駱楊靜
(核工業(yè)長沙中南建設(shè)工程檢測有限公司,湖南 長沙 410000)
依靠回彈模量評價路基施工質(zhì)量,能夠精準(zhǔn)、高效地分析出路基在荷載條件下的承載強(qiáng)度及抗變形剛度兩大性能。故在公路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工實(shí)踐中,精準(zhǔn)獲取路基的回彈模量指標(biāo),不但能夠?yàn)閮?yōu)化路基路面結(jié)構(gòu)層的厚度參數(shù)提供依據(jù),還能提高現(xiàn)場施工質(zhì)量控制工作的針對性[1]。通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)的路基回彈模量試驗(yàn)采用傳統(tǒng)試驗(yàn)檢測技術(shù)。通過研讀現(xiàn)行公路工程設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)現(xiàn),規(guī)范未明確給出不同土體、溫度及施工工藝條件下的路基回彈模量合理范圍,且不同試驗(yàn)檢測技術(shù)得到的試驗(yàn)結(jié)果之間尚未建立具體的換算關(guān)系[2]?;诖?,本文擬選取貝克曼梁、FWD等試驗(yàn)檢測方法,針對碎石土路基和黃土路基展開試驗(yàn)檢測,并建立了相應(yīng)的回歸分析模型,給出了不同試驗(yàn)檢測技術(shù)對應(yīng)指標(biāo)間的換算關(guān)系,為今后的路基檢測標(biāo)準(zhǔn)完善及現(xiàn)場施工控制提供了深度指導(dǎo)[3]。
(1)貝克曼梁試驗(yàn)檢測法:該試驗(yàn)檢測工藝廣泛適用于各種形式的路基中,且工藝簡單,精度良好。在試驗(yàn)過程中,通過計(jì)算前后百分比數(shù)值差,可直接看出路基豎向?qū)嶋H變形量,將實(shí)測數(shù)據(jù)代入彎沉指標(biāo)計(jì)算公式,最終可得到路基實(shí)際回彈模量指標(biāo)。貝克曼梁法在具體應(yīng)用過程中也存在一定的缺陷,試驗(yàn)結(jié)果容易受車速、輪胎胎壓等因素影響[4]。
(2)承載板試驗(yàn)檢測法:承載板法的檢測原理與貝克曼梁法相似,但承載板法需要配合大量人工作業(yè),檢測效率較低,檢測誤差較大[5]。
(3)FWD試驗(yàn)檢測法:FWD檢測技術(shù)具備高效、無損等明顯優(yōu)勢,依靠壓力及位移傳感器即時采集試驗(yàn)數(shù)據(jù),通過內(nèi)部集成的計(jì)算程序,實(shí)時給出回彈模量指標(biāo)。在具體應(yīng)用過程中,為了避免土體類型、環(huán)境溫度等因素造成的影響,應(yīng)對彎沉試驗(yàn)值進(jìn)行必要的修正,以控制參數(shù)誤差[6]。
(4)貫入儀試驗(yàn)檢測法:貫入儀無法直接獲取回彈模量指標(biāo),可利用貫入儀測得CBR指標(biāo),再根據(jù)路基土體類型,建立回彈模量與路基土體之間的量化關(guān)系[7]。
(1)碎石土路基:碎石土是一種強(qiáng)度較高的土石混合料,其中粒徑5 mm以上的石質(zhì)顆粒質(zhì)量占比超過50%,是一種理想的路基填筑材料。本文通過對某工程填筑現(xiàn)場的填筑材料取樣分析,發(fā)現(xiàn)該工程填筑碎石土的含石量為70%,級配組成見表1。通過篩分試驗(yàn),對所取土樣進(jìn)行分析,算得所取土樣的不均勻系數(shù)為15.7,曲率系數(shù)為1.64,土質(zhì)質(zhì)量很好,能滿足路基填筑要求。
表1 碎石土篩分試驗(yàn)結(jié)果
(2)黃土路基:本文選取的黃土試驗(yàn)樣本取自某在建項(xiàng)目工地,具體技術(shù)參數(shù)見表2。
表2 黃土的技術(shù)指標(biāo)
(1)碎石土路基:選取能夠代表該路段真實(shí)情況的測點(diǎn),分別用貝克曼梁法、承載板法和FWD法進(jìn)行檢測,在多次檢測計(jì)算出測值平均值后,對各方法測值進(jìn)行整理分析,構(gòu)建出對應(yīng)回歸模型。
(2)黃土路基:選取能夠代表該路段真實(shí)情況的測點(diǎn),分別用承載板法、FWD法和動態(tài)圓錐貫入儀法進(jìn)行檢測,在多次檢測計(jì)算出測值平均值后,對各方法測值進(jìn)行整理分析,構(gòu)建出對應(yīng)回歸模型。
