动态变形模量测试仪在库阿高速公路路基施工上应用

'动态变形模量测试仪在库阿高速公路路基施工上应用　　摘要：介绍了Evd动态变形模量测试仪的构造、工作原理和测试方法以及测试数据结果与灌砂法检测的压实度之间的对应关系，通过比较，明确了Evd动态模量测试仪的先进性和优越性，并提出了Evd检测技术在高速公路上广泛应用的建议。关键词：路基;动态变形模量;压实度;对应关系Abstract:Thispaperintroducesthe Evddynamicdeformation modulustester’s structure, workingprincipleand testmethodandtest data resultsand sandfillingmethodforthedetectionof thecorrespondingrelationbetween degreeofcompaction, bycomparison, theadvancedandsuperior tester Evddynamic modulus, andproposed Evddetection technologyiswidelyused onthehighway suggestions.Keywords: subgrade; dynamicmodulus10 ofdeformation;compactness; correspondingrelation中图分类号：P25文献标识码：文章编号高速公路路基的施工质量关系到整个工程的质量、进度和车辆运行，安全，科学、合理的监控测试方法是保证路基施工的重要措施。在路基工程施工中，土体的压实是路基一个基本问题，但仅用灌砂法检测和判断公路路基压实度的方法有其局限性，因为随着路基施工机械化水平的大幅度提高和先进的装运、摊铺、压实机械的使用，路基的填筑速度不断提高，而传统的路基压实度检测方法已经不能适用正常的施工进度，且路基传统的强度及变形参数指标是通过静态平板荷载试验测得，而路基实际承载的荷载不仅有静荷载，还有车辆运行时对路基产生的动荷载，且动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，也就是说，路基的稳定性和变形问题主要是由于动荷载引起的，所以，采用模拟车辆运行时产生的动应力及动应力变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。1工程概况10 库车-阿克苏高速公路全长260km，设计时速为120km/h。我分指挥部承建的库阿高速公路路基71km，设计上压实度为必测指标，由于路线长每天至少填筑3万m3砂砾石料，全线共需检测压实度5万多次，需花费大量的人力物力，且严重影响到路基填筑速度与工期。Evd动态变形模量测试仪具有器体积小、质量轻、便于携带、安装及拆卸方便、操作简便、自动化程度高、测试速度快、性能稳定、测试精度高、检测费用低、适应范围广等特点。现场压实质量检测中，采用Evd动态变形模量测试仪和灌砂法双重检测的方法对压实质量进行控制。首先使用Evd动态变形模量测试仪对路基不同测试点的动态回弹模量Evd进行检测，以找出薄弱点。对于动态变形模量超过控制指标的测试点，视为压实度合格。对于动态变形模量小于控制指标的薄弱测试点，再通过灌砂法验证压实度，如薄弱点压实度合格，则认为此次Evd动态变形模量测试普查路段的压实质量合格。动态变形模量Evd标准的采用，可真正实现试验方法的大幅度简化、减轻试验人员的劳动强度、提高检测效率，试验结果将更符合实际，更能保证测试结果的准确、客观。2Evd测试的工作原理动态变形模量Evd（dynamicmodulusofdeformation）是指土体在一定大小的竖冲击力和冲击时间作用下抵抗变形能力的参数。我二分指挥部采用的是ZORNZFG-02型Evd动态变形模量测试仪。2.1工作原理10 Evd动态变形模量测试仪也称“轻型落锤仪”，是用于检测土体压实指标动态变形模量Evd的专用仪器，如图1所示。动态变形模量测试仪采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、承载板，对路基产生瞬间的冲击，使路基产生沉陷。也就是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，模拟车辆运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基，在冲击能相同的条件下，测试路基的垂直变形值，以此计算路基的动态变形模量Evd指标。从理论上讲，路基碾压越密实，沉陷值越小，路基的动态变形模量Evd值越高，压实度就越大；反之，路基的Evd值越低，压实度也就越低。图1Evd动态变形模量测试仪2.2计算公式动态变形模量Evd是由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的土体变形模量。动态变形模量测试仪检测时沉陷测定仪屏幕上显示的检测结果，其中包括：三次冲击测试的沉陷值及其平均值Sm（以mm计）和动态变形模量值Evd（以MPa或MN/m2计）；试验结果由测试仪自动应按下列平板压力公式计算：Evd=1.5×r×σ/s（2.2-1）式中：Evd——动态变形模量（MPa），计算至0.1MPa；r——承载板的半径，这里为150mm；σ——荷载板下的最大动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs=7.07kN且冲击时间ts=18ms时标定得到的，σ=0.1MPa；10 S——实测荷载板下沉幅值（mm）；1.5——承载板形状影响系数。