关于砂石路基压实度检测的研究

曹文婷

贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司

摘要：对路基进行压实处理的目的为降低道路工程的透水性，避免水分侵蚀路基及路基结构松散，确保路基结构与路面结构能够承受行车荷载。如路基压实效果不理想，可导致路面出现断裂或塌陷问题，影响交通运输效率，严重时还会引发交通事故。对此，应重视检测压实度，以明确压实效果是否达到要求。砂石路基的压实度可受到多种因素的影响，在检测压实度的过程中要根据路基结构特点合理选用测量技术。本文探讨了砂石路基的特点及检测压实度时采用的技术，同时结合砂石路基实例阐述了检测技术的应用效果。

关键词：砂石；压实度；路基；检测

路基可支撑路面结构及承受行车荷载，应重视提升路基工程的强度及回弹模量，改善工程的稳定性。压实度是评估路基稳定性、强度及使用性能的重要指标，在压实度不同的情况下，路基的物理性能也会随之发生变化，如压实度较好，可强化路基的稳定性与不透水性能，减少永久变形问题。如压实度较差，不但会导致路基出现沉降不均等问题，还会引发变形、开裂、坑洼、沉陷及车辙等质量通病[1]。对此，应及时检测路基的压实度是否达到标准。本文研究了与砂石路基压实度检测相关的问题，旨在优化路基工程的压实质量。

1.砂石路基的特点

砂石路基具有排水能力好、承载力强、沉降量少及防冻胀等特点，是一种常用的路基形式。首先，砂石路基的透水性较好，在路面承受荷载的情况下，砂石路基可形成排水面，并有效降低孔隙水对地基产生的压力，改善路基土层固结能力。砂石材料结构疏松、质地细腻及颗粒均匀，且具有不溶于水、耐风化、抗破损、吸潮及隔音等特点，不但可以实现排水固基，同时能提高吸水率，防止地下水及自由水侵蚀路基及路面结构，避免道路性能遭到破坏[2]。其次，砂石路基的压缩性较小、强度较高，且密实度较大，能够将路基及路面承受的应力扩散至天然土层，由此增强路基的承载能力；路基中的砂石压缩模量较高，可减小侧向变形，同时能降低路基、路面向天然土层传递的附加压力，因此有助于减少沉降量[3]。此外，砂石路基的孔隙较大，能够有效预防毛细管现象，防止因结冰而导致路基出现冻胀病害问题。

2.砂石路基压实度检测分析

2.1检测技术与注意事项

在检测砂石路基的压实度时可以采用灌水技术、灌砂技术、波技术。应用灌水技术或灌砂技术检测压实度时需要开挖试洞或试坑，灌水检测的操作步骤如下：整平地表，固定好座板，随后沿地表或环套内壁铺好塑料膜，同时记录水位高度，在座板内注满水后再次记录水位并计算座板体积；完成上述操作后可开挖试坑及检测含水量，修整坑壁后可注水与记录水位高度，并根据检测数据计算压实度。应用灌砂技术检测压实度前需要准备好取土设备、量砂、台秤、基板、标定罐及灌砂筒等仪器设备，在检验时需保证粒径均匀的量砂以自由下落的方式进入试洞中，随后测量试洞容积，并根据含水量计算干密度。波检测技术包括核子密度仪检测技术、冲击波技术及瑞雷波技术。核子检测技术的操作步骤如下：先确定检测位置，随后对密度仪进行预热处理，在打好的试验孔内插入测试棒；在检测的过程中应保证测试员与密度仪之间的距离＞2m，检测时间达到要求后迅速记录数据及关机[4]。冲击波技术、瑞雷波技术的检测方法与核子检测技术相似，均需要依据波的传播机制与传播规律测定压实度。为了获得相对准确的检测数据，应注意合理布置砂石路基的测点。在布置测点、选择测定断面及测定区间时应遵循随机原则，获得检测数据后应运用科学的数理统计及分析方法评定压实度，减少路基不均匀性产生的影响。此外，在开始检测前，应先测量路基含水量及干密度，如干密度、含水量均超出标准，应重新选择测点。

