張孟強(qiáng)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(xué)，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(cè)量結(jié)構(gòu)剛度和楊氏模量的測(cè)試儀器，可以評(píng)價(jià)各路基壓實(shí)層的壓實(shí)質(zhì)量，而不阻礙或干擾路基施工，可實(shí)現(xiàn)無(wú)破損、安全的壓實(shí)質(zhì)量評(píng)估[1][2]。目前高速公路路基常用的壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)是壓實(shí)度，為了探討基于GeoGauge 檢測(cè)的路基剛度指標(biāo)與壓實(shí)度的相關(guān)關(guān)系，本文以京雄高速公路河北段SG1 標(biāo)建設(shè)工程為依托，使用GeoGauge 和灌砂法對(duì)粉砂土路堤和水泥土路床進(jìn)行路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)，探究了GeoGauge 檢測(cè)剛度值和灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系，并通過(guò)回歸分析研究了兩種檢測(cè)方法的相關(guān)性。

1 粉砂土剛度Kgr 與壓實(shí)度K 的關(guān)系

1.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方案

京雄高速公路SG1 標(biāo)段的路基試驗(yàn)段填料有粉砂土和水泥土兩種，路堤填料為粉砂土，臺(tái)背和路床填料為水泥土，采用26t 滾輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓?，F(xiàn)場(chǎng)在施工過(guò)程中采用灌砂法控制路基壓實(shí)質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度[3]，選擇在樁號(hào)里程為K11+500~K11+600 處的路基作為試驗(yàn)段。從K11+500 斷面開始，每10 米布設(shè)一個(gè)檢測(cè)斷面，每個(gè)檢測(cè)斷面布設(shè)4 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，噴漆做好醒目標(biāo)記。按照先GeoGauge 后使用灌砂法的檢測(cè)順序，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)，從施工碾壓開始至滿足設(shè)計(jì)要求的施工全過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1.2.1 粉砂土碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

圖1為每碾壓一遍各斷面檢測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測(cè)點(diǎn)平均壓實(shí)度呈增大趨勢(shì)，但是增長(zhǎng)幅度逐漸減小。相較于第1 遍碾壓，第2 遍碾壓后平均壓實(shí)度提升15.0%；第3 遍相較于第2 遍，平均壓實(shí)度提升15.5%；第4 遍相較于第3 遍，平均壓實(shí)度提升8.3%；第5 遍相較于第4 遍，平均壓實(shí)度提升3.3%。由此可知，在前4 遍碾壓過(guò)程中，壓實(shí)度的提升幅度較大，最后一遍碾壓，壓實(shí)度的提升幅度較小，說(shuō)明當(dāng)路基土體經(jīng)過(guò)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(shí)度的提升也就較小。

圖1 粉砂土碾壓遍數(shù)與平均壓實(shí)度的關(guān)系

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

圖2 粉砂土各檢測(cè)點(diǎn)碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

1.2.2 粉砂土碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

圖3為每碾壓一遍各斷面檢測(cè)點(diǎn)剛度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測(cè)點(diǎn)平均剛度值呈增大趨勢(shì)，與壓實(shí)度的走勢(shì)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(cè)剛度值與灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)的增加，存在相同的增長(zhǎng)規(guī)律。兩者都是在前4 遍碾壓過(guò)程中，檢測(cè)值提升幅度較大，最后一遍碾壓，檢測(cè)值提升幅度較小。說(shuō)明GeoGauge 用于粉砂土路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)具有可行性。

圖3 粉砂土碾壓遍數(shù)與平均剛度的關(guān)系

同樣為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測(cè)點(diǎn)剛度的變化情況，圖4 展示檢測(cè)點(diǎn)隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢(shì)以及各檢測(cè)點(diǎn)剛度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系。從圖中可以看出，相較于灌砂法，GeoGauge 的檢測(cè)結(jié)果更加穩(wěn)定，原因可能是灌砂法在檢測(cè)過(guò)程中受環(huán)境因素和人為因素影響較大，而GeoGauge 在檢測(cè)過(guò)程中受人為等因素的影響，同時(shí)也說(shuō)明了GeoGauge 用于路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)的優(yōu)越性。

