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摘 要: 公路路基质量的好坏,压实度是最重要的评价指标之一,只有对路基进行充分压实,才能保证路基的强度和整体稳定性,延长公路的使用寿命。为此,本文主要对公路路基压实度检测方法、注意事项进行了分析与探讨。
关键词: 公路工程;路基压实;检测方法
路基压实质量是保证路基的工程性能与路基稳定的重要环节。公路路基压实质量除了与级配良好的填料、合理的施工工艺相关外,路基压实质量检测是保证路基质量良好的关键之一。路基质量检测的方法不断革新进步,传统的路基填筑质量检测方法广泛应用于公路施工实践,但又存在很大的局限性:检测时间多,影响工期;检测仪器冗杂,所需人力多;检测结果受环境及操作人员影响较大,检测效率较低;检测有损路基结构等。如何实现公路路基压实质量的快速无损检测是一个对公路施工及后期运营管理有着深远意义的课题。
一、公路路基压实度检测方法
1、灌砂法
灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积,它是当前最通用的方法,现有公路很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度,它的缺点是:需要携带较多量的砂,而且称量次数较多,因此它的测试速度较慢,工作效率不高。采用此方法时,应符合下列规定:
(1)当集料的最大粒径小于15mm,测定层的厚度不超过150mm时,宜采用直径为100mm的小型灌砂筒测试。
(2)当集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超過150m,但不超过200mm时,应用直径为150mm的大型灌砂筒测试。
2、环刀法
环刀法是测量现场密度的传统方法,用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度,由于环刀自身体积小深度浅,所以它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的,若环刀取在碾压层的上部,则得到的数值往往偏大,若环刀取的是碾压层的底部,则所得的数值将明显偏小,就检查路基土和路面结构层的压实度而言,我们需要的是整个碾压层的平均压实度,而不是碾压层中某一部分的压实度,因此,在用环刀法测定土的密度时,应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。但是,这在实际检测中是比较困难的,所以一般在做比对试验时只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间,环刀法所得的结果才‘可能与灌砂法的结果大致相同,而在目前工程的实际检测中很多时候测的仅仅市面层的压实度。另外,环刀法适用面较窄,对于含有粒料一的稳定土及松散性材料无法使用。
3、落锤频谱式路基压实度快速测定仪
落锤频谱式路基压实度快速测定仪是利用落锤的冲击使土体产生反弹力,并利用低频测出土体响应值的一种不测含水量就能得到路基压实度的测试仪器。检测时,不需挖坑,每测一个点,只需2~3min。该仪器体积小(仪器外形尺寸:320mm×140×300mm,冲击架高460mm,质量轻(8.8kg),携带使用方便;既可在施工工地现场使用,也可在实验室土槽中使用。
在己碾压的路基表面上:使落锤自由落下,接触地面时;土体表面随即产生反弹力。从理论上讲,土体愈密实,吸能作用愈弱反弹力愈强。反弹力随即使加速度传感器工作,记录加速度值。经过电荷放大器的前置放大;并以电压信号输出、随即又通过低通滤波器,进入峰值采样保持电路。然后,再由阀值触发电路,进入10位数(精度高)A/D模数转换电路,CPU8098单片机进行数据处理,最后,由LED显示器显示。
4、核子密度湿度仪法
核子密度湿度仪法的原理是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快,需要人员少测试一个检测占一两分钟就可以得出结果,工作效率明显提高。由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测定其含水量,而测定填土含水量的烘干法从试验中得出结论需要时间很长,与现代化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾,并且受外界因素的影响较大。为此,利用微电子技术,通过放射性元素(Y射线和中子射线)测量填土的密度、含水量的仪器自80年代产生,即核子湿度密度仪。该方法能在现场快速、准确、方便地测定填土的密度和含水量,能满足现场填土压实系数。是一种无损检测的方法,具有操作方便、明显直观、非常适合于机械化路基填土施工。
5、瑞雷波法
瑞雷波法压实度检测是利用半空问弹性介质中存在一种由压缩波和剪切波于涉产生的瑞雷波,在均质各向同性弹性半空间中瑞雷波波速度和振动频率无关,瑞雷波在深度方同衰减较快,而在水平向衰减很慢,在路基工程中经常碰到的层状介质的情况,由于土的模量随深度变化,瑞雷波波速度将随频率而变,即具有弥散性。利用瑞雷波法检测压实度的原理就是利用波速与介质密度的相关性。根据相关性建立对应的函数关系,从而对路基压实度进行检测。瑞雷波法是一种快速无损检测高填方路基以及传统检测力一法无法实现的检测方法。