实测结果可采用下列简化公式：Evd=22.5/s（2.2-2）3动态平板荷载试验仪的组成及主要技术性能参数动态变形模量测试仪主要由落锤仪和沉陷测定仪组成，如图2所示，落锤仪包括：脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置、承载板等，沉陷测定仪主要包括传感器、放大镜、数据处理器、打印机和电源。图2动态变形模量测试仪组成示意图1-加载装置（①--挂（脱）钩装置；②落锤；③导向杆；④阻尼装置）2-荷载板（⑤--圆形钢板；⑥传感器）3—沉陷测定仪Evd动态平板荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和石混合填料，其主要技术参数为：测试范围满足：10MPa≤Evd≤225MPa；测试深度范围：400～500mm；测试面最大坡度：5%；总重：35kg，落锤重：10kg；最大冲击力：7.07kN；承载板直径：300mm，厚度：20mm；冲击持续时间：18±2ms；10 沉陷测试范围：0.20～2.00mm，精度：±5%；环境温度范围：0～40℃；电源：4节5#干电池，2组。4Evd动态变形模量试验测试方法4.1测试前的准备工作4.1.1测试面应平整，其倾斜面角度≯5°。4.1.2测试面必须平整无坑洞，使荷载板与地面良好接触，对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量的细中砂来补平。　　4.1.3导向杆应保持垂直、光洁。4.1.4检查仪器标明的落距。4.1.5试验时测试点必须远离震源。4.2测试步骤4.2.1荷载板放置在平整好的测试面上，安装上导向杆并保持其垂直。4.2.2将落锤提升至挂（脱）钩装置上挂住，然后使落锤脱钩并自由落下，当落锤弹回后将其抓住并挂在挂（脱）钩装置上，按此操作进行三次预冲击。4.2.3正式测试时按步骤（2）的方式进行三次冲击测试，作为正式测试记录。测试时应避免荷载板的移动和跳跃。4.2.4储存并打印测试结果。10 4.2.5测试时，应记录每个测点的工程名称、检查部位、试验时间、土的种类、含水率以及相关的参数。4.3测试结果的输出Evd动态变形模量的测试结果可以通过沉陷测定仪直接打印，也可以与电脑连接，通过专门的数据处理软件打印生成测试报告（如图2，图3）。图2小型打印机输出的测试结果图3PC专用软件打印输出的测试报告5主要特点动态平板荷载试验是一种新的检测方法，与其他传统的试验方法相比，具有六个特点：5.1用Evd动态平板荷载试验方法检测路基的动态变形模量Evd指标，操作简单、检测速度快，检测一点只需2～3分钟。所以，在施工中可以增加检测点的数量，使试验数据更全面、更有代表性；并且还可以随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。5.2该检测方法是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试，与静载试验相比，更能反映路基土的实际受力情况，所以这种测试方法特别适合公路、铁路、机场等受动荷载作用的地基质量监控测试。10 5.3检测仪器体积小、重量轻（总重量不超过35kg，单件不超过15kg）、安装携带方便，且不需要外加附属设备，一至两个人就可以完成检测全过程，如图4所示。在路基的狭窄地段，如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便适用。图4Evd动态变形模量测试仪在库阿高速公路路基上的应用5.4在同一路段，填料相同时，与静载测试指标具有良好的相关关系。测试数据数字显示且现场打印，确保测试结果准确、客观。5.5Evd动态变形模量测试仪不仅可用于施工单位的自检，还适合于监理单位监理工程师的现场抽检，有利于施工质量的监督与保证。5.6无核辐射及废气等污染，操作使用安全、环保。6Evd动态变形模量在新疆库-阿高速公路的应用10 库车-阿克苏高速公路地处新疆南疆戈壁滩地带，路基填料的选择和压实后的沉降、变形等要求严格。根据局指挥部要求，路基分层由原设计的93区、94区和96区统一增加一个百分点即现在的94区、95区和97区，由于线路较长、施工进度快，压实度采用灌砂法检测很难跟上施工进度。我二分指挥部各个料场的不同砂砾料经过多个试验段的检测与总结，得出了压实度与动态变形模量Evd的对应关系（如表1），根据此关系应用Evd动态模量测试仪检测压实度的技术使路基承载力的检测方法大幅度提高，检测进度大幅提快，得到建设单位、监理的一致好评，提高了施工单位的经济效益和社会效益。表1压实度与动态变形模量Evd的对应关系7结语通过检测路基的动态变形模量Evd来评价路基的压实效果和施工质量，是路基施工质量检测技术的发展方向，特别是高速公路运行速度的提高，这种检测方法更科学、更符合土体动力特征的实际情况。随着路基施工机械化水平的大幅度提高和先进的装运、摊铺、压实机械的使用，路基的填筑速度不断提高，而传统的路基压实度检测方法已经不能适用，出现了施工等待检测结果的现象；而Evd动态变形模量检测仪的检测方法与压实度已经总结出了相关关系，为了提高施工效率、施工质量和经济效益，有必要采用和推广动态变形模量的检测方法。参考文献〔1〕李怒放.动态变形模量Evd标准的应用和展望.2003(6)〔2〕《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）.北京：中国铁道出版社，200410 〔3〕《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）.北京：人民交通出版社，199510'