圖4 粉砂土各檢測(cè)點(diǎn)碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

1.2.3 粉砂土壓實(shí)度K 與剛度Kgr的關(guān)系

通過(guò)對(duì)上述壓實(shí)過(guò)程中兩種檢測(cè)方法所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到了粉砂土壓實(shí)度K 與剛度Kgr的相關(guān)關(guān)系。由此可以看出，GeoGauge 檢測(cè)剛度值與灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度之間存在良好的對(duì)數(shù)關(guān)系，判定系數(shù)為0.9661。

2 水泥土剛度Kgr 與壓實(shí)度K 的關(guān)系

2.1 水泥土碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

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

圖5 水泥土碾壓遍數(shù)與平均壓實(shí)度的關(guān)系

為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度的變化情況，圖6 展示檢測(cè)點(diǎn)隨著碾壓遍數(shù)的增加其壓實(shí)度的變化趨勢(shì)以及各檢測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)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(cè)的路基壓實(shí)度增大的同時(shí)離散度逐漸減小，與粉砂土的試驗(yàn)結(jié)果一致。說(shuō)明隨著碾壓遍數(shù)的增加，在提高了路基土體的壓實(shí)度的同時(shí)，降低了路基施工的變異性，提高了路基壓實(shí)均勻性。

圖6 水泥土各檢測(cè)點(diǎn)碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

2.2 水泥土碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

圖7為水泥土路床每碾壓一遍各斷面檢測(cè)點(diǎn)剛度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測(cè)點(diǎn)平均剛度值呈增大趨勢(shì)，與壓實(shí)度的走勢(shì)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(cè)剛度值與灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)的增加，存在相同的增長(zhǎng)規(guī)律。兩者都是在前幾遍碾壓過(guò)程中，檢測(cè)值提升幅度較大，最后一遍碾壓，檢測(cè)值提升幅度較小。說(shuō)明GeoGauge 用于水泥土路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)具有可行性。

圖7 水泥土碾壓遍數(shù)與平均剛度的關(guān)系

同樣為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測(cè)點(diǎn)剛度的變化情況，圖8 展示了檢測(cè)點(diǎn)隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢(shì)以及各檢測(cè)點(diǎn)剛度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系。同樣與灌砂法檢測(cè)相比，GeoGauge 的檢測(cè)結(jié)果更加穩(wěn)定，與粉砂土試驗(yàn)結(jié)果一致。

圖8 水泥土各檢測(cè)點(diǎn)碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

2.3 水泥土壓實(shí)度K 與剛度Kgr 的關(guān)系

通過(guò)對(duì)壓實(shí)過(guò)程中兩種檢測(cè)方法所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到了水泥土壓實(shí)度K 與剛度的相關(guān)關(guān)系。由此可以看出，GeoGauge 檢測(cè)剛度值與灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度之間存在良好的指數(shù)關(guān)系，判定系數(shù)為0.9605。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以京雄高速公路河北段SG1 標(biāo)建設(shè)工程為依托，使用GeoGauge 和灌砂法對(duì)粉砂土路堤和水泥土路床進(jìn)行路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)，通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，探究了GeoGauge 檢測(cè)剛度值和灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系，并通過(guò)回歸分析探究了兩種檢測(cè)方法的相關(guān)性。結(jié)果表明：

①在粉砂土和水泥土路基中，GeoGauge 檢測(cè)剛度值和灌砂法檢測(cè)的壓實(shí)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(shí)度的增長(zhǎng)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(shí)度得到提高的同時(shí)，路基的壓實(shí)均勻性也相應(yīng)的有所提升。

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