公路路基路面的試驗檢測技術研究與應用

張國花

摘 要：公路路基路面標準是保證汽車行車安全的基本保證，在公路工程建設中，必須嚴格按照規范標準，選用適當的檢測技術檢測路基路面，指導公路工程的建設，使公路工程的整體質量得到最大化的提高。文章介紹了第六師S303～奇臺三分場公路為二級公路路基路面中試驗檢測技術中有關壓實度、彎沉度和平整度的內容，對公路路基路面試驗檢測技術的實施措施做了初步總結。

關鍵詞：公路 路基路面 試驗 檢測技術

1 工程概況

第六師S303至奇臺三分場是一條二級公路，設計時速80 km/h，線路全長35.347 km，分兩個合同路段，一是K0+000～K17+286.83（斷裂的K17+286.283～K13+400.00，長的3886.83 m），二是K13+400～K31+460，長的18.06 km，三是K13+400～K31+460 km。路基寬12米，路面寬2×3.75米，兩邊分別設置1.5米的硬路肩和0.75米的土路肩，路面和硬路肩路拱的橫向坡度為雙向1.5%，土路肩路拱為2.5%，路基斜坡為1：1.5。鋪面的構造形式為：5厘米的中顆粒瀝青砼+25厘米的水泥穩定砂礫基層+20厘米的級配砂卵石底基層。

2 公路路基路面的試驗檢測技術方法

2.1 路基路面壓實度灌砂法檢測

采用注沙的方法，能對路基路面的壓實度進行專門的檢測，現場取樣稱重，用標準砂與試樣土體的重量之比，即為試樣的密實度，以此來體現路基的壓實度。注沙方法的技術簡單，不會受到外部影響，而且測量值的起伏也很小，測量值的精度很高，但是檢測的測量過程中，測量值的測量必須仔細。注沙檢測點的數量，按公路施工質量評價標準中要求，以每200米為一次壓實層試點2個為原則，檢測點必須是平坦的，如有必要，可以在一定范圍內添加檢測點，檢測點為隨機選擇。測試坑的深度應該與測試土層的厚度相等，但是下面的土體不能混在測試土層中，否則將會對壓實度造成影響。

2.2 路基、路面回彈彎沉檢測法

2.2.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法測量路基路面回彈彎沉，主要采用標準型試驗車加載路基路面，用百分表法測量貝克曼梁受載時的變形量，從而得到路基路面回彈彎沉。貝克曼梁法測量路基路面的回彈彎沉值，具有測量方法簡便、測量方法簡便等優點。進行檢測時，停車后，將貝克曼梁與車輛同向地插進車輛后輪間隙，梁臂不能接觸輪胎，將貝克曼梁探頭放在測點處（車輪間隙正中3-5cm），將百分表固定在貝克曼梁測量柱上，當車輛行駛至彎沉作用半徑（大于3米）時，讀出百分表的最大讀數，根據初、終讀數，求出路基路面回彈彎沉數值。在對貝克曼梁進行有限元分析時，應特別重視對支座的變形和溫度的影響。公路路基路面彎沉量為貝克曼梁法測定的靜彎沉，它是在試驗車輛的充氣壓力、軸重和輪胎接地面積均滿足規范要求的情況下測定的。依據檢測中的資料，按有關規范，對評價段的彎沉平均值、標準偏差和典型彎沉進行了計算。

2.2.2 自動彎沉儀法

自動彎沉儀檢測方法是在貝克曼梁原理的基礎上，實現對檢測的連續測量，且具有更高的工作效率，尤其是對高速公路公路驗收和檢測的養護起著重要的作用。該方法的工作原理和貝克曼梁的工作原理一樣，均采用了簡易的連桿機構。在檢測一條道路上，自動彎沉測量車會以固定的速度前進，測量車會把一根彎沉測量梁放在車身的前面，然后把它支撐在地上，讓它不會移動，然后把它拉起來，以兩個車速把它拉到下一個測點處，這樣就可以重復測量了。將檢測中的彎沉量經計算機處理后，可以得到相應的統計計算結果。自動彎沉儀具有對節點數據和彎沉數據進行智能采集的能力，并將數據以文字的形式保存到系統中，然后將數據輸入到微機控制裝置。當你將相應的指令輸入到系統中時，就會出現一張由距離，溫度，峰值等組成的條形圖。此外，還可以通過系統給出的有關數據，來計算出不同的曲率半徑值，并計算出測量值的平均值、標準差等。

