油泵。下沉量测量装置由测桥和测表组成。从荷载强度与下沉量关系得出下沉量基准值时荷载强度，并按下式计算出地基系数[5]：　　K30=σs/Ss　　式中：K30—由直径30cm的荷载板测得的地基系数（MPa/m）； 　　σs—σ-s曲线中Ss=1.25×10-3相对应的荷载强度（MPa）；　　Ss—下沉量基准值（=1.25×10-3）；　　某高速公路部分路段采用了K30法对施工质量进行控制。结合《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80／1—2004)的要求[6]，把地基系数K30暂定值见表1。　　表1路基部位和K30要求值　　　　该路段拟定松铺厚度为50cm,采用25t的高幅振动式压路机进行碾压，从第四遍开始，每次碾压完成是对测点进行K30检测。结果如图3所示。　　　　图3K30系数与碾压遍数关系图　　由图3可以看出使用该型号25t压路机碾压到6遍可以满K30足93区的要求；碾压到8遍可以满足94区的要求；碾压到l0遍可以满足96区的要求。　　3检测方法的优缺点及解决措施 　　3.1灌砂法和灌水法的优缺点及解决措施　　这两种检测方法的优点是传统可靠，可以量化。缺点是都为破坏性试验，检测效率比较低，不适用于颗粒较大的填石路堤压实度的检测，而且其最大干密度的确定相对困难，需要专门的试验检测仪器。实际中可把压实干密度或固体体积率作为路堤压实质量的控制指标，则可以避开最大干密度指标问题，使其具有更强的可操作性。　　3.2表面标高沉降控制法的优缺点及解决措施　　该方法这是一种可以量化的检测方法，在诸多检测手段中，其规律性较好。随着碾压遍数的增加，其沉降差逐渐减少。目前填石路堤常用此方法（轮迹法）作为工程质量控制指标和验收指标。　　3.3面波法的优缺点及解决措施　　面波法在进行填石路堤密实度检测时，并不能严格给出具体压实质量控制数据，只能对路堤压实的疏密程度进行大致的描述，且路基验收检测标准中也没有对该方法给出具体的控制指标，这有待于进一步研究解决。同时，由于填石路堤材料密度差别大，均匀性差，从而影响了面波检测的精度。一般在填石路堤施工中作为参考指标。目前该方法在材料比较均匀的填土路基和水利工程堆石坝压实质量检测中应用较多。　　3.4压实计法的优缺点及解决措施 　　压实计方法的优点是可以对整个碾压作业面进行全面实时的质量控制。但压实计仪表上的读数并不表示填石的技术指标(如密度、含水量等)，只表示被检测面的密实程度。由于在振动频率、碾压速度、前进方向以及粒料含水量、粒径不同时，其测试结果也不同，因此它无法提出一个比较明确的指标，这给监理单位带来了困难。通常压实计较适用于施工人员在压路过程中对被压实体的实时监控和控制压实遍数。　　3.5K30承载板载荷法的优缺点及解决措施　　地基系数(K30)的检测要有足够的反力，也就是需工程机械(主要是汽车)配合，因此，在空间狭小的过渡段、测试元器件附近等部位就难以进行检测，这是其不足之处。而且同一测试地点不同时间测出的K30值离散性较大，重复性差，缺乏可比性，从而给质量检测评定工作造成很大困难。出现这些问题的原因一般是由于检测设备自身系统的误差和外部试验环境条件的影响等。被测土体表面状态是影响K30测试精度的主要因素之一，为此对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳、软化或其他原因表层扰动的土，必须下挖后试验。 　　解决措施如：为了保证载荷板受力均匀，载荷板必须放置在平整而无坑洞的地面上，如果因机械作业造成表面松散，需要把表层约5cm～l0cm铲去整平。对粗粒土或混合料造成的表面不平，要均匀铺设一层厚约2mm的干燥中砂，以求底板的水平放置。另外在检测前需对装置进行标定，以保证测试精度和测试结果的准确性。　　4结语　　填石路堤的压实度检测是比较困难的，可靠度也不高，其量化的指标主要有沉降差、压实干密度或孔隙率等，直观的方法有外观检查和轮迹法。就填石路堤工程而言，其关键环节是控制好施工工艺。本文针对五种填石路堤检测方法进行了介绍，可供工程检测参考。希望公路建设者结合工程实际情况，灵活运用不同的检测方法，更好地提高检测效率和检测质量。