蔣宣艷

（貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州貴陽(yáng) 550006）

0 引言

路基施工是公路工程中十分重要的環(huán)節(jié)，其質(zhì)量會(huì)對(duì)公路工程的質(zhì)量以及行車穩(wěn)定性、安全性帶來(lái)影響，因此，在路基施工期間，要檢測(cè)路基壓實(shí)情況。施工中，通過(guò)檢測(cè)路基壓實(shí)度能夠掌握路基強(qiáng)度，調(diào)整路基施工方案，確保路基施工質(zhì)量。

1 影響公路工程路基壓實(shí)度的因素

公路工程路基壓實(shí)度直接影響道路的安全性與可靠性，從以往的大量公路工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，影響路基壓實(shí)的因素主要包括含水量、壓實(shí)功、填料級(jí)配等。

1.1 含水量

含水量是檢測(cè)路基壓實(shí)度合格與否的重要指標(biāo)，也是測(cè)定路基土孔隙率與干密度的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。路基含水量還會(huì)導(dǎo)致土體的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)發(fā)生變化。如土體含水量會(huì)影響土的滲透系數(shù)、內(nèi)摩擦角、壓縮系數(shù)等各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)[1]。土具有最佳含水量，如果路基土內(nèi)含水量較低，在進(jìn)行壓實(shí)期間，土顆粒之間會(huì)發(fā)生相互滑動(dòng)，而由于顆粒表面過(guò)于粗糙，將會(huì)產(chǎn)生較大內(nèi)摩擦力，因?yàn)槿鄙贊?rùn)滑作用，將導(dǎo)致土內(nèi)摩擦力變大，難以進(jìn)行壓實(shí)[2]。此外，如果實(shí)際含水量大于最佳含水量時(shí)，存在于土體內(nèi)的自由水在壓實(shí)期間難以被排出土體之外，將會(huì)產(chǎn)生較大孔隙水壓力，而且會(huì)加大顆粒間隙，將減少路基土體干密度，降低公路工程質(zhì)量，影響車輛行駛的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 壓實(shí)功

壓實(shí)功是指施工中采用的壓實(shí)機(jī)械對(duì)單位面積土施加的力。公路工程路基土主要由固相土顆粒、氣相氣體、液相含水量等共同構(gòu)成。壓實(shí)路基的目的是排出土體內(nèi)的氣體、自由水，考慮兩者在路基中穩(wěn)定性差，一旦環(huán)境發(fā)生改變，容易增加或減少，導(dǎo)致路基土壓實(shí)度難以達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)[3]。影響壓實(shí)功的因素包括壓實(shí)厚度、壓實(shí)機(jī)械型號(hào)、碾壓遍數(shù)與速度等。

1.3 填料級(jí)配

經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與數(shù)值仿真結(jié)果表明，土體顆粒級(jí)配情況是影響路基壓實(shí)度的重要因素，土體顆粒連續(xù)均勻，利用小顆粒填充大顆粒間孔隙，級(jí)配越好，填充連續(xù)性越好，土體最大干密度也會(huì)提高；而級(jí)配差的土容易因?yàn)橥馏w顆粒不連續(xù)，使顆粒間孔隙變大，填充效率差，降低了土體最大干密度，導(dǎo)致公路工程路基質(zhì)量無(wú)法滿足應(yīng)用需求。

2 檢測(cè)路基壓實(shí)度的方法與應(yīng)用

2.1 環(huán)刀法

2.1.1 環(huán)刀法作業(yè)原理

（1）開展測(cè)試工作前要對(duì)環(huán)刀體積與質(zhì)量情況進(jìn)行全面測(cè)試，同時(shí)，檢測(cè)人員要將凡士林均勻涂抹在內(nèi)壁，不得出現(xiàn)涂抹過(guò)厚或遺漏情況。

（2）清理整平取土地點(diǎn)，在待測(cè)土中垂直打入環(huán)刀，然后取出環(huán)刀，應(yīng)做好外壁多余土的清理工作，同時(shí)對(duì)其清理的土進(jìn)行稱重，精準(zhǔn)記錄土體重量。

（3）土樣內(nèi)的水分采取干燒法或烘干法取出，完成處理取出水分作業(yè)后，再對(duì)其進(jìn)行稱重，依據(jù)以下公式計(jì)算獲取測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度。

式（1）～（3）中：m1為環(huán)刀和濕土兩者的總體質(zhì)量；m2為環(huán)刀質(zhì)量；v為環(huán)刀體積；w為土樣含量；ρw為土濕密度；ρd為干密度；δ為壓實(shí)度。

2.1.2 環(huán)刀法的優(yōu)缺點(diǎn)

環(huán)刀法是一種傳統(tǒng)壓實(shí)度檢測(cè)方法，具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)器簡(jiǎn)單、效率高的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是檢測(cè)作業(yè)期間容易破壞周圍土；對(duì)檢測(cè)人員的依賴性高；采取抽樣法檢測(cè)，樣本數(shù)量少，無(wú)法代表檢測(cè)范圍內(nèi)路基密度情況；對(duì)環(huán)刀垂直度、環(huán)刀質(zhì)量、土質(zhì)松軟度等各項(xiàng)內(nèi)容要求都較高，因此對(duì)該方法的應(yīng)用造成了一定程度的制約。

2.1.3 環(huán)刀法適用范圍

環(huán)刀法適用于測(cè)量細(xì)粒土，不適合應(yīng)用于碎石、礫石類型的土中。環(huán)刀法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，適合應(yīng)用在局部壓實(shí)存在缺陷土地的快速檢測(cè)中。測(cè)量土壤含水量十分敏感，適合應(yīng)用在由于含水量問(wèn)題而引起的壓實(shí)度不足的土中，但并不適合應(yīng)用在級(jí)配較差土中。采用環(huán)刀法時(shí)應(yīng)明確其應(yīng)用范圍，確保環(huán)刀法作用能夠得到合理發(fā)揮[4]。

2.2 灌砂法

2.2.1 灌砂法作業(yè)原理

灌砂法與環(huán)刀法的操作方法相似。施工時(shí)都是對(duì)試點(diǎn)挖洞取土，完成挖洞后，工作人員對(duì)灌砂質(zhì)量、體積、試樣土的含水量進(jìn)行測(cè)定。完成測(cè)量后計(jì)算干密度和濕密度，從而得到路基壓實(shí)度，其計(jì)算方法與環(huán)刀法類似[5]。

2.2.2 灌砂法優(yōu)缺點(diǎn)

灌砂法在具體應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)為：操作可控，獲取到的數(shù)值準(zhǔn)確，而且通過(guò)檢測(cè)獲取到的結(jié)果具有代表性，是公路工程路基壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)常用的一種方法。缺點(diǎn)為：量砂的干濕性、稱重都會(huì)對(duì)最終測(cè)量結(jié)果造成影響；攜帶大量砂，開展多次測(cè)量，工作效率不高。采用不同擊實(shí)方法會(huì)對(duì)最大干密度造成影響，致使壓實(shí)度存在一定偏差。

2.2.3 灌砂法適用范圍

灌砂法適用于基層或地層粗砂和礫類土檢測(cè)作