動態回彈模量測試儀在高速公路路基壓實質量檢測上的應用

蔡玉潔 王 偉

（重慶巨能建設集團四川有限公司，四川 成都610000）

高速公路路基壓實質量能夠直接影響路基的運行能力、路面荷載、抗車轍能力、抗病害能力等。在高速公路工程建設中，工作人員要想精準掌控路基壓實質量情況，就要充分利用動態回彈模量測試儀優勢，借助儀器設備進行壓實情況檢測。工作人員要根據有關規定制定壓實質量檢測方案，明確質量檢測流程與參數，借助相應的計算公式完成最大干密度與含石量檢測，分析研究檢測結果，及時發現路基穩定性問題與變形隱患，為進一步提升路基壓實度提供重要依據。這是動態回彈模量測試儀在公路路基壓實質量檢測中的重要作用與獨特價值[1]。

1 工程案例

1.1 工程概況

新疆地區某二級公路工程，起止樁號為K0+000～K12+964.07，全線長120 千米，總工期共計18 個月，工程投資約為26528萬元。本工程包括：土石方、中橋，路基寬度為12 米，雙向兩車道，按照二級公路等級設計斷面布置情況。本次工程中的壓實度為必須測試的指標，由于路線較長，每個工作日需要填筑的砂礫石料數量較大，全線壓實度檢測任務量巨大，需要檢測5 萬次左右。

傳統壓實度檢測技術無法滿足如此大量的檢測要求，工作人員引入動態回彈模量測試儀，在路基位置設置不同測試點，展開動態回彈模量檢測，通過最大干密度檢測與含石量檢測結果分析壓實度情況，為找出路基薄弱點提供可靠依據。動態回彈模量測試儀的應用大大提高了路基壓實度檢測效率，提升了試驗結果的精準性[2]。

1.2 動態回彈模量測試儀在路基壓實質量檢測中的應用原理

動態回彈模量測試儀在公路路基壓實質量檢測中應用，主要是借助動態變形模量Evd 指標檢測路基的承載力，能夠廣泛運用于各種受荷載作用的路基質量檢測中。工作原理為：進行一定質量的落錘處理，通過阻尼裝置、承載板對路基產生沖擊，促使路基沉陷，模擬車輛流通過程中對路基造成的動荷載作用力；在同等沖擊條件下，記錄、計算路基動態形變模量Evd 指標[3]。一般情況下，路基的壓實度越大，沉陷值越小，動態變形模量數值越高，具體檢測過程如下：

1.2.1 檢測之前，需要做如下工作：（1）保證測試面平整無異物，讓儀器設備的荷載板與路面直接接觸，若路面凹凸不平，則可用少量細沙填平；（2）保證動態回彈模量測試儀導向桿垂直于地面；（3）控制動態回彈模量測試儀落距符合規范要求。

1.2.2 工作人員需要遵循如下測試步驟：（1）將動態回彈模量測試儀荷載板放置在需要檢測的路基測試面上方，安裝導向桿，調整導向桿角度，控制角度=90°；（2）提升落錘，將其掛在掛鉤裝置上，之后讓落錘自由脫鉤落下，在落錘回彈之后將其掛在掛鉤裝置，反復操作3 次，完成預沖擊處理；（3）按照（2）的操作再次重復3 次，此為正式測試，記錄正式測試數據；（4）在測試時需要避免荷載板的移動與跳躍，精準記錄每個測試點的工作名稱與測試位置，記錄土壤成分、含水率、含石率及其他參數。

1.2.3 結合工作原理，分別記錄三次測試結果，參考指標包括：Sm（沖擊測試的沉陷值，三次沖擊平均值，單位為mm）、Evd（動態變形模量值，單位為MPa 或MN/m2），按照平板壓力公式計算：Evd =1.5×r×σ/s（2.2-1），實測結果為：Evd=22.5/s（2.2-2）。在公式中，Evd 數值需要計算到0.1 MPa；r 為承載板半徑，本工程數值為150mm；σ 為荷載板下方受到的最大作用力，沖擊時間ts=18ms，因此σ=0.1 MPa；1.5 為承載板形狀影響系數。

