宕渣路基壓實度及不均勻性影響的模型試驗研究

摘 要：通過室內(nèi)模型試驗，模擬宕渣路基不同壓實度及存在不均勻松散體條件下對路基路面回彈模量的影響，結(jié)果表明路基厚度和壓實度對路基回彈模量及力在路基當(dāng)中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實度越大，路基回彈模量越大，不均勻松散體的存在對路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

關(guān)鍵詞：宕渣；不均勻；回彈模量；模型試驗

引言

浙江省多山的地理特點決定了公路建設(shè)當(dāng)中大量的應(yīng)用了宕渣（即開采石料及殘余石渣廢料，工程上定義為經(jīng)開采并符合路基填筑要求的自然土石混合材料）作為路基填筑材料，宕渣具有來源廣、易于開采加工、價格低廉、節(jié)省征地等特點[1-3]。

文章通過室內(nèi)模型試驗，模擬宕渣路基不同壓實度及存在不均勻松散體條件下對路基路面回彈模量的影響，并且對土基表面的壓力變化進(jìn)行研究。以分析探討控制宕渣路基施工質(zhì)量的重要性。

1 試驗方案和方法

1.1 試驗場地、設(shè)備及傳感器布置

試驗場地設(shè)在室內(nèi)，試驗采取1：1的足尺模型開展擬靜力模型試驗。

選取模型槽中間150cm×400cm的場地作為試驗區(qū)域。將該試驗區(qū)域向下挖50cm作為土基表面。

采用承載板法測試回彈模量的方式進(jìn)行逐級加載，荷載板底面直徑30cm，加載范圍為0～53kN，利用土基頂面放置的土壓力盒測試土基頂面壓應(yīng)力變化。土壓力盒為南京葛南實業(yè)有限公司生產(chǎn)的VWE-1型土壓力計。讀數(shù)采用南京葛南實業(yè)有限公司制造的VW-102A型振弦讀數(shù)儀。將試驗區(qū)域分為3塊，每塊的中心位置分別埋設(shè)1個土壓力盒，編號分別為土壓力盒1、土壓力盒2和土壓力盒3。

面層采用C20混凝土代替路面水穩(wěn)層，采用與現(xiàn)場水穩(wěn)層剛度等效的方法計算出混凝土厚度為20cm，長寬為100cm，在兩端設(shè)置吊環(huán)以使該路面變成一可移動面層，上部放置車轍板模擬瀝青面層。

1.2 試驗步驟

（1）試驗場地開挖完畢后，對土基進(jìn)行回彈模量測試，測試方法為承載板法。測試2次取平均值作為土基回彈模量參考值。

（2）分3層對路基進(jìn)行攤鋪，每層鋪完后均使用小型夯實機(jī)對場地進(jìn)行夯實，對先前分好的3個區(qū)域進(jìn)行不同程度的夯實：每一層攤鋪完成后，分別對區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3夯實12次、8次和4次，即使3個區(qū)域的壓實度不同，區(qū)域1到區(qū)域3壓實度逐漸減小。每層夯實完畢后，對3個區(qū)域進(jìn)行回彈模量測試，同時測試土壓力盒壓力隨回彈模量測試加載變化情況。

（3）使用吊車梁分別將面層放置在不同的區(qū)域，然后在面層表面進(jìn)行回彈模量測試，并且記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

（4）工況一模擬：在區(qū)域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去30*30*30cm3的路基后重新回填，使該區(qū)域的密實度低于周邊，即設(shè)置一塊松散體。先測試區(qū)域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩(wěn)層及面層再測試三個區(qū)域的回彈模量，記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

（5）工況二模擬：在區(qū)域2土壓力盒正上方的路基頂面挖去45*45*45cm3的路基后重新回填，使該區(qū)域的密實度低于周邊。先測試區(qū)域2路基頂面的回彈模量，然后放置水穩(wěn)層及面層再測試三個區(qū)域的回彈模量，記錄回彈模量測試過程中土基表面土壓力盒讀數(shù)變化情況。

