宋新暉

為了給市政道路路基壓實施工提供一些參考，文章利用案例分析法，結(jié)合具體的市政道路路基施工項目，論述了市政道路路基壓實度的檢測技術(shù)，并以檢測結(jié)果對比的方式，探究了基于靜載試驗的檢測技術(shù)與傳統(tǒng)檢測法的優(yōu)劣。得出：基于靜載試驗的新型壓實度檢測技術(shù)可以適應(yīng)市政道路路基壓實度快速檢測要求，且檢測精度較高，對路基破壞性較小。因此，在市政道路路基壓實度檢測時，應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用靜載試驗檢測技術(shù)。

在市政建設(shè)進程中，道路建設(shè)是至關(guān)重要的一個部分。土石混填路基是市政道路路基的常用形式，對壓實度具有較高要求。只有選擇快速而可靠的檢測技術(shù)，才可以確保土石混填路基施工質(zhì)量與效率。但是，當(dāng)前市政道路路基壓實度檢測時仍然沿用灌砂法，對路基完整性造成了較大的破壞。因此，根據(jù)市政道路路基特點，探究市政道路路基壓實度的檢測技術(shù)創(chuàng)新具有非常重要的意義。

一、市政道路路基施工項目

一市政道路路基施工項目為城市支路，道路全長580m，工程設(shè)計速度為30km/h，紅線內(nèi)包括3.0m人行道、1.5m綠化帶、15m機非混行車道、1.5m綠化帶和3.0m人行道。機非混行車道路路基結(jié)構(gòu)為20cm水穩(wěn)基層換填6%灰土，人行道路基結(jié)構(gòu)為C30水泥混凝土與15cm級配碎石混填。

二、市政道路路基壓實度的檢測技術(shù)

1. 灌砂檢測技術(shù)

灌砂檢測技術(shù)是市政道路路基壓實度檢測時常用技術(shù)，主要是向道路路基開挖圓形洞口（洞深與碾壓層厚度相等，直徑與灌砂筒相等），換填等體積砂子，根據(jù)測定的土體密度推算的試洞容積，進而求解填料現(xiàn)場干密度及路基壓實度。這一方法具有操作便捷的特點，但因操作過程中需要破壞路基，路基開挖施工難度較大，且對道路表面平整度、潔凈度具有較高要求。同時操作時涉及多次人工稱量，人為誤差積累較為突出。

2. 落錘頻譜式快速檢測技術(shù)

落錘頻譜式快速檢測技術(shù)是借助落錘沖擊土體促使土體產(chǎn)生反彈力，進而經(jīng)傳感器測量土體含水量推測相應(yīng)位置道路路基壓實度的一種方法。落錘頻譜式快速檢測技術(shù)具有儀器設(shè)備體積小、操作便利、不破壞路基完整性的優(yōu)良特點，但對重錘下落垂直度具有較高要求。

3. 環(huán)刀檢測技術(shù)

環(huán)刀檢測技術(shù)是一種傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，一般選擇高為5cm、體積為200cm3的環(huán)刀，直接將環(huán)刀壓入路基或落錘打入路基，進而將環(huán)刀及土樣挖出稱量樣品質(zhì)量，并測定樣品含水量。這一方法對道路路基完整性具有較大破壞，且對環(huán)刀規(guī)格、測點選擇具有較高要求，僅適用于不含礫石、碎石的純細粒土路基濕密度測定，在市政道路路基壓實度檢測中應(yīng)用可行性不高。

4. 瞬態(tài)瑞雷波檢測技術(shù)

瞬態(tài)瑞雷波法是一種面波檢測方法，主要利用分層介質(zhì)內(nèi)瑞雷面波頻散特性、傳播速度與介質(zhì)密度相關(guān)性，求解道路路基激發(fā)的瞬態(tài)瑞雷波頻散曲線，根據(jù)不同頻率瑞雷波對應(yīng)的波長推導(dǎo)不同深度范圍內(nèi)路基密度，進而求解路基土壓實度。這一方法具有可操作性強、儀器設(shè)備輕便、對路基表面無損害、檢測速度快、成果顯示直觀的優(yōu)良特點。但是，在儀器使用前需要根據(jù)路基填料級別進行多次標(biāo)定，對操作人員技術(shù)水平具有較高要求，且現(xiàn)有儀器精度較小，推廣難度較大。