2.2.3 落錘式彎沉儀法

落錘型彎沉測試儀（FWD）是一種能夠在車輛荷載作用下進行彎沉測量的儀器，具有快速、準確的特點。其工作原理為：將測量車輛行駛至測量現場，在電腦的控制下，利用液壓系統，驅動測量設備，將一定量的重物從某一特定的位置上自由落下，對承重板施加的沖擊力，將其傳給路面，引起路面的彎曲，在距測量點的不同位置安裝有檢測結構層面形變傳感器，采集數據后，將該數據錄入電腦，獲得路面測量點彎曲。彎曲下沉檢測設備的工作模式是在電腦的控制下進行自動測量，全部的測量資料可以顯示或輸出；能輸出荷載、彎沉量、路表溫度和測點距等參數；可以輸出彎沉的平均值，標準偏差，變異系數和典型彎沉。需要指出的是，用落錘型彎沉計測量得到的是動總彎沉，而用Berkman梁測量得到的是靜回彈曲線。將試驗與落錘型彎沉儀測得的彎沉數值轉換成貝克曼梁靜回彈彎沉數值，可以得出二者的相關性。采用落錘彎沉儀測得的彎沉資料，按照彈性分層理論中的公式及程序，采用計算機對路面每一層的材料進行反演。

2.3 路基路面平整度檢測

2.3.1 3m直尺檢測法

該方法可用于路基路面壓實機上每一層的平整，在檢測路面鋪筑期間，采用單尺法，檢測點應選擇在接頭部位，其他條件下采用10米法進行檢測。選擇試驗地點，除非有特別要求，否則應該在行駛道路的一邊的輪胎痕跡處進行持續試驗。在路面上發現有車轍的情況下，將車轍的中部作為試驗點。清理路面試驗點周圍的碎石，雜物等。

2.3.2 連續式平整度儀檢測法

連續式平整度儀的基本構造是：中部為3 m長的基架，其作用僅在于可隨意折疊和縮?。粌啥擞袃山M輥輪，一組四個，輥輪與輥輪的間距通常為3 m。在基礎框架的中間位置，設置了一個測量輪、一個距離傳感器和一個位移傳感器，測量輪上安裝了一個可以自動收集位移信息的傳感器，牽引平面度儀的轉速應該是一致的，最好是5公里/小時，測量的間隔應該是10厘米，每個測量段的長度應該是100米，但是這種方法并不適合在坑槽多，破損嚴重的路面上使用。一般情況下，根據檢測的結果，可以判斷出這條路的平整程度。

3 公路路基路面試驗檢測技術的實踐應用

3.1 在測定瀝青材料中的應用

在對瀝青原料進行檢測的過程中，檢測的范圍應能很好地涵蓋瀝青本身的原料，以及建筑所需的混合原料。有關技術人員要從軟化度、壓入度、延展性和動態粘性等多個角度來全面仔細地進行檢測。其中，試驗檢測要求粗骨料具有較好的吸水性，同時，粗骨料的硬度、針狀物的含量、含泥量、密度都要達到相應的要求。要對其使用年限、亞甲藍值等有關指標進行控制，并按照有關的標準進行規范。在對其進行試驗時，技術員可以參照馬歇爾的實驗，根據他的實驗原則判斷該材料能否達到應用要求。但是，試驗的內容要擴展到實際應用中，對車輛的流量和穩定性進行測試，從而綜合檢驗瀝青材料的性能。

