劉國(guó)民 黃 梅

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130）

0 引言

路面在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生豎向變形，在荷載作用后變形會(huì)恢復(fù)，能夠恢復(fù)的那部分變形量就是彎沉，它是直接反映路面剛度的一個(gè)重要指標(biāo)，也是路面施工控制及施工驗(yàn)收以及運(yùn)營(yíng)中路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)定的依據(jù)。目前最常用的彎沉測(cè)試方法主要有貝克曼梁法、自動(dòng)彎沉儀法和落錘式彎沉儀法三種。落錘式彎沉儀法以使用方便、快速、安全、節(jié)省人力，能夠模擬實(shí)際情況施加動(dòng)態(tài)荷載，且適于長(zhǎng)距離、連續(xù)測(cè)定等特點(diǎn)[1]，廣泛應(yīng)用于路面基層質(zhì)量檢測(cè)中。近年來(lái)出現(xiàn)的落球式巖土力學(xué)特性測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱落球儀）與落錘儀均為動(dòng)荷載測(cè)試儀器?！豆仿坊访娆F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450-2019）中增加了關(guān)于落球儀測(cè)試路基模量的內(nèi)容，并給出了回彈模量換算彎沉的方法[2]。

落球儀測(cè)試法不僅可以快速、簡(jiǎn)便地測(cè)出路基的強(qiáng)度，如壓縮模量、回彈模量、地基系數(shù)等，還可以換算路基材料的強(qiáng)度指標(biāo)，如內(nèi)摩擦角、水泥穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度等[3]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用落球儀進(jìn)行了大量的研究，主要用于路基施工質(zhì)量、壓實(shí)度、動(dòng)模量檢測(cè)等方面[4-7]，取得了大量的研究成果，驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。本文以某國(guó)道道路工程為依托，針對(duì)公路水泥穩(wěn)定碎石基層彎沉值這一評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用落錘彎沉儀和落球彎沉儀兩種快速檢測(cè)儀器進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究，研究成果可為類似工程施工質(zhì)量檢測(cè)提供借鑒。

1 測(cè)點(diǎn)布置與測(cè)量過(guò)程

1.1 測(cè)點(diǎn)布置

分別設(shè)置普通水穩(wěn)段和加油水穩(wěn)段，下層完好和下層微裂縫兩種情況，采用落錘彎沉儀和落球測(cè)試儀分別進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段為縱向約400m、橫向約10m的5%水泥穩(wěn)定碎石上基層，齡期20d。縱向上，從大樁號(hào)向小樁號(hào)依次測(cè)試，間隔10m共布置37個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中1~18號(hào)測(cè)點(diǎn)為普通水穩(wěn)段，19~37號(hào)測(cè)點(diǎn)為加油（摻入乳化瀝青）水穩(wěn)段；橫向上分為3 條車道，在中間以及兩邊距中間3.5m 位置處布置3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。綜上所述，普通水穩(wěn)段（1~18#）三條車道布置了54個(gè)測(cè)點(diǎn)，加油水穩(wěn)段（19~37#）三條車道布置了57個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)111個(gè)測(cè)點(diǎn)。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

1.2 測(cè)量過(guò)程

首先，在試驗(yàn)段111個(gè)測(cè)點(diǎn)上分別利用落錘式彎沉儀對(duì)彎沉值進(jìn)行測(cè)試（每點(diǎn)采集4個(gè)數(shù)據(jù)）、落球儀（SHEFBT）對(duì)水穩(wěn)的回彈模量進(jìn)行測(cè)試（每點(diǎn)采集8個(gè)數(shù)據(jù)）并換算成彎沉值。第一輪測(cè)試完畢后，利用震動(dòng)壓路機(jī)對(duì)測(cè)試段進(jìn)行震動(dòng)碾壓，碾壓次數(shù)為2次。碾壓完畢后，再分別按照首輪測(cè)試方法對(duì)全段111個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值和回彈模量進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試要求均與碾壓前相同。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 落錘法彎沉實(shí)測(cè)結(jié)果分析

落錘彎沉實(shí)測(cè)結(jié)果如圖2所示。普通水穩(wěn)段三車道共計(jì)54個(gè)測(cè)點(diǎn)中，50個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值有效；加油水穩(wěn)段三車道共計(jì)57個(gè)測(cè)點(diǎn)中，52個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值有效。加油水穩(wěn)段彎沉值明顯小于普通段；震動(dòng)后，普通水穩(wěn)段中有43個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值增大，占86%；加油水穩(wěn)段中有48個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值增大，占92.3%；

圖2 震動(dòng)碾壓前后落錘法彎沉值對(duì)比圖

綜合全段測(cè)試的111個(gè)測(cè)點(diǎn)結(jié)果，共計(jì)102個(gè)測(cè)點(diǎn)彎沉有效，且其中有91個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉增大，占89.2%，因?yàn)檎饎?dòng)會(huì)導(dǎo)致下層材料產(chǎn)生微裂縫，水穩(wěn)層模量降低使得彎沉值有增大的趨勢(shì)。