利用瑞雷波法测试路基的压实度,主要利用其两种特性。一是在分层介质中瑞雷波速度的频散特性;二是瑞雷波传播速度与介质密度的相关性。前者可根据实测频散曲线划分层位,并计算出各层的速度值。后者则是用已求得的各层的瑞雷波速度值与密度值的相关关系计算各层的压实度,利用弹性波传播速度计算路基的压实度。
二、公路路基压实检测注意事项
1、检测点数量
施工单位在完成每一压实层后应该首先自检,自检频率按照技术规范的规定进行全频率试验。依据《公路路基施工技术规范》中的规定:检验频率为每1000m2至少检验2点,不足1000m2时检验2点,必要时可根据需要增加检测点。灌砂法检测每点需要操作时间约15min,如果以报检宽度为30m 的路基为例,即使每天只报检500m,每天的报检面积为15000m2,需要检测点数为30个点,需要时间约为7.5h,仅仅自检的现场操作就需要如此漫长的时间,如果再加上现场监理抽检时间,那就更长,这就需要现场监理、施工单位自检和抽检一块进行。
2、试坑的位置
检测点地表面处理要平,只要表面凸出一点(即使1mm),使整个表面高出一薄层,其体积便算到试坑中去了,将影响试验结果,因此除非非常的平,否则应先放上基板测定一次粗糙表面消耗的量砂。必须注重对薄弱点的检测,由于工程结构的特殊性,一般路基中间部位的压实度较两侧接近路边缘处压实度高,所以加强对路基边部的检测也是非常必要的。
3、试坑的深度
按照《公路路基路面现场测试规程》要求,试坑的深度应该等于测定层的厚度,但不得有下层材料混入。一般情况下每压实层厚度约为15cm,所以试坑深度也应该为15cm。由于现场操作时,挖坑这道工序往往由工地务工人员完成,其挖坑深度经常达不到要求。压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形,所以就每一压实层而言,越向下的部位其压实度越小。因此,坑的深度不够,将导致测得的压实度值偏大。
4、试坑的形状
试坑的形状应该是圆柱体,坑洞周壁应竖直,但实际操作中会出现上大下小或上小下大的情形,这样形状的试坑导致测得的压实度值偏大或偏小。
三、结束语
综上所述,随着公路工程建设事业的飞速发展,对路基的使用性能、路基的稳定性、工后沉降控制等问题的研究显得越来越重要。对公路路基填筑质量来说,保证路基填筑质量的关键措施为选择合适的填料、并加强检测过程控制。现有国家规范明确规定了公路路基的压实质量控制指标、检测方法、及评价体系等,但由于公路路基现有检测方法的局限性和填料自身的不均匀性,还是很难控制公路路基的填筑质量,因而缩短了公路的使用寿命,并对国家的经济发展造成巨大的损失。同时,现有的公路建设采用多重检测指标来确保路基的压实质量。在公路路基研究领域中,研究合理便捷的压实检测方法极为关键。
参考文献
[1] 史建峰.路基压实度检测方法比较[J]. 山西建筑. 2010(29).
[2] 张宁博.浅谈路基压实度检测及压实质量前控制[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(10).
关键词: 公路工程;路基压实;检测方法
路基压实质量是保证路基的工程性能与路基稳定的重要环节。公路路基压实质量除了与级配良好的填料、合理的施工工艺相关外,路基压实质量检测是保证路基质量良好的关键之一。路基质量检测的方法不断革新进步,传统的路基填筑质量检测方法广泛应用于公路施工实践,但又存在很大的局限性:检测时间多,影响工期;检测仪器冗杂,所需人力多;检测结果受环境及操作人员影响较大,检测效率较低;检测有损路基结构等。如何实现公路路基压实质量的快速无损检测是一个对公路施工及后期运营管理有着深远意义的课题。
一、公路路基压实度检测方法
1、灌砂法
灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积,它是当前最通用的方法,现有公路很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度,它的缺点是:需要携带较多量的砂,而且称量次数较多,因此它的测试速度较慢,工作效率不高。采用此方法时,应符合下列规定:
(1)当集料的最大粒径小于15mm,测定层的厚度不超过150mm时,宜采用直径为100mm的小型灌砂筒测试。
(2)当集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超過150m,但不超过200mm时,应用直径为150mm的大型灌砂筒测试。
2、环刀法
环刀法是测量现场密度的传统方法,用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度,由于环刀自身体积小深度浅,所以它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的,若环刀取在碾压层的上部,则得到的数值往往偏大,若环刀取的是碾压层的底部,则所得的数值将明显偏小,就检查路基土和路面结构层的压实度而言,我们需要的是整个碾压层的平均压实度,而不是碾压层中某一部分的压实度,因此,在用环刀法测定土的密度时,应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。但是,这在实际检测中是比较困难的,所以一般在做比对试验时只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间,环刀法所得的结果才‘可能与灌砂法的结果大致相同,而在目前工程的实际检测中很多时候测的仅仅市面层的压实度。另外,环刀法适用面较窄,对于含有粒料一的稳定土及松散性材料无法使用。
