基于EVD的一種高速公路路基壓實度快速檢測方法研究

雍少寧 張富奎 王海林

（1甘肅省交通工程質量安全監(jiān)督管理局，甘肅 蘭州 730203；2甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司，甘肅 蘭州 730030；3甘肅省公路養(yǎng)護工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730030）

1 引 言

壓實不充分的路基填筑體勢必產生過量的工后沉降，進而引發(fā)一系列路基路面病害和工程隱患。就填方路基而言，決定工程質量的關鍵因素是填料組成和壓實成型，甘肅省的工程地質復雜多變，路基填料多以黃土、泥巖土、鹽漬土為主，優(yōu)質路堤填料缺乏是甘肅省公路工程建設中一直以來普遍面臨的問題，在先天劣勢條件下，客觀合理、簡便有效的控制指標和檢測方法成為保證甘肅省公路路基壓實質量最關鍵的途徑。然而，隨著我省公路建設進程的加快，路基壓實質量控制突顯出種種不足，主要表現傳統(tǒng)的路基壓實質量檢測方法費時費力，路基壓實質量檢測指標的應用過于單一、片面，路基壓實質量的靜態(tài)評價指標不再客觀合理。在控制路基壓實質量的過程中，有必要采用多指標互補、動靜結合的檢測方案，同時增加檢測頻率、擴大檢測覆蓋面、兼顧細節(jié)部位。本文將便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFGpro）測得的動態(tài)變形模量（EVD）與壓實度（K）之間建立相關關系，從而快速、高效的得到路基的壓實度，對于控制公路路基壓實具有很大優(yōu)勢，值得同行借鑒。

2 試驗儀器與方案

2.1 試驗儀器

1）便攜式動態(tài)變形模量檢測儀

研究中主要采用了德國HMP LFGpro型動態(tài)變形模量測試儀用于測定工程實體在特定動荷載作用下的彎沉值和動態(tài)變形模量，從而評估被檢測體的承載力和抗變形能力。該檢測設備操作簡便、實效，每個測點最多只需2分鐘，

圖1 便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFGpro）

2.2 試驗方法及方案

1)填料類型劃分

為了便于后期對動態(tài)變形模量（EVD）和壓實度（K）進行有效分析，在臨渭高速路基施工現場采取不同路基填料，并在室內完成篩分和液塑限等物性參數實驗，以得到準確的路基土工程分類，試驗數據如表1所示。

2)快速檢測方案

測點位的布設基于路基壓實狀態(tài)，盡可能多地擴散EVD數據范圍，快速給出對應的路基壓實度，并根據需要選取相應點位用傳統(tǒng)灌砂法進行驗證。K94+135處黃土路基壓實檢測點位布設如圖2示，檢測點位之間相距10米，基于路基中心線依次展開，覆蓋整個路基施工面。

表1 路基土物性參數

圖2 點布置圖

3 試驗結果分析

3.1 黃土（低液限粉土）路段相關性測試

借助便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFG pro）對拱涵頂部高填方施工段進行了路基壓實度檢測，涵頂設計填高為51米，所檢測層面為路基93區(qū)，路基填料為黃土，最大干密度為1.87g/cm3，最佳含水率為12.2。

圖3 黃土（低液限粉土）路段EVD與灌砂法所測壓實度對比

本次檢測共有48組有效數據，建立了動態(tài)變形模量（EVD）與黃土路基壓實度（K）之間呈線性相關關系，相關系數R2=0.9688。

依據《公路路基設計規(guī)范》的要求，高速公路填方路基下路堤壓實度應≥93%，上路堤壓實度應≥94%，路床壓實度應≥96%。因此，根據EVD與K的對應關系，得到該高速黃土填料路基壓實控制的EVD下限值。

此外，現場選取個別點位，進行EVD和灌砂法平行驗證試驗，由圖3可知，EVD和灌砂法所測壓實度的值非常接近，無過大偏差，以灌砂法檢測數據為真值，其相對誤差均小于1%，說明用EVD檢測黃土路基壓實度快速且可靠。

3.2 紅砂巖（粗砂）路段相關性測試

借助便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFG pro）對高填方施工段進行了路基壓實度檢測，設計填高為20米，現填高為15米，所檢測層面為路基93區(qū)，路基填料為紅砂巖，最大干密度為1.98g/cm3，最佳含水率為9.2。

本次檢測共有27組有效數據，建立了動態(tài)變形模量（EVD）與紅砂巖路基壓實度（K）之間呈線性相關關系，相關系數R2=0.9278。

依據《公路路基設計規(guī)范》的要求，高速公路填方路基下路堤壓實度應≥93%，上路堤壓實度應≥94%，路床壓實度應≥96%。因此，根據EVD與K的對應關系，得到該高速紅泥巖填料路基壓實控制的EVD下限值。

現場灌砂法相應點位的壓實度驗證，可見EVD快速檢測得出的結果與灌砂法基本一致，在壓實度滿足正常情況下相對誤差小于0.5%，而EVD較小的點位即壓實不足的位置相對誤差大于1%。

圖4 紅砂巖（粗砂）路段EVD與灌砂法所測壓實度對比

3.3 紅泥巖（高液限黏土CH）路段相關性測試

借助便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFG pro）對高填方施工段進行了路基壓實度檢測，設計填高為32米，現填高為31.5米（第105層），所檢測層面為路基94區(qū)，路基填料為紅泥巖，最大干密度為1.95g/cm3，最佳含水率為10.3。

本次檢測共有37組有效數據，建立了動態(tài)變形模量（EVD）與紅泥巖路基壓實度（K）之間呈線性相關關系，相關系數R2= 0.9368。

依據《公路路基設計規(guī)范》的要求，高速公路填方路基下路堤壓實度應≥93%，上路堤壓實度應≥94%，路床壓實度應≥96%。因此，根據EVD與K的對應關系，得到該高速紅泥巖填料路基壓實控制的EVD控制下限值。

通過灌砂法對現場相應點位的驗證，可知EVD快速檢測與灌砂法結果基本一致。其中兩個EVD值偏小的點的相對誤差大于1%，即29.88（K=91.5），17.44（K=84.8），說明未達到壓實質量要求的地方會對快速檢測的誤差有輕微影響，但不影響對壓實質量是否合格的判斷?，F場操作時可通過多采集一些EVD點取平均值的方法消除這種影響，這也從另一方面反映了快速檢測的優(yōu)點。

圖5 紅泥巖（高液限黏土CH）EVD與灌砂法所測壓實度對比

4 結 語

通過采用便攜式動態(tài)變形模量測試儀（LFG pro）對某高速黃土（低液限粉土）、紅砂巖（粗砂）、紅泥巖（高液限黏土CH）高填方路段動態(tài)變形模量（EVD）進行了測試，并將測試結果與灌砂法測得壓實度K之間建立相關關系，并得到相關關系式。通過灌砂法對現場相應點位進行驗證，得到EVD快速檢測與灌砂法結果基本一致，誤差范圍能滿足要求。因此，采用EVD作為公路路基壓實快速檢測的方法，可以加快控制進度，實現施工過程中動態(tài)控制，是一種快速有效的公路路基壓實度檢測方法。