2.2检测实例

2.2.1砂石路基概况

某道路工程全线总长度为109.58km，沿线多天然砂石，为了提高路基的强度、保护沿线生态环境及减少耕地占用面积，并保证可以实现就地取材，决定采用天然砂石填筑路基。砂石料包括四种，一类砂石料的粒径为9.0mm~30mm，占比36%；二类砂石料粒径为4.0mm~9.0mm，占比32%；三类砂石料粒径为2.5mm~4.0mm，占比14%；四类砂石料粒径＜2.5mm，占比18%；设计强度为4.5MPa，干密度为2.29g/cm3，含水量为4.7%，采用分层施工技术，分层厚度＜18cm。在检测砂石路基的压实度时采用的是瑞雷波技术。

2.2.2检测原理与方法

瑞雷波可沿大气层及其他介质实现自由传播，在自由传播的过程中质点沿椭圆形轨迹运动，椭圆轨迹的长轴与介质表面运动轨迹相互垂直，椭圆的短轴与长轴之比为2：3。在检测深度不断增加的情况下，瑞雷波强度会逐渐降低，强度与检测深度之间的关系为指数衰减。瑞雷波的衰减速度较慢，且频率较低，具有振幅大、能量高的特点，可以提高识别度。应用瑞雷波技术时需要依据波速计算压实度，计算公式为Vs=VR/[（0.87+1.12u）/（1+u）]，公式中的Vs为压实度，VR为瑞雷波的传播速度，u为分层介质泊松比。瑞雷波的检测原理见图1。

在检测前需要全面调查路基及路面情况，并选择好测点。在布置测线时需要根据中桩所在的位置调整测点距离，依次向中桩的两侧展布好测线及测点，保证测点之间的距离为1m。在测量各个测点之间的距离时需要拉直及绷紧钢卷尺，固定好测点之后可在相应的位置安放好检测仪。应注意保证检测仪之间的距离小于路基测试深度的1/2，且检测仪之间的距离应满足各震源互不干扰的要求，为了确保瑞雷波检测仪能与路基土实现有效耦合，可将适量石蜡粘贴在检测仪底部。此外，在检测压实度的过程中可对力锤重量进行适当调整，尽量确保检测仪的激发频率＞300Hz。检测时需要做好现场记录，记录的内容应包括被测桩位图、测线数据、测线编号、路基填料及路基土试验数据、桩号、里程及检测日期等，注意对记录好的数据进行复查，避免原始检测数据出现遗漏问题。

3.结语

综上，砂石路基的压实度可对路面的稳定性、平整度及耐久性产生影响，在检测压实度时应注意进行反复试验及跟踪调查，在查阅相关资料与分析检测数据的基础上控制好砂石路基的压实度，及时处理路基压实施工中存在的问题。在检测砂石路基的压实度时还应做到及时取样，尽量减少含水量、土质不均或填料配比不均等因素对检测结果产生的影响，以获得真实的压实度检测结果，根据检测结果针对性调整压实工艺技术与提升道路使用效能。

参考文献：

[1]高成雷，严战友，李建军，等.颗粒级配对无粘性土压实性的影响分析[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2016，40（2）：227-232.

[2]王娟娟，张秀丽，王铁行.考虑含水量和密度影响的压实黄土抗剪强度特性研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2014，46（5）：687-691.

[3]曾梦澜，胡圣魁，谭邦耀，等.压实温度对温拌NovaChip沥青混合料路用性能的影响[J].北京工业大学学报，2014，40（10）：1518-1523.

[4]焦倓，聂志红，王翔.基于连续压实质量检测的压实薄弱区域评价指标研究[J].铁道学报，2015，37（8）：66-71.