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        公路路基壓實質量GeoGauge 與灌砂法檢測相關性分析

        2022-09-01 14:04:38張孟強ZHANGMengqiang劉樹閣LIUShuge王賀WANGHe楊廣慶YANGGuangqing
        價值工程 2022年25期
        關鍵詞:灌砂法遍數(shù)檢測點

        張孟強ZHANG Meng-qiang;劉樹閣LIU Shu-ge;王賀WANG He;楊廣慶YANG Guang-qing

        (①河北省高速公路京雄籌建處,保定 071799;②石家莊鐵道大學,石家莊 050043)

        0 引言

        土壤模量剛度儀GeoGauge 是一種便攜式的快速測量結構剛度和楊氏模量的測試儀器,可以評價各路基壓實層的壓實質量,而不阻礙或干擾路基施工,可實現(xiàn)無破損、安全的壓實質量評估[1][2]。目前高速公路路基常用的壓實質量檢測指標是壓實度,為了探討基于GeoGauge 檢測的路基剛度指標與壓實度的相關關系,本文以京雄高速公路河北段SG1 標建設工程為依托,使用GeoGauge 和灌砂法對粉砂土路堤和水泥土路床進行路基壓實質量檢測,探究了GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關系,并通過回歸分析研究了兩種檢測方法的相關性。

        1 粉砂土剛度Kgr 與壓實度K 的關系

        1.1 現(xiàn)場檢測方案

        京雄高速公路SG1 標段的路基試驗段填料有粉砂土和水泥土兩種,路堤填料為粉砂土,臺背和路床填料為水泥土,采用26t 滾輪壓路機進行碾壓?,F(xiàn)場在施工過程中采用灌砂法控制路基壓實質量,根據(jù)現(xiàn)場的施工進度[3],選擇在樁號里程為K11+500~K11+600 處的路基作為試驗段。從K11+500 斷面開始,每10 米布設一個檢測斷面,每個檢測斷面布設4 個檢測點,并對每個檢測點進行統(tǒng)一編號,噴漆做好醒目標記。按照先GeoGauge 后使用灌砂法的檢測順序,進行點對點檢測,從施工碾壓開始至滿足設計要求的施工全過程進行數(shù)據(jù)采集。

        1.2 試驗結果分析

        1.2.1 粉砂土碾壓遍數(shù)與壓實度的關系

        圖1為每碾壓一遍各斷面檢測點壓實度的平均值。由圖可以看出,隨著碾壓遍數(shù)的增加,檢測點平均壓實度呈增大趨勢,但是增長幅度逐漸減小。相較于第1 遍碾壓,第2 遍碾壓后平均壓實度提升15.0%;第3 遍相較于第2 遍,平均壓實度提升15.5%;第4 遍相較于第3 遍,平均壓實度提升8.3%;第5 遍相較于第4 遍,平均壓實度提升3.3%。由此可知,在前4 遍碾壓過程中,壓實度的提升幅度較大,最后一遍碾壓,壓實度的提升幅度較小,說明當路基土體經(jīng)過一定遍數(shù)的碾壓后,土體顆粒之間已經(jīng)相互擠密,土顆粒重新組合的空間已經(jīng)很小,壓實度的提升也就較小。

        圖1 粉砂土碾壓遍數(shù)與平均壓實度的關系

        為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測點壓實度的變化情況,圖2 展示檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其壓實度的變化趨勢以及各檢測點壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關系。從圖中可以看出隨著碾壓遍數(shù)的增加灌砂法檢測的路基壓實度增大的同時離散度逐漸減小,說明隨著碾壓遍數(shù)的增加,在提高了路基土體的壓實度的同時,降低了路基施工的變異性,提高了路基壓實均勻性。

        圖2 粉砂土各檢測點碾壓遍數(shù)與壓實度的關系

        1.2.2 粉砂土碾壓遍數(shù)與剛度的關系

        圖3為每碾壓一遍各斷面檢測點剛度的平均值。由圖可以看出,隨著碾壓遍數(shù)的增加,檢測點平均剛度值呈增大趨勢,與壓實度的走勢一致。相較于第1 遍碾壓,第2 遍碾壓后平均剛度提升91.6%;第3 遍相較于第2 遍,平均剛度提升32.9%;第4 遍相較于第3 遍,平均剛度提升17.6%;第5 遍相較于第4 遍,平均剛度提升7.5%。由此可知,GgeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度隨著碾壓遍數(shù)的增加,存在相同的增長規(guī)律。兩者都是在前4 遍碾壓過程中,檢測值提升幅度較大,最后一遍碾壓,檢測值提升幅度較小。說明GeoGauge 用于粉砂土路基壓實質量檢測具有可行性。

