胡明武，羅代明

（云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院，云南 昆明 650000）

0 引言

底基層在高速公路路面結(jié)構(gòu)中主要發(fā)揮承受和傳遞垂直荷載的作用，其級(jí)配設(shè)計(jì)直接關(guān)系到基層施工質(zhì)量。傳統(tǒng)的鉆芯取樣檢測(cè)法會(huì)對(duì)公路路面基層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定破壞，且檢測(cè)過程繁瑣、檢測(cè)效率低下、精度不高，相比而言便攜式落錘彎沉儀（Portable Falling Weight Deflectometer,PFWD）無損檢測(cè)技術(shù)則能快速檢測(cè)公路底基層施工材料動(dòng)態(tài)模量及變異系數(shù)值，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行底基層施工均勻性評(píng)價(jià)。PFWD 無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于高速公路底基層級(jí)配設(shè)計(jì)對(duì)于底基層施工質(zhì)量控制及公路路面結(jié)構(gòu)整體性能的提升意義重大。

1 底基層級(jí)配設(shè)計(jì)

某高速公路主要位于山區(qū)，地形地勢(shì)崎嶇陡峭，地質(zhì)條件復(fù)雜，結(jié)合地質(zhì)勘查資料及工程實(shí)際，路面基層主要采用15cm 厚級(jí)配碎石墊層+20cm 厚水穩(wěn)級(jí)配碎石底基層+36cm 水穩(wěn)級(jí)配碎石基層的設(shè)計(jì)方案。考慮到公路底基層為面層、基層傳遞車輛垂直荷載的主要承受層，發(fā)揮重要的承上啟下的工程作用，必須加強(qiáng)其級(jí)配設(shè)計(jì)，以保證公路結(jié)構(gòu)整體耐久性。

結(jié)合工程實(shí)際，該高速公路底基層主要采用P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥以及粒徑為0～5mm, 5～10mm,10～20mm 及20～30mm 的石灰?guī)r碎石料。對(duì)不同粒徑碎石料進(jìn)行篩分試驗(yàn)和級(jí)配設(shè)計(jì)，出于縮短設(shè)計(jì)周期、提升設(shè)計(jì)效率的考慮，共設(shè)計(jì)出兩種級(jí)配，具體見表1。

表1 公路底基層級(jí)配設(shè)計(jì)

（1）最佳含水量確定

結(jié)合《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51—2009），對(duì)以上兩種不同級(jí)配混合料進(jìn)行振動(dòng)成型試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，推薦級(jí)配下1#,2#,3#,4#,5#試件干密度分別為2.361g/cm3, 2.374g/cm3, 2.382g/cm3,2.372g/cm3, 2.359g/cm3， 含 水 量 分 別 為3.5%, 4.1%,4.5%,5.0%,5.5%；比選級(jí)配下1#,2#,3#,4#,5#試件干密度值分別為2.349g/cm3,2.358g/cm3,2.369g/cm3,2.367g/cm3,2.354g/cm3，含水量分別為3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%,5.5%。將以上試驗(yàn)結(jié)果繪制為含水量-干密度關(guān)系曲線，并進(jìn)行二次拋物線擬合[1]，結(jié)果見圖1和圖2，將最大干密度所對(duì)應(yīng)的含水量及干密度視為最佳含水量和最大干密度。

由以上兩種不同級(jí)配下混合料含水量-干密度關(guān)系曲線可知，推薦級(jí)配混合料干密度最大值取2.378g/cm3，含水量最佳取4.45%，比選級(jí)配混合料干密度最大值取2.364g/cm3，含水量最佳取4.67%。

（2）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

圖1 推薦級(jí)配含水量-干密度關(guān)系曲線

圖2 比選級(jí)配含水量-干密度關(guān)系曲線

運(yùn)用振動(dòng)成型技術(shù)分別按照確定的干密度最大值和最佳含水量制備尺寸為?15cm×15cm 的試塊，水泥摻加量控制為4.1%，將制備好的試塊先放置于25℃,95%濕度的養(yǎng)生室內(nèi)進(jìn)行為期6d 的養(yǎng)生；養(yǎng)生期結(jié)束后取出試塊，繼續(xù)飽水養(yǎng)生1d，此后按照相關(guān)規(guī)范對(duì)試塊實(shí)施無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[2]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，推薦級(jí)配和比選級(jí)配下試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均值分別為6.0MPa和6.4MPa，標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.14MPa 和0.18MPa，兩種級(jí)配混合料抗壓強(qiáng)度均符合規(guī)范要求，但比選級(jí)配下混合料試件抗壓強(qiáng)度明顯偏大。

