基于土石混填路基PFWD法檢測壓實質量的應用分析

摘要 為克服高速公路建設階段路基壓實質量無法快速檢測的問題，實現路基壓實質量的實時檢測，文章結合某高速公路工程實例，運用室內試驗與回歸分析相結合的研究方法，建立了PFWD檢測模量與路基壓實度、碾壓遍數、沉降差的關系曲線，并以此為依據，提出了PFWD回彈模量的控制指標，旨在幫助施工場地及時掌握路基壓實的質量情況，為現場路基壓實施工提供指導。

關鍵詞 高速公路項目；土石混填路基；PFWD法；壓實質量檢測應用

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0054-03

0 引言

在高速公路項目建設階段，路基壓實質量檢測是控制路基質量的重要手段。與傳統路基壓實質量檢測方法相比，PFWD法檢測操作簡單便捷、檢測結果與實際路基情況一致性高，且能夠較好地反映動彈性模量與路基含水量、壓實度之間的函數關系，可有效適應高速公路路基施工的高頻率檢測要求。基于此，該文以某高速公路項目為依托，運用試驗法與回歸分析法相結合的研究方法，探討了PFWD法在土石混填路基壓實質量檢測中的應用，對保障高速公路路基施工質量具有十分重要的意義。

1 工程概況

某高速公路項目，采用雙向六車道設計，設計速度為100 km/h，路基采用土石混填路基，寬33.5 m。根據設計要求，路基填料中巨粒土含量介于30%～70%范圍時，要求其上路床的最小承載比不得低于8%，中硬、硬質石料的最大粒徑不得大于壓實層厚的2/3。

2 PFWD檢測模量與壓實度的關系

2.1 試驗方案

該文擬定采用室內模型筒試驗，探究路基回彈模量Ep與壓實度K的關系。在試驗階段，以試驗室內的混凝土地面為下承層，對案例工程取回的路基填料土樣進行試驗，將結構層厚度設置為50 cm，以降低混凝土地面剛度對試驗結果的影響[1]。

試驗過程中，筒內土樣的壓實度范圍為85%～100%，測定不同結構層厚度對應的回彈模量數據。

2.2 試驗結果分析

此次試驗土樣質量為339.394 g，含水率為8.19%。為消除試驗操作誤差的影響，每個結構層厚度測試三次，取其回彈模量均值作為該結構層厚度對應的回彈模量值，試驗結果見表1所示：

分析表1可知，結構層回彈模量與壓縮度成正相關關系，即結構層壓實度越大，其對應的回彈模量越大[2]。為進一步揭示結構層回彈模量Ep與壓實度K的相關關系，采用回歸分析法對表3中的數據進行回歸分析，結果見圖1所示：

觀察圖1可知：（1）四種回歸模型所對應的R2分別為0.929 9、0.933 1、0.925 0、0.928 4，表明回彈模量Ep與壓實度K的相關性顯著，模型擬合程度良好；（2）四個模型對應的R2值中，指數回歸模型的R2值最大，表明指數回歸模型擬合程度最好，最能反映回彈模量Ep與壓實度K的相關關系[3]。

3 土石混填路堤應用PFWD檢測的研究

3.1 試驗方案

為研究PFWD法在高速公路壓實度現場檢測中的應用效果，選取該項目K27+860～K28+000段140 m高速公路作為試驗路段，將測點布置在第八、九、十層路堤，以降低下承層對試驗結果的影響[4]。每個觀測面共劃分為6個節段，每個節段長20 m，測點沿道路軸線方向對稱布置，共布設12個PFWD測點；各PFWD測點外側20 cm各布設一個沉降觀測點，其上設置一片15 cm×15 cm×1 cm鋼板。PFWD測點及沉降觀測點布置圖見圖2所示：

3.2 土石混填路基回彈模量隨碾壓遍數變化關系分析

為保證試驗結果與實際施工效果的一致性，按實際施工階段的壓實施工參數進行路基碾壓，每碾壓一遍記錄一次PFWD測點的檢測值。在試驗階段，為消除施工誤差、路基松散等對檢測結果的不利影響，每個測點預壓3次，在消除塑性變形及路面不平后，再用PFWD檢測對應測點的Ep值[5]。

以第十層路堤的測試結果為例，建立路堤回彈模量Ep隨碾壓遍數變化的關系曲線，結果見圖3所示：

分析圖3可知：（1）隨路基碾壓遍數增加，路基回彈模量整體呈上升趨勢；（2）部分測點回彈模量在某次碾壓后出現下降的現象，可能由路基填料或表面孔隙較大、碾壓不夠密實造成；（3）從路基回彈模量的整體變化趨勢分析，路基回彈模量在第1～4遍碾壓過程中的增長較快，后續增長趨勢明顯放緩，與路基累計沉降差的變化趨勢基本一致[6]。

3.3 土石混填路基回彈模量與沉降差的相關性分析

為揭示案例工程土石混填路基回彈模量Ep與沉降差ΔH的相關關系，根據試驗路段第八、九、十層測得的數據，采用回歸分析法進行分析，結果見圖4所示。

由圖4可知：（1）四種回歸模型對應的R2分別為0.694 5、0.695 1、0.663 0、0.663 0，可知其相關系數均大于0.8，表明回彈模量Ep與沉降差ΔH相關性良好；

（2）比較4個回歸模型對應的R2值可知，指數擬合方程的R2值最大，表明指數模型的擬合效果最好，兩變量間的指數關系良好[7]。

3.4 土石混填路基回彈模量控制指標

基于上述分析，案例高速公路路基回彈模量與路基沉降差的相關關系良好，且指數相關性最為顯著，故采用指數模型回歸方程確定路基回彈模量的控制指標[8]，其路基沉降差控制參數為2 mm，可求得路基PFWD回彈模量的控制指標Ep=353.61e-0.024×2≈371 MPa[9]。

4 結論

綜上所述，該文以實體工程為依托，通過室內試驗與回歸分析，建立了PFWD檢測模量與路基壓實度、碾壓遍數、沉降差的關系曲線，探討了PFWD法的應用，結論如下：

（1）土石混合填料路基回彈模量Ep與壓實度K相關關系顯著，其線性回歸模型、指數回歸模型、對數回歸模型、乘冪回歸模型對應的回歸曲線R2值分別為0.929 9、0.933 1、0.925 0、0.928 4，均在0.9以上，其中指數回歸模型對應的回歸曲線R2值最大，為0.933 1，表明案例高速公路路基回彈模量Ep與壓實度K具有良好的指數相關關系。

（2）案例高速公路路基回彈模量Ep與沉降差ΔH的四種回歸模型所對應的R2值分別為0.694 5、0.695 1、0.663 0、0.663 0，均大于0.64，其中指數回歸模型對應的R2值最大，為0.695 1，其相關系數約等于0.834，表明兩變量間具有良好的指數相關關系；根據案例工程路基累積沉降的控制要求，可求得路基PFWD回彈模量的控制指標Ep為371 MPa。

（3）分析結果表明，PFWD法可較為準確地反映土石混填路基的壓實情況，能夠實現高速公路施工現場路基壓實質量的快速檢測，可為路基施工提供指導。

參考文獻

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收稿日期：2024-07-12

作者簡介：石通義（1992—），男，本科，工程師，主要從事公路工程試驗工作。