肖 濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

伴隨省內(nèi)公路路網(wǎng)的不斷升級(jí)和發(fā)展，省內(nèi)既有國(guó)省干道的通行能力有了極大地提升，國(guó)省干道二級(jí)及以上覆蓋率已經(jīng)接近90%，基本上消除了四級(jí)及等外公路?？紤]到省內(nèi)國(guó)省干道的密集程度、通行量等因素，為了加快國(guó)省干道的路基結(jié)構(gòu)快速檢測(cè)能力，提升檢測(cè)效率，最大程度控制路基檢測(cè)帶來(lái)的通行影響，應(yīng)加大路基快速檢測(cè)技術(shù)在省內(nèi)國(guó)省干道路基檢測(cè)中的普及程度。文章以省內(nèi)國(guó)省干道為研究對(duì)象，針對(duì)性提出了科學(xué)、可行的路基快速檢測(cè)技術(shù)，分析了不同檢測(cè)方案的經(jīng)濟(jì)性。

2 國(guó)省干道路基快速檢測(cè)技術(shù)

2.1 國(guó)省干道路基壓實(shí)度指標(biāo)快速檢測(cè)

常規(guī)的路基壓實(shí)度指標(biāo)檢測(cè)技術(shù)主要包括:灌砂法、環(huán)刀法及核子密度法幾種，其中，灌砂法和環(huán)刀法需要的試驗(yàn)備材較少，試驗(yàn)流程簡(jiǎn)潔，但代表性差，檢測(cè)結(jié)果僅能夠代表取材位置的壓實(shí)度情況，無(wú)法快速檢測(cè)標(biāo)段內(nèi)的全部路基壓實(shí)度情況，如果全線采用灌砂法檢測(cè)將耗費(fèi)大量的人力、物力。此外，核子密度法在檢測(cè)過(guò)程中需要使用放射線，在具體檢測(cè)過(guò)程中，必須制定完善的放射線輻射保護(hù)方案，檢測(cè)成本過(guò)高，不適合在國(guó)省干道路基檢測(cè)中使用。

為了提升省內(nèi)國(guó)省干道的路基快速檢測(cè)能力，擬采用當(dāng)前流行的EDG(無(wú)核視密度技術(shù))快速檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)標(biāo)段為省內(nèi)東縱高速某段改擴(kuò)建項(xiàng)目。結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)工程勘察情況，試驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)段土基層為天然碎石層。確定檢測(cè)標(biāo)段內(nèi)的K0+200和K0+350點(diǎn)為土模觀測(cè)點(diǎn)，由于以上兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的自然壓實(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，在長(zhǎng)期沉積作用下，土層基本處于完全干燥狀態(tài);路基改擴(kuò)建施工過(guò)程中，經(jīng)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(gè)點(diǎn)作為土模觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)上述四個(gè)土模觀測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)依次為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)。先使用灌砂法測(cè)定天然碎石層的密度值，使用燃燒法測(cè)定路基層含水率指標(biāo)。具體檢測(cè)指標(biāo)如表1所示。

表1 天然碎石層土模密度和含水率指標(biāo)

為了提升省內(nèi)國(guó)省干道路基快速檢測(cè)能力，提高檢測(cè)效率，擬選用EDG檢測(cè)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灌砂法，本文在上述標(biāo)段采用兩種方法分別測(cè)定路基土體的密度值、含水率及壓實(shí)度指標(biāo)，以論證EDG法的適用性。表2為分別采用灌砂法和EDG法測(cè)定的天然碎石路基的干密度、含水率和壓實(shí)度指標(biāo)。

表2 兩種檢測(cè)技術(shù)結(jié)果對(duì)照情況

分析表2中的4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可知，采用EDG法和傳統(tǒng)灌砂法檢測(cè)到的干密度值誤差均未超過(guò)2.500E－04，壓實(shí)度指標(biāo)誤差值均未超過(guò)1.0，滿足公路工程試驗(yàn)檢測(cè)相關(guān)規(guī)范要求;此外，兩種現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法得到的含水率值對(duì)應(yīng)的相對(duì)誤差范圍均未超過(guò)1%，且試驗(yàn)檢測(cè)精度均位于1%以內(nèi)，滿足試驗(yàn)檢測(cè)相關(guān)規(guī)范要求。EDG現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)使用儀器的檢測(cè)精度介于－2%～2%之間，含水率誤差滿足檢測(cè)儀器精度要求?？紤]到本試驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)段內(nèi)的路基土層為天然碎石層，結(jié)合試驗(yàn)檢測(cè)基本原理和探針構(gòu)造，從材料層面分析其并不適合采用EDG無(wú)核密度儀，經(jīng)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘察資料分析，論證了EDG無(wú)核密度儀在天然碎石路基層中的適用性，無(wú)核密度儀體積小，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)攜帶方便，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可信度高，相同工作量前提下，EDG法的檢測(cè)時(shí)間僅為灌砂法的1/10。此外，由于天然碎石層的限定，導(dǎo)致點(diǎn)位測(cè)定速率基本維持在1.5 min～2 min范圍內(nèi)，一定程度上限定了EDG的檢測(cè)速率。