3、落锤频谱式路基压实度快速测定仪
落锤频谱式路基压实度快速测定仪是利用落锤的冲击使土体产生反弹力,并利用低频测出土体响应值的一种不测含水量就能得到路基压实度的测试仪器。检测时,不需挖坑,每测一个点,只需2~3min。该仪器体积小(仪器外形尺寸:320mm×140×300mm,冲击架高460mm,质量轻(8.8kg),携带使用方便;既可在施工工地现场使用,也可在实验室土槽中使用。
在己碾压的路基表面上:使落锤自由落下,接触地面时;土体表面随即产生反弹力。从理论上讲,土体愈密实,吸能作用愈弱反弹力愈强。反弹力随即使加速度传感器工作,记录加速度值。经过电荷放大器的前置放大;并以电压信号输出、随即又通过低通滤波器,进入峰值采样保持电路。然后,再由阀值触发电路,进入10位数(精度高)A/D模数转换电路,CPU8098单片机进行数据处理,最后,由LED显示器显示。
4、核子密度湿度仪法
核子密度湿度仪法的原理是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快,需要人员少测试一个检测占一两分钟就可以得出结果,工作效率明显提高。由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测定其含水量,而测定填土含水量的烘干法从试验中得出结论需要时间很长,与现代化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾,并且受外界因素的影响较大。为此,利用微电子技术,通过放射性元素(Y射线和中子射线)测量填土的密度、含水量的仪器自80年代产生,即核子湿度密度仪。该方法能在现场快速、准确、方便地测定填土的密度和含水量,能满足现场填土压实系数。是一种无损检测的方法,具有操作方便、明显直观、非常适合于机械化路基填土施工。
5、瑞雷波法
瑞雷波法压实度检测是利用半空问弹性介质中存在一种由压缩波和剪切波于涉产生的瑞雷波,在均质各向同性弹性半空间中瑞雷波波速度和振动频率无关,瑞雷波在深度方同衰减较快,而在水平向衰减很慢,在路基工程中经常碰到的层状介质的情况,由于土的模量随深度变化,瑞雷波波速度将随频率而变,即具有弥散性。利用瑞雷波法检测压实度的原理就是利用波速与介质密度的相关性。根据相关性建立对应的函数关系,从而对路基压实度进行检测。瑞雷波法是一种快速无损检测高填方路基以及传统检测力一法无法实现的检测方法。
利用瑞雷波法测试路基的压实度,主要利用其两种特性。一是在分层介质中瑞雷波速度的频散特性;二是瑞雷波传播速度与介质密度的相关性。前者可根据实测频散曲线划分层位,并计算出各层的速度值。后者则是用已求得的各层的瑞雷波速度值与密度值的相关关系计算各层的压实度,利用弹性波传播速度计算路基的压实度。
二、公路路基压实检测注意事项
1、检测点数量
施工单位在完成每一压实层后应该首先自检,自检频率按照技术规范的规定进行全频率试验。依据《公路路基施工技术规范》中的规定:检验频率为每1000m2至少检验2点,不足1000m2时检验2点,必要时可根据需要增加检测点。灌砂法检测每点需要操作时间约15min,如果以报检宽度为30m 的路基为例,即使每天只报检500m,每天的报检面积为15000m2,需要检测点数为30个点,需要时间约为7.5h,仅仅自检的现场操作就需要如此漫长的时间,如果再加上现场监理抽检时间,那就更长,这就需要现场监理、施工单位自检和抽检一块进行。
2、试坑的位置
检测点地表面处理要平,只要表面凸出一点(即使1mm),使整个表面高出一薄层,其体积便算到试坑中去了,将影响试验结果,因此除非非常的平,否则应先放上基板测定一次粗糙表面消耗的量砂。必须注重对薄弱点的检测,由于工程结构的特殊性,一般路基中间部位的压实度较两侧接近路边缘处压实度高,所以加强对路基边部的检测也是非常必要的。
3、试坑的深度
按照《公路路基路面现场测试规程》要求,试坑的深度应该等于测定层的厚度,但不得有下层材料混入。一般情况下每压实层厚度约为15cm,所以试坑深度也应该为15cm。由于现场操作时,挖坑这道工序往往由工地务工人员完成,其挖坑深度经常达不到要求。压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形,所以就每一压实层而言,越向下的部位其压实度越小。因此,坑的深度不够,将导致测得的压实度值偏大。
4、试坑的形状
试坑的形状应该是圆柱体,坑洞周壁应竖直,但实际操作中会出现上大下小或上小下大的情形,这样形状的试坑导致测得的压实度值偏大或偏小。
三、结束语
综上所述,随着公路工程建设事业的飞速发展,对路基的使用性能、路基的稳定性、工后沉降控制等问题的研究显得越来越重要。对公路路基填筑质量来说,保证路基填筑质量的关键措施为选择合适的填料、并加强检测过程控制。现有国家规范明确规定了公路路基的压实质量控制指标、检测方法、及评价体系等,但由于公路路基现有检测方法的局限性和填料自身的不均匀性,还是很难控制公路路基的填筑质量,因而缩短了公路的使用寿命,并对国家的经济发展造成巨大的损失。同时,现有的公路建设采用多重检测指标来确保路基的压实质量。在公路路基研究领域中,研究合理便捷的压实检测方法极为关键。
参考文献
[1] 史建峰.路基压实度检测方法比较[J]. 山西建筑. 2010(29).
[2] 张宁博.浅谈路基压实度检测及压实质量前控制[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(10).