碎石土路基回彈模量現(xiàn)場檢測結(jié)果見表3和圖1。
從表3和圖1中數(shù)據(jù)可以看出:①承載板法測值最大,貝克曼梁法次之;②3種方法測值不同,但測值呈現(xiàn)出相對一致的變化趨勢,表現(xiàn)出較好的相關(guān)性。
表3 碎石土路基回彈模量檢測結(jié)果
圖1 采用不同檢測方法時碎石土路基回彈模量
通過3種回歸模型,算得檢測點(diǎn)的E1和EP的相關(guān)系數(shù),結(jié)果見表4。從表4數(shù)據(jù)可以看出,3種方法的相關(guān)系數(shù)最高可以達(dá)到0.796 6,并且相關(guān)系數(shù)均在0.65以上,說明3種檢測方法所得測值的轉(zhuǎn)換關(guān)系較好。
表4 碎石土路基E1和EP的相關(guān)性
用3種回歸模型對貝克曼梁法測得的彎沉L與EO和EP進(jìn)行模擬,分析結(jié)果見表5。
從表5中的數(shù)據(jù)可以看出:①碎石土路基彎沉L與EO和EP的相關(guān)系數(shù)均在0.85以上,說明表現(xiàn)出極好的相關(guān)性,且L與EP表現(xiàn)出非常優(yōu)異的線性相關(guān)和良好的指數(shù)相關(guān);②在采用同一回歸模型模擬的情況下,L與EP的相關(guān)系數(shù)更高,表明FWD法優(yōu)于承載板法。
表5 碎石土路基彎沉L與回彈模量E的相關(guān)性
查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),在使用FWD法時,當(dāng)落錘下落高度增加時,回彈模量測值呈現(xiàn)出線性遞減的趨勢[8]。根據(jù)試驗(yàn)場地路基的土質(zhì)情況,以及現(xiàn)場試驗(yàn)條件,落錘高度設(shè)定在70 cm。通過承載板法和FWD法,對試驗(yàn)場地的黃土路基的靜、動回彈模量進(jìn)行測定,結(jié)果見圖2。
圖2 采用不同檢測方法時黃土路基回彈模量
FWD法所得測值相較于承載板法更大,兩種方法所得測值變化趨勢基本一致,表明測值表現(xiàn)出較好的相關(guān)性,具備較為理想的相互轉(zhuǎn)換條件;經(jīng)線性擬合不同試驗(yàn)檢測技術(shù)獲取的回彈模量曲線存在良好的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)性指標(biāo)0.827 1。
FWD法同貫入儀試驗(yàn)法得到的試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性指標(biāo)如表6所示,其中,黃土路基貫入深度為0.3 m。
表6 黃土路基彎沉指標(biāo)同貫入度之間的相關(guān)關(guān)系
據(jù)表6可知,對于黃土路基而言,采用不同的試驗(yàn)檢測技術(shù)得到的回彈模量曲線表現(xiàn)出良好的相關(guān)性,且相關(guān)系數(shù)基本相同,故上表中提出的兩種回歸模型均可用于測值間的相互換算。
本文深入闡述了回彈模量指標(biāo)對于指導(dǎo)公路路基施工的關(guān)鍵意義,分別使用貝克曼梁法、承載板法、FWD法及貫入儀法針對碎石土和黃土兩種路基測定了其回彈模量指標(biāo),并對測值進(jìn)行了回歸分析,得到以下基本結(jié)論:
(1)FWD法對碎石土路基和黃土路基均適用,且所測得的回彈模量指標(biāo)準(zhǔn)確可靠。
(2)針對碎石土路基,F(xiàn)WD法與貝克曼梁法對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)均為0.796 6,對數(shù)相關(guān)性良好。
(3)針對黃土路基,承載板法和FWD法得到的回彈模量曲線高度相似;FWD法和貫入儀法兩種試驗(yàn)檢測方法得到的路基彎沉值與貫入度指標(biāo)間存在較強(qiáng)的相關(guān)性,在拋物線和線性兩種回歸模型中,對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)分別為0.887 0、0.875 0。
綜上所述,通過FWD法測定回彈模量,能夠更好地評價路基施工質(zhì)量。