三、市政道路路基壓實度的檢測技術(shù)創(chuàng)新

1. 理論分析

基于靜載試驗（或靜力貫入試驗）的市政道路路基壓實度檢測是一種潛力較大的檢測技術(shù)，根據(jù)靜力貫入變形力學(xué)機理以及道路路基材料變形的非線性特征，可以建立路基靜力貫入變形、路基初始孔隙率的關(guān)系模型，為道路路基壓實度檢測精度提升提供依據(jù)。為確定市政道路路基壓實度，需要計算道路路基初始孔隙率，并建立道路路基表面荷載與初始孔隙率之間的關(guān)系模型。首先，路基靜載試驗的根本原理是路基表面貫入荷載致使路基變形，具體表現(xiàn)為靜力貫入中心線下土體單元應(yīng)力狀態(tài)異變。根據(jù)靜力貫入對稱特點，貫入中心線下主體單元處于主應(yīng)力狀態(tài)，存在貫入中心線方向豎向主應(yīng)力、側(cè)向主應(yīng)力，各應(yīng)力疊加是靜載貫入下路基土體單元豎向形狀異變的主要原因。此時，假定經(jīng)靜力貫入探頭給予路基表面均勻分布力，且市政道路路基體為均勻各向同性體，可以得到貫入中心線下深度一定位置豎向主應(yīng)力與側(cè)向主應(yīng)力相等。

其次，根據(jù)集中荷載下道路路基表面位移以及均布荷載下道路路基表面豎向位移，擬合靜力貫入數(shù)據(jù)，確定路基初始孔隙率。結(jié)合孔隙率、道路路基混合料干密度之間關(guān)系，在道路路基填料混合密度（最大干密度）一定的情況下，計算道路路基壓實度。計算公式為：

式-1中，K為道路路基壓實度；ρd為土石混合路基振動擊實試驗干密度，g/cm3；ρdmax為市政道路土石混合路基振動擊實試驗最大干密度，g/cm3。

最后，在集中荷載下，選取市政道路路基壓實度代表檢測點，對代表檢測點進行標(biāo)定。標(biāo)定時，借助傳統(tǒng)灌砂法測定代表檢測點路基壓實度，代入式-1，獲得代表性檢測點初始干密度。進而結(jié)合其他檢測點靜載試驗曲線，得到其他檢測點的干密度。均布荷載下的檢測方法與集中荷載下的檢測方法一致。

2. 技術(shù)實踐

（1）前期準(zhǔn)備

在檢測前，準(zhǔn)備量程為70kN的應(yīng)變式拉壓力傳感器、量程為300mm的應(yīng)變式位移傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀以及小型電動液壓泵、配套形成為100mm且壓力為20t的千斤頂、反力裝置（載重10t多功能灑水車）、長1m的Q345槽鋼以及平頭形探頭（直徑50mm、86.6mm、70.7mm）等。利用高強螺栓固定槽鋼并將其安裝到反力裝置后車架下方，預(yù)先留設(shè)螺栓口，在槽鋼上固定千斤頂（如圖1）。

圖1 反力裝置

在反力裝置安裝完畢后，將反力裝置后車架導(dǎo)桿劃分為若干小段，小段長度為19.5mm，便于調(diào)節(jié)反力裝置與地面距離，并將應(yīng)變式位移傳感器連接到導(dǎo)桿上，位移計觸頭位于水平鋼板適當(dāng)位置。在應(yīng)變式位移傳感器主體安裝完畢后，應(yīng)調(diào)節(jié)位移計指針位置，促使指針、探頭作用方向呈180°，確保加載油缸向下加載時應(yīng)變式位移傳感器指針提前接觸地面。

（2）現(xiàn)場操作

在市政道路路基表面整平后，將路段劃分為若干檢測點，相鄰檢測點之間間隔1m。根據(jù)前期檢測方案，進行車架底部反力裝置、應(yīng)變式拉壓力傳感器、導(dǎo)桿與應(yīng)變式位移傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀以及小型電動液壓泵、探頭的組裝。組裝完畢后，開啟油泵機，緩慢進油，促使平底圓形探頭與道路路基表面緊密接觸。并開啟計算機軟件端，進行市政道路路基工程參數(shù)、自動保存路徑、停機條件的填寫、保存。在參數(shù)填寫完畢后，點擊軟件端實時試驗選項卡，選擇適宜的試驗序號以及控制選項卡，調(diào)節(jié)探頭、路基表面位置，在探頭與路基表面位置距離接近于0時，停止調(diào)節(jié)。初步平衡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，加大進油閥門，借助車載重量輸送反力，驅(qū)動平底圓形探頭平穩(wěn)壓入路基20～40mm深度。在平底圓形探頭壓入路基過程中，借助動態(tài)應(yīng)變儀定期采集數(shù)據(jù)，相鄰組數(shù)據(jù)采集時間間隔為20ms，總檢測時間為30～60s，測點為15個。在靜力貫入達到最大限值或者位移達到前期設(shè)定機器停止調(diào)節(jié)時，自動結(jié)束試驗。

在一個檢測點檢測完畢后，選擇控制選項卡卸除油泵荷載，收回加載油泵，促使探頭、位移計脫離路基并維持一定距離，確?；诙喙δ転⑺嚨臋z測車被牽引時不會觸碰地面異形物體。若市政道路調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，則需要控制收放油缸縮回至水平位置，且具有較大的凈空距離，確保基于多功能灑水車的檢測車被牽引時加載油泵、應(yīng)變式位移傳感器完好。啟動車輛向前移動到下一個檢測點，重復(fù)上述操作。