在完成室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以起訖段K420+200—K420+450 和K420+500—K420+750 為試驗(yàn)段分別進(jìn)行推薦級(jí)配和比選級(jí)配的攤鋪施工，試驗(yàn)段寬度均為16m，且均采用兩臺(tái)徐工BP-952 型水穩(wěn)碎石料攤鋪機(jī)以10m 的間距前后緊跟推進(jìn)施工，行進(jìn)速度控制在1.0～2.0m/min范圍內(nèi)，搭接寬度不小于20cm。

2 無損檢測(cè)

2.1 檢測(cè)方法

便攜式落錘彎沉儀（PFWD）是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無損檢測(cè)設(shè)備，其比傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)精度高、使用方便、安全可靠，能在進(jìn)行路基彎沉及動(dòng)態(tài)彈性模量實(shí)時(shí)檢測(cè)的同時(shí)，構(gòu)建路基回彈模量和施工控制指標(biāo)之間的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系[3]，為路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

借助皮尺將待檢測(cè)區(qū)域劃分為長(zhǎng)2.0m 的檢測(cè)段，通過手持便攜式落錘彎沉儀分別進(jìn)行試驗(yàn)段距離中央分隔帶1.0m,3.0m,5.0m,7.0m 及9.0m 處底基層動(dòng)態(tài)模量值的檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)所得試驗(yàn)段底基層動(dòng)態(tài)模量值，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量變異系數(shù)計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行路用性能及施工質(zhì)量評(píng)價(jià)。動(dòng)態(tài)模量變異系數(shù)取值分別為(0,0.3],(0.3,0.4],(0.4,0.6],(0.6,1.0]時(shí)，所對(duì)應(yīng)的底基層施工質(zhì)量及路用性能分別為優(yōu)、良、中、差。

2.2 檢測(cè)結(jié)果

應(yīng)用手持便攜式落錘彎沉儀分別對(duì)K420+200—K420+450 段和K420+500—K420+750 段底基層進(jìn)行無損檢測(cè)，結(jié)果分別見表2和表3。

表2 K420+200—K420+450段底基層動(dòng)態(tài)回彈模量無損檢測(cè)結(jié)果

由表2 所示無損檢測(cè)結(jié)果可以看出，K420+200—K420+450 試驗(yàn)段總體動(dòng)態(tài)模量變異系數(shù)取值為0.38，且施工均勻性評(píng)價(jià)結(jié)果為良好。橫向施工均勻性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，該試驗(yàn)段施工質(zhì)量差異小，施工均勻性優(yōu)良段較多，也說明攤鋪機(jī)橫向布料均勻程度高。根據(jù)縱向施工均勻性評(píng)價(jià)結(jié)果，與中央分隔帶距離越近的測(cè)點(diǎn)均勻性越好。

表3 K420+500—K420+750段底基層動(dòng)態(tài)回彈模量無損檢測(cè)結(jié)果

表3（續(xù)）

由表3 所示無損檢測(cè)結(jié)果可以看出，K420+500—K420+750 試驗(yàn)段總體動(dòng)態(tài)模量變異系數(shù)取值為0.44，施工均勻性評(píng)價(jià)結(jié)果為中等。根據(jù)施工均勻性橫向評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，該試驗(yàn)段施工質(zhì)量存在較大差異，樁號(hào)K420+580、K420+740 均勻性為“優(yōu)”，其余大多測(cè)點(diǎn)為“中”，且施工均勻性較好的測(cè)點(diǎn)不多，表明攤鋪機(jī)橫向布料普遍存在離析，且離析點(diǎn)分布較為規(guī)律。根據(jù)施工均勻性縱向評(píng)價(jià)可知，攤鋪過程中中部較穩(wěn)定、邊部不穩(wěn)定。

綜合以上對(duì)K420+200—K420+450 段（推薦級(jí)配）和K420+500—K420+750 段（比選級(jí)配）底基層無損檢測(cè)結(jié)果的比較分析可以看出，K420+200—K420+450 段（推薦級(jí)配）施工均勻性更好；結(jié)合最佳含水量分析及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，該高速公路底基層最終采用推薦級(jí)配設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

該高速公路底基層采用推薦級(jí)配施工后的檢測(cè)結(jié)果顯示的底基層攤鋪均勻性與試驗(yàn)段PFWD無損檢測(cè)結(jié)果一致，表明本工程所選用的無損檢測(cè)技術(shù)較為適用，且底基層推薦級(jí)配設(shè)計(jì)下混合料無側(cè)線抗壓強(qiáng)度更小，能較好地實(shí)現(xiàn)水穩(wěn)基層溫縮性能和強(qiáng)度的平衡，故應(yīng)采用推薦級(jí)配。此外，該公路底基層攤鋪施工結(jié)果還顯示，高速公路底基層邊部均勻性控制存在較大難度，發(fā)生離析的可能性較大，必須通過控制攤鋪機(jī)布料倉飽滿度、增強(qiáng)邊部攤鋪施工密實(shí)度等措施，以加強(qiáng)邊部施工均勻性控制。