3.2 在測定路基路面壓實中的應用

經實地考察，確定了七師青北線第6標段K0+340和K0+780兩個自然砂礫土模測點：1#和2#測點分別為1#和2#。1#和2#由于已經提前完成了壓制，在自然沉降過程中，基本上保持了干燥，這兩個區域的干密度和水分都是在試驗區域內表現出來的；根據路基在施工過程中噴灑后，土體的含水量會增加的特性，選取了3#和4#兩個測量點進行測量。與之相似，在六師縣新湖農場至147團公路上，選取了兩個處于正常壓實條件下的1#和3#，2#為普通壓實條件下的2#和4#，4#為施工后的濕潤條件下的2#和4#。對自然碎石土模測點采用注砂方法進行密實度測定，對含水量大于10%的風積沙進行小圓盤切割，對土壤的含水量采用乙醇焚燒方法進行測定。對自然砂的密度和含水量進行了試驗，并對風成砂進行了試驗。自然砂的最大干密度是2.24克/立方厘米，而最優的含水量是5.4%。風積沙在室內擊實實驗中，最大干密度為1.73，最優含水量為13.6%，但仍有部分測點壓實超百，針對影響新湖-147區風積沙細顆粒含量低于10%這一影響因素，并通過對室內實驗結果的對比，提出了采用室內振搗方法進行致密處理的方法，該方法在室內實測結果為1.79 g/cm3。

3.3 在測定平整度中的應用

在路面的檢測這一環節中，首先要能對整個道路表面的起伏情況進行檢測，此外，由于各種結構的影響是有很大差別的，所以在試驗階段要能很好地控制好，技術人員還能對其進行更深層次的結構和平整度的分析。路面的平坦度，在公路正式啟用后，將會影響到汽車的行駛質量，以及駕駛員和乘客的舒適度和安全，因此，在進行平坦度檢測時，必須要盡可能的對路面的狀況做一個準確而全面的試驗。常用的測試方法，就是用三米長的尺子來測試，這樣才能更好的確定路面的平整程度。為了對檢測的平整度進行高效的檢測，有關技術人員也可以使用水平儀器進行試驗，從多個角度，對路面公路的狀況進行檢測。而在檢測的時候，更多的是一種車載積算儀，它和連續積算儀一樣，具有更高的工作效率，而且檢測的結果更加科學，更加精確。

3.4 在測定路基路面回彈模量中的應用

按照JTGF80/1-2004 《公路工程質量檢驗評定標準》的要求，對水泥穩定土路基底進行了檢測，主要檢測了壓實度、強度、厚度、平整度等，但未檢測出回彈彎沉。另一方面是因為在同等荷載下，混凝土路面的回彈系數一般都比較大，一般在1200-1500 MPa時，混凝土路面的回彈系數都比較小。對于具有彈性分層結構的基層，考慮到基層具有一定的回彈彎沉，因此，通過彎沉的快速測試，試圖對CTWD-10T用于水泥穩定碎石基層的適用性和可靠性進行檢驗。八月上旬，第六師S303～齊臺三分段公路已完成了水泥穩定碎石路面的施工，并對水泥摻量進行了測試，結果表明，采用的水泥摻量為4%，符合設計要求；表4和表5給出了骨料的級配數據，可以發現骨料的總重為56%，骨料的粒度為4.75-31.5毫米，其中以碎礫為主，而從 CBR和壓縮數值來看，骨料的強度和壓縮特性都很好。第六師S303至齊臺三分線路段，以K18+020至K17+040為斷面，采用貝克曼梁法和CTWD-10T法進行彎沉測定，并與常規測定進行比較。在水泥穩定碎石基礎上，一共進行了50個測點的測量，每一個測點都用油漆作了標注，如圖1所示，貝克曼梁和CTWD-10T按照測點標注的先后順序進行了彎沉的測量。

4 結語

隨著公路項目在中國快速發展，必須加大公路項目路基表面試驗檢測的力度，以確保公路項目的質量。高質量的路基試驗檢測技術是公路行業發展的關鍵，也是關系到國家安全、經濟和社會穩定的關鍵。在實際的施工過程中，必須要對檢測技術進行有效的改進，以提高我國的公路施工質量，最大限度的滿足人民的出行需要，給人民提供安全舒適的出行環境。

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