        圖3 粉砂土碾壓遍數(shù)與平均剛度的關系

        同樣為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測點剛度的變化情況,圖4 展示檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢以及各檢測點剛度與碾壓遍數(shù)之間的關系。從圖中可以看出,相較于灌砂法,GeoGauge 的檢測結果更加穩(wěn)定,原因可能是灌砂法在檢測過程中受環(huán)境因素和人為因素影響較大,而GeoGauge 在檢測過程中受人為等因素的影響,同時也說明了GeoGauge 用于路基壓實質量檢測的優(yōu)越性。

        圖4 粉砂土各檢測點碾壓遍數(shù)與剛度的關系

        1.2.3 粉砂土壓實度K 與剛度Kgr的關系

        通過對上述壓實過程中兩種檢測方法所測得的數(shù)據(jù)進行回歸分析,得到了粉砂土壓實度K 與剛度Kgr的相關關系。由此可以看出,GeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度之間存在良好的對數(shù)關系,判定系數(shù)為0.9661。

        2 水泥土剛度Kgr 與壓實度K 的關系

        2.1 水泥土碾壓遍數(shù)與壓實度的關系

        圖5為每碾壓一遍各斷面檢測點壓實度的平均值。由圖可以看出,隨著碾壓遍數(shù)的增加,檢測點平均壓實度呈增大趨勢,但是增長幅度逐漸減小,此結果與粉砂土的試驗結果一致。相較于第1 遍碾壓,第2 遍碾壓后平均壓實度提升8.8%;第3 遍相較于第2 遍,平均壓實度提升6.4%;第4 遍相較于第3 遍,平均壓實度提升4.6%;第5遍相較于第4 遍,平均壓實度提升1.6%。

        圖5 水泥土碾壓遍數(shù)與平均壓實度的關系

        為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測點壓實度的變化情況,圖6 展示檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其壓實度的變化趨勢以及各檢測點壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關系。從圖中可以看出,在水泥土中隨著碾壓遍數(shù)的增加灌砂法檢測的路基壓實度增大的同時離散度逐漸減小,與粉砂土的試驗結果一致。說明隨著碾壓遍數(shù)的增加,在提高了路基土體的壓實度的同時,降低了路基施工的變異性,提高了路基壓實均勻性。

        圖6 水泥土各檢測點碾壓遍數(shù)與壓實度的關系

        2.2 水泥土碾壓遍數(shù)與剛度的關系

        圖7為水泥土路床每碾壓一遍各斷面檢測點剛度的平均值。由圖可以看出,隨著碾壓遍數(shù)的增加,檢測點平均剛度值呈增大趨勢,與壓實度的走勢一致。相較于第1 遍碾壓,第2 遍碾壓后平均剛度提升50.7%;第3 遍相較于第2 遍,平均剛度提升26.1%;第4 遍相較于第3 遍,平均剛度提升15.6%;第5 遍相較于第4 遍,平均剛度提升5.2%。由此可知,在水泥土路床上GgeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度隨著碾壓遍數(shù)的增加,存在相同的增長規(guī)律。兩者都是在前幾遍碾壓過程中,檢測值提升幅度較大,最后一遍碾壓,檢測值提升幅度較小。說明GeoGauge 用于水泥土路基壓實質量檢測具有可行性。

        圖7 水泥土碾壓遍數(shù)與平均剛度的關系

        同樣為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測點剛度的變化情況,圖8 展示了檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢以及各檢測點剛度與碾壓遍數(shù)之間的關系。同樣與灌砂法檢測相比,GeoGauge 的檢測結果更加穩(wěn)定,與粉砂土試驗結果一致。

        圖8 水泥土各檢測點碾壓遍數(shù)與剛度的關系

        2.3 水泥土壓實度K 與剛度Kgr 的關系

        通過對壓實過程中兩種檢測方法所測得的數(shù)據(jù)進行回歸分析,得到了水泥土壓實度K 與剛度的相關關系。由此可以看出,GeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度之間存在良好的指數(shù)關系,判定系數(shù)為0.9605。

        3 結語

        本文以京雄高速公路河北段SG1 標建設工程為依托,使用GeoGauge 和灌砂法對粉砂土路堤和水泥土路床進行路基壓實質量檢測,通過對檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,探究了GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關系,并通過回歸分析探究了兩種檢測方法的相關性。結果表明:

        ①在粉砂土和水泥土路基中,GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度均隨著碾壓遍數(shù)的增加而增大,但平均剛度和平均壓實度的增長率隨著碾壓遍數(shù)的增加逐漸減小。

        ②在粉砂土和水泥土路基中,隨著碾壓遍數(shù)的增加,在壓實度得到提高的同時,路基的壓實均勻性也相應的有所提升。

        ③在粉砂土路堤上,GeoGauge 檢測的剛度值與灌砂法檢測的壓實度之間存在良好的對數(shù)關系,判定系數(shù)為0.9661;在水泥土路床上,GeoGauge 檢測的剛度值與灌砂法檢測的壓實度之間存在良好的指數(shù)關系,判定系數(shù)為0.9605。

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