2 試驗結(jié)果

2.1 路基施工模擬結(jié)果

每層路基施工完畢后，對3個區(qū)域的回彈模量進(jìn)行測試，每層路基的回彈模量隨著夯實次數(shù)的增加而增加，并且路基厚度越大，回彈模量值越大。第一層夯實4次時的路基回彈模量值最小，為21.41MPa，最大為第三層夯實12次，達(dá)到41.38MPa。

對在回彈模量測試過程中的不同區(qū)域土壓力盒讀數(shù)變化進(jìn)行記錄，根據(jù)公式計算得出各個土壓力盒在回彈模量測試過程中隨著加載的進(jìn)行土壓力盒壓力變化。

在每層路基施工完成后的路基頂面土壓力盒壓力變化都有一個同樣的規(guī)律，即區(qū)域3土基表面壓力增長幅度最大，區(qū)域2其次，區(qū)域1最小，并且第三層完成后，土基表面感應(yīng)到路基表面?zhèn)鬟f過來的壓力最小，即路基越厚，壓實度越大，土基表面感應(yīng)到路基表面?zhèn)鬟f過來的壓力越小。

2.2 面層施工及不均勻工況模擬結(jié)果

將面層加在路基表面3個區(qū)域后分別進(jìn)行回彈模量測試，并且分兩次在區(qū)域2設(shè)置了松散體模擬路基不均勻性，松散體大小分別為30cm3（工況一）和45cm3（工況二），然后分別對區(qū)域2的路基路面進(jìn)行回彈模量測試，測試結(jié)果如表1、表2所示。

從表中可以得出，初始情況下在3個區(qū)域的面層上進(jìn)行回彈模量測試，回彈模量和路基回彈模量變化有同樣的規(guī)律，即路基夯擊次數(shù)越多，回彈模量越大。

由于在區(qū)域2的路基頂面設(shè)置了松散體，因此工況一、工況二和初始條件相比，區(qū)域2的回彈模量值明顯降低，并且區(qū)域1和區(qū)域3的回彈模量也有一定程度的降低，即松散體對周邊區(qū)域也有一定程度的影響，該不均勻條件下不均勻體對路基的影響范圍大于1.3m。區(qū)域2路基回彈模量降低13%，路面回彈模量降低30.1%。

由于是在區(qū)域2路基頂面設(shè)置的松散體，因此區(qū)域2土基表面土壓力盒受到壓力變化影響最大，而區(qū)域1和區(qū)域3影響不大。

3 結(jié)束語

文章通過室內(nèi)1：1足尺模型試驗，模擬實際工程當(dāng)中存在的不同壓實度路基條件及存在不均勻松散體工況條件，通過回彈模量測試和土基表面壓力測試研究壓實度和不均勻體對路基路面力學(xué)響應(yīng)的影響，得出結(jié)論如下：

（1）路基厚度和壓實度對路基回彈模量及力在路基當(dāng)中的傳遞影響很大，路基越厚，壓實度越大，路基回彈模量越大，土基表面對路基表面的力越不敏感。

（2）不均勻松散體的存在對路面回彈模量的影響很大，不均勻松散體體積越大，回彈模量降低程度越大，本次試驗條件下路基回彈模量降低13%，使路面回彈模量降低30.1%。

實際工程當(dāng)中要控制路基施工條件，盡量減小路基的不均勻性對路面的影響，提高路面使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]毛云龍.基于落球檢測技術(shù)的宕渣路基均勻性檢測研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014（7）：96-98.

[2]朱春風(fēng).宕渣路基施工質(zhì)量控制[J].建筑裝飾與施工管理，2014（5）：299-301.

[3]佟麗欣.宕渣路堤壓實特性的試驗研究及數(shù)值分析[D].上海交通大學(xué)，2008.