四、市政道路路基壓實度的檢測技術(shù)創(chuàng)新效果

1. 檢測結(jié)果對比

為確定基于靜載試驗的市政道路路基壓實度檢測技術(shù)應(yīng)用效果，在路基壓實度檢測點周邊壓實特征一致位置進行標(biāo)準(zhǔn)灌砂檢測，獲得現(xiàn)場市政道路路基壓實度。將獲得的市政道路路基壓實度作為標(biāo)定點，填入相關(guān)參數(shù)，進行其他道路路基壓實度檢測點檢測數(shù)值的計算。將計算的各點檢測數(shù)值與基于靜載試驗的路基壓實度檢測技術(shù)、落錘頻譜式快速檢測技術(shù)、瞬態(tài)瑞雷波檢測技術(shù)、環(huán)刀檢測技術(shù)的檢測結(jié)果進行對比，得出結(jié)果如下：

表1 基于靜載試驗的路基壓實度檢測與傳統(tǒng)壓實度檢測結(jié)果對比（局部）

由計算結(jié)果可知，不同測點靜力貫入檢測壓實度結(jié)果與標(biāo)定點壓實度檢測結(jié)果擬合度良好，可以滿足市政道路路基要求。而落錘頻譜法快速檢測、瞬態(tài)瑞雷波檢測、環(huán)刀檢測結(jié)果懸殊較大，均布荷載下的位移擬合度不佳。

2. 檢測操作反思

市政道路路基壓實度本質(zhì)上是筑路材料壓實后干密度、室內(nèi)測量標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，在實際測試中，影響壓實度結(jié)果的因素較多。為確保壓實度結(jié)果準(zhǔn)確性，在靜力貫入檢測技術(shù)應(yīng)用時，檢測技術(shù)人員應(yīng)借助市政道路路基施工現(xiàn)場裝料設(shè)備，將10t及以上重量的水裝填到多功能灑水車內(nèi)，確保多功能灑水車底部行走空間一定。經(jīng)牽引車牽引多功能灑水車到路基壓實度檢測點，并進行位置調(diào)整，確保加載油泵機底座投影中心與壓實度檢測點重合。啟動液壓泵供應(yīng)能源，啟動控制箱上的控制按鈕伸出收放油泵機活塞。

在調(diào)整收放油泵機活塞處于張開狀態(tài)，促使加載油泵機處于豎直位置時停止收放油泵機，經(jīng)計算機上軟件發(fā)送測控命令，同時啟動應(yīng)變式拉壓力傳感器、導(dǎo)桿與應(yīng)變式位移傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀。而平頭圓底探頭則緩慢勻速接觸路基表面，應(yīng)變式位移傳感器接觸路基表面。在軟件參數(shù)控制下，加載油泵機伸出速度、最大加載位移、最大加載力一定，最大加載力達到時平頭圓底探頭剛好進入路基。此時，自動終止加載操作并回收油泵及活塞。在回收油泵機活塞后，啟動控制箱上控制按鈕，收回收放油泵機活塞，將加載油泵機恢復(fù)至水平狀態(tài)，在計算機上自動傳輸加載力與位移關(guān)系，并自動計算壓實度檢測結(jié)果。完成作業(yè)后，關(guān)閉油泵機與發(fā)電機，清孔多功能灑水車負載，并將其拖放到原位置。

在規(guī)范操作的基礎(chǔ)上，現(xiàn)場檢測人員應(yīng)根據(jù)市政道路路基壓實度檢測要求，對靜力貫入裝置油路、油位、油料量、電源線連接穩(wěn)定性、傳感器信號線連接穩(wěn)定牢固性進行檢查。根據(jù)現(xiàn)場靜力貫入所需反力確定灑水車內(nèi)裝水量，一般灑水車與裝水總重量應(yīng)超過所需反力的1.2倍。進入道路路基壓實度檢測現(xiàn)場后，根據(jù)市政路基填料粒徑范圍選擇適宜尺寸的平頭圓底探頭，一般在市政道路路基填料粒徑范圍較大時，需要選擇較大尺寸的平式圓底探頭。

五、總結(jié)

綜上所述，靜載試驗壓實度檢測技術(shù)契合市政道路路基壓實度快速精準(zhǔn)檢測要求，較之灌砂法優(yōu)勢更為突出。因此，在市政道路路基壓實度檢測時，檢測技術(shù)人員可以根據(jù)市政道路路基受載變形以及壓實機理，依據(jù)分級加載思想，構(gòu)建市政道路路基壓實度檢測模型。進而借助適宜尺寸和形式的探頭開展現(xiàn)場靜力貫入試驗，有效提高市政道路路基壓實度的檢測效率與結(jié)果準(zhǔn)確度。