2 高速公路路基壓實質量檢測中動態回彈模量測試儀的應用

2.1 設計實驗方案

針對本工程的動態回彈模量測試，確定公路路基原材料為天然土石混合料，根據不同路段、層位的公路路基設計要求，以《公路路基路面現場測定規程》為主要依據，結合《落錘式動態回彈模量測試儀測定動態回彈模量實驗方法》進行現場試驗測定，獲取指標檢測路基壓實質量[4]。

2.2 路基壓實質量檢測實驗過程

按照上述“測試步驟”分別規范完成操作，動態回彈模量測試儀的原理就是借助落錘從一定高度脫鉤自然下落時產生的沖擊荷載傳遞給荷載板，此時荷載板下方的路基面會產生動應力，導致荷載板呈現，這也是阻尼振動的振幅。工作人員要利用測定儀將沉陷結果記錄下來，借助Evd =1.5×r×σ/s（2.2-1）進行計算，之后根據有關實驗規程的路基壓實標準進行數據分析。

2.3 路基壓實質量檢測結果分析

在本工程中使用動態回彈模量測試儀對路基壓實質量進行測試，分別得到如下測試結果。

2.3.1 原材料分析結果。選擇路基沿線最具代表性的原材料進行測試，得到結果為：原材料A 的最大粒徑為100mm，天然含石量約為66.7%，得到級配曲線圖為圖1。原材料B 最大粒徑為20mm，天然含石量約為36.6%，得到級配曲線圖為圖2。

圖1 原材料A 的級配曲線圖

圖2 原材料B 的級配曲線圖

2.3.2 路基壓實的最大干密度檢測結果。根據《公路土工試驗規程》文件內容，允許最大粒徑dmax＜60mm，為了解確定原材料A 的最大感密度，工作人員利用相似級配延伸法進行處理，擬定MR=1.7、MR=2.5、MR=5.0 模比，配置土石混合料，利用濕土法進行振動壓實，得到不同模比的最大干密度試驗結果（如表1）及相似模比與最大干密度關系圖（如圖3）。

表1 最大干密度試驗結果

圖3 相似模比與最大干密度關系圖

考慮相似模比與最大干密度之間的線性關系，確定有關系數為R2=0.9574，得到公式為y=-0.0305×x+2.1098（y 為最大干密度，x 為相似模比），可以發現，若相似模比為1.0 時，最大干密度為2.38g/cm3。之后，工作人員借助相同的方法處理原材料B，得到最大干密度為2.17g/cm3。

表2 含石量檢測結果

根據檢測結果可以發現，現場含石量與烘干狀態下的含石量沒有明顯差距；且使用現場濕土法對含石量進行測定，發現干土狀態下的含石量更大，能夠更直觀反映真實的含石量情況。

2.3.4 結合動態回彈模量測試儀在路基壓實度檢測中的應用全過程可以發現，壓實度與動態回彈模量之間存在著相對應的關系，且相較于傳統壓實度檢測技術，這一設備能夠將檢測數據以更直觀的折線圖的形式展示出來，為工作人員的數據分析與壓實度判斷工作提供重要依據。此外，借助動態回彈模量測試儀進行壓實度質量檢測，能夠有效縮短檢測時間，且設置更多的檢測點，獲取更全面的數據[5]。

3 結論

綜上所述，根據高速公路路基壓實質量檢測中動態回彈模量測試儀的應用實驗分析表明，動態回彈模量測試儀在檢驗路基壓實情況方面具有重要作用。結合本次工程案例分析可以發現，相較于以往的壓實質量檢測技術，這一檢測儀器的應用更加符合土體動力特征，具有科學性。在高速公路建設工程不斷發展的過程中，大量的先進工藝技術被應用于施工過程中，路基填筑情況發生變化，傳統壓實質量檢測技術已經不能夠為工作人員提供精準可靠的檢測數據，將動態回彈模量測試儀運用于壓實質量檢測中是公路工程建設與發展的必然趨勢。在今后的壓實質量檢測中，工作人員運用動態回彈模量測試儀，要以地區公路工程有關標準為依據，以工程現場情況為資料，保證檢測數據的真實性、實效性與可用性。