2.2 落球法彎沉實(shí)測(cè)結(jié)果分析

落球測(cè)試儀測(cè)試彎沉（換算）實(shí)測(cè)結(jié)果如圖3所示。與落錘測(cè)試結(jié)果類似的是加油水穩(wěn)段彎沉值明顯小于普通段；說(shuō)明水穩(wěn)層中加入乳化瀝青將降低基層模量；與落錘測(cè)試結(jié)果不同的是落球儀測(cè)試結(jié)果在震動(dòng)碾壓前后彎沉值變化不明顯，前后兩次測(cè)定結(jié)果相關(guān)性較好；主要是由于落球測(cè)試儀測(cè)試深度小于落錘彎沉儀測(cè)試深度，因此對(duì)下層材料變化相較于落錘法更不敏感。

圖3 震動(dòng)碾壓前后落球法換算彎沉值對(duì)比圖

2.3 離散和相關(guān)性分析

為進(jìn)一步比較落球測(cè)試儀與落球彎沉儀測(cè)試數(shù)據(jù)的離散性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步分析。由于采用落錘式彎沉車測(cè)試水穩(wěn)層可直接量測(cè)彎沉，落球儀是通過(guò)測(cè)定水穩(wěn)層的回彈模量換算彎沉，兩者之間無(wú)法直接比較，故引入測(cè)試數(shù)據(jù)的離散系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

為避免材料均一性對(duì)數(shù)據(jù)的影響，選擇對(duì)比的數(shù)據(jù)范圍不宜太大，所以隨機(jī)抽取測(cè)試段的某一小段數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。本次對(duì)比分析選取普通水穩(wěn)段三車道的1#~4#測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)和加油水穩(wěn)段的24#~28#測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)普通水穩(wěn)段（1#~4#）碾壓前后各測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知：落錘法彎沉測(cè)試數(shù)據(jù)離散系數(shù)分別為0.237515和0. 289782；而落球法回彈模量測(cè)試數(shù)據(jù)離散系數(shù)分別為0.166129 和0.219781。由此可知，對(duì)于普通水穩(wěn)段無(wú)論是在碾壓前還是碾壓后，利用落球儀測(cè)試的數(shù)據(jù)離散系數(shù)要小，表明落球儀測(cè)試數(shù)據(jù)離散小、穩(wěn)定性高。對(duì)加油水穩(wěn)段（24#~28#）碾壓前后各測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知：落錘法彎沉測(cè)試數(shù)據(jù)離散系數(shù)分別為0.274874和0. 476824；而落球法回彈模量測(cè)試數(shù)據(jù)離散系數(shù)分別為0.309896 和0.292937。由此可知，利用落球儀測(cè)試的數(shù)據(jù)離散系數(shù)要小，表明落球儀測(cè)試數(shù)據(jù)離散小、穩(wěn)定性高。

結(jié)合前述測(cè)試結(jié)果，利用落錘式彎沉車和落球測(cè)試儀在普通水穩(wěn)段和加油水穩(wěn)段碾壓前后的彎沉測(cè)試結(jié)果，將其進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 震動(dòng)碾壓前后彎沉值相關(guān)性分析

落球測(cè)試儀測(cè)試得到的換算彎沉值較落錘彎沉儀測(cè)試得到的彎沉值要小。相對(duì)于落錘彎沉儀測(cè)試數(shù)據(jù)，落球測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性高，離散性??；碾壓前后落球測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性較好；震動(dòng)碾壓前后落球測(cè)試儀測(cè)試值無(wú)明顯變化，而落錘彎沉儀測(cè)試得到的彎沉值有增加的趨勢(shì)。因?yàn)閷?duì)于齡期已經(jīng)達(dá)到20d的水泥穩(wěn)定基層，其強(qiáng)度已充分形成，碾壓如果不能破壞水穩(wěn)材料中的膠結(jié)體，則水穩(wěn)材料本身的模量變化不大；由于水穩(wěn)材料的剛性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部土基，兩者之間存在明顯的結(jié)合面，碾壓時(shí)就有可能破壞該結(jié)合面，使得整體變形有所增加。落球測(cè)試儀的測(cè)試有效深度，在水穩(wěn)材料中大約在10cm左右，基本不受下部土基材料以及結(jié)合面的影響。因此，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，碾壓前后的水穩(wěn)材料回彈模量和彎沉變化不大，且相關(guān)性較好。而落錘彎沉儀的測(cè)試有效深度較深，受到下部土基材料以及結(jié)合面的影響。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，碾壓前后的彎沉值有明顯增加的趨勢(shì)，說(shuō)明結(jié)合面受到擾動(dòng)，使得整體彎沉增加。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法，對(duì)落錘式彎沉儀和落球測(cè)試儀測(cè)試出的路面基層彎沉值進(jìn)行了對(duì)比研究?？芍淝驕y(cè)試儀測(cè)試得到的換算彎沉值較落錘式彎沉儀測(cè)試得到的彎沉值要??；落球測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性高、離散性小；碾壓前后落球測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性較好，而落錘式彎沉儀測(cè)試數(shù)據(jù)的相關(guān)性較差；碾壓前后落球測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果無(wú)明顯變化，而落錘式彎沉儀測(cè)試得到的彎沉值有增加的趨勢(shì)。