國省干道路基快速檢測技術研究

肖 濤

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

伴隨省內公路路網的不斷升級和發展，省內既有國省干道的通行能力有了極大地提升，國省干道二級及以上覆蓋率已經接近90%，基本上消除了四級及等外公路。考慮到省內國省干道的密集程度、通行量等因素，為了加快國省干道的路基結構快速檢測能力，提升檢測效率，最大程度控制路基檢測帶來的通行影響，應加大路基快速檢測技術在省內國省干道路基檢測中的普及程度。文章以省內國省干道為研究對象，針對性提出了科學、可行的路基快速檢測技術，分析了不同檢測方案的經濟性。

2 國省干道路基快速檢測技術

2.1 國省干道路基壓實度指標快速檢測

常規的路基壓實度指標檢測技術主要包括:灌砂法、環刀法及核子密度法幾種，其中，灌砂法和環刀法需要的試驗備材較少，試驗流程簡潔，但代表性差，檢測結果僅能夠代表取材位置的壓實度情況，無法快速檢測標段內的全部路基壓實度情況，如果全線采用灌砂法檢測將耗費大量的人力、物力。此外，核子密度法在檢測過程中需要使用放射線，在具體檢測過程中，必須制定完善的放射線輻射保護方案，檢測成本過高，不適合在國省干道路基檢測中使用。

為了提升省內國省干道的路基快速檢測能力，擬采用當前流行的EDG(無核視密度技術)快速檢測技術，檢測標段為省內東縱高速某段改擴建項目。結合項目現場工程勘察情況，試驗檢測標段土基層為天然碎石層。確定檢測標段內的K0+200和K0+350點為土模觀測點，由于以上兩個觀測點的自然壓實時間較長，在長期沉積作用下，土層基本處于完全干燥狀態;路基改擴建施工過程中，經灑水后的路基土含水率快速增加，選定灑水后路基土的任意兩個點作為土模觀測點。對上述四個土模觀測點分別進行編號，編號依次為1號、2號、3號、4號。先使用灌砂法測定天然碎石層的密度值，使用燃燒法測定路基層含水率指標。具體檢測指標如表1所示。

表1 天然碎石層土模密度和含水率指標

為了提升省內國省干道路基快速檢測能力，提高檢測效率，擬選用EDG檢測技術代替傳統的灌砂法，本文在上述標段采用兩種方法分別測定路基土體的密度值、含水率及壓實度指標，以論證EDG法的適用性。表2為分別采用灌砂法和EDG法測定的天然碎石路基的干密度、含水率和壓實度指標。

表2 兩種檢測技術結果對照情況

分析表2中的4個觀測點的數據可知，采用EDG法和傳統灌砂法檢測到的干密度值誤差均未超過2.500E－04，壓實度指標誤差值均未超過1.0，滿足公路工程試驗檢測相關規范要求;此外，兩種現場試驗方法得到的含水率值對應的相對誤差范圍均未超過1%，且試驗檢測精度均位于1%以內，滿足試驗檢測相關規范要求。EDG現場試驗使用儀器的檢測精度介于－2%～2%之間，含水率誤差滿足檢測儀器精度要求?？紤]到本試驗檢測標段內的路基土層為天然碎石層，結合試驗檢測基本原理和探針構造，從材料層面分析其并不適合采用EDG無核密度儀，經項目現場勘察資料分析，論證了EDG無核密度儀在天然碎石路基層中的適用性，無核密度儀體積小，現場檢測攜帶方便，試驗檢測結果可信度高，相同工作量前提下，EDG法的檢測時間僅為灌砂法的1/10。此外，由于天然碎石層的限定，導致點位測定速率基本維持在1.5 min～2 min范圍內，一定程度上限定了EDG的檢測速率。

2.2 國省干道路基彎沉指標快速檢測

在傳統的路基彎沉值現場檢測中，使用最普遍，成本最低的檢測技術當屬貝克曼梁法，貝克曼梁法是一項完全人工的現場試驗檢測技術，在檢測過程中需要全封閉交通，綜合安全性能較低，但因其技術成熟、可靠，早期被廣泛應用在省內路基路面彎沉值的現場檢測中。為了提升省內國省干道的路基彎沉值檢測效率，擬使用FWD彎沉快速檢測技術代替，FWD彎沉快速檢測技術雖然成本略高于貝克曼梁法，但該技術的自動化程度明顯提升，能夠實現彎沉值的自動讀取和記錄，且適用于任何路基形式，應用范圍極其廣泛。本文選定的某國省干道路基檢測試驗標段的路基層結構為水穩碎石基層。

根據彎沉測定規范要求，分別采用貝克曼梁法和FWD法測定對應試驗標段的彎沉值。FWD為自動化檢測設備，單車道彎沉測點布置頻率為40個/100 m～50個/100 m，為了便于識別對應觀測點，擬以10 m為樁點間距作為測點基準距離，并用涂料標記測定點位，試驗標段檢測總里程500 m。根據JTG E60—2016公路路基路面現場測試規程征求意見稿中相關要求，分別對兩種現場試驗采集到的彎沉值數據進行統計分析，統計觀測點數量20個，國省干道的保證系數值按二級公路確定，經計算，采用FWD快速檢測技術得到的彎沉代表值為554.2，采用貝克曼梁得到的彎沉代表值為169.2，通過線形回歸分析，得到的二者等效彎沉代表值為174.31，絕對誤差值為5.11，相對誤差率為3.02%，結果滿足彎沉檢測精度要求。

3 國省干道路基不同檢測技術經濟效益對比

就傳統檢測技術和現場快速檢測技術的經濟效益而言，在設備前期投入方面，灌砂法和貝克曼梁法的前期設備投入較低，且設備采購渠道廣泛，便于價格比照，能夠以最低的價格采購到試驗設備，而快速檢測中使用的EDG技術和FWD技術涉及到的設備價格高昂，是傳統檢測設備的幾十倍甚至上百倍;在測試效率方面，EDG快速檢測技術的理論速率是灌砂法的10倍，FWD快速檢測技術的理論速率是貝克曼梁檢測法的20倍～30倍;在試驗檢測參與人員數量方面，快速檢測法需要使用到的人員數量僅為傳統檢測技術的1/4～1/2，人員總體薪酬下降明顯。表3為以100 km檢測里程為計算依據得到的綜合經濟效益對比情況。

表3 以100 km檢測里程為計算依據得到的綜合經濟效益對比情況

4 結語

國省干道路基檢測是確保其正常運營的重要保障性措施之一，省內每年在國省干道路基檢測中投入的費用相當驚人，為了提升現場檢測效率，縮短檢測時間，切實削減檢測綜合費用，擬在全省推廣使用路基快速檢測技術;本文對路基的壓實度和彎沉兩個指標的現場快速檢測進行分析，論證了快速檢測技術的可靠性;就不同檢測技術的綜合經濟效益進行對比分析，凸顯了快速檢測技術的高性價比特點。