2.2 國(guó)省干道路基彎沉指標(biāo)快速檢測(cè)

在傳統(tǒng)的路基彎沉值現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，使用最普遍，成本最低的檢測(cè)技術(shù)當(dāng)屬貝克曼梁法，貝克曼梁法是一項(xiàng)完全人工的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，在檢測(cè)過(guò)程中需要全封閉交通，綜合安全性能較低，但因其技術(shù)成熟、可靠，早期被廣泛應(yīng)用在省內(nèi)路基路面彎沉值的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中。為了提升省內(nèi)國(guó)省干道的路基彎沉值檢測(cè)效率，擬使用FWD彎沉快速檢測(cè)技術(shù)代替，F(xiàn)WD彎沉快速檢測(cè)技術(shù)雖然成本略高于貝克曼梁法，但該技術(shù)的自動(dòng)化程度明顯提升，能夠?qū)崿F(xiàn)彎沉值的自動(dòng)讀取和記錄，且適用于任何路基形式，應(yīng)用范圍極其廣泛。本文選定的某國(guó)省干道路基檢測(cè)試驗(yàn)標(biāo)段的路基層結(jié)構(gòu)為水穩(wěn)碎石基層。

根據(jù)彎沉測(cè)定規(guī)范要求，分別采用貝克曼梁法和FWD法測(cè)定對(duì)應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)段的彎沉值。FWD為自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，單車道彎沉測(cè)點(diǎn)布置頻率為40個(gè)/100 m～50個(gè)/100 m，為了便于識(shí)別對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)，擬以10 m為樁點(diǎn)間距作為測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)距離，并用涂料標(biāo)記測(cè)定點(diǎn)位，試驗(yàn)標(biāo)段檢測(cè)總里程500 m。根據(jù)JTG E60—2016公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程征求意見(jiàn)稿中相關(guān)要求，分別對(duì)兩種現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采集到的彎沉值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量20個(gè)，國(guó)省干道的保證系數(shù)值按二級(jí)公路確定，經(jīng)計(jì)算，采用FWD快速檢測(cè)技術(shù)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(guò)線形回歸分析，得到的二者等效彎沉代表值為174.31，絕對(duì)誤差值為5.11，相對(duì)誤差率為3.02%，結(jié)果滿足彎沉檢測(cè)精度要求。

3 國(guó)省干道路基不同檢測(cè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

就傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益而言，在設(shè)備前期投入方面，灌砂法和貝克曼梁法的前期設(shè)備投入較低，且設(shè)備采購(gòu)渠道廣泛，便于價(jià)格比照，能夠以最低的價(jià)格采購(gòu)到試驗(yàn)設(shè)備，而快速檢測(cè)中使用的EDG技術(shù)和FWD技術(shù)涉及到的設(shè)備價(jià)格高昂，是傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的幾十倍甚至上百倍;在測(cè)試效率方面，EDG快速檢測(cè)技術(shù)的理論速率是灌砂法的10倍，F(xiàn)WD快速檢測(cè)技術(shù)的理論速率是貝克曼梁檢測(cè)法的20倍～30倍;在試驗(yàn)檢測(cè)參與人員數(shù)量方面，快速檢測(cè)法需要使用到的人員數(shù)量?jī)H為傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的1/4～1/2，人員總體薪酬下降明顯。表3為以100 km檢測(cè)里程為計(jì)算依據(jù)得到的綜合經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比情況。

表3 以100 km檢測(cè)里程為計(jì)算依據(jù)得到的綜合經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比情況

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)省干道路基檢測(cè)是確保其正常運(yùn)營(yíng)的重要保障性措施之一，省內(nèi)每年在國(guó)省干道路基檢測(cè)中投入的費(fèi)用相當(dāng)驚人，為了提升現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率，縮短檢測(cè)時(shí)間，切實(shí)削減檢測(cè)綜合費(fèi)用，擬在全省推廣使用路基快速檢測(cè)技術(shù);本文對(duì)路基的壓實(shí)度和彎沉兩個(gè)指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)進(jìn)行分析，論證了快速檢測(cè)技術(shù)的可靠性;就不同檢測(cè)技術(shù)的綜合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比分析，凸顯了快速檢測(cè)技術(shù)的高性價(jià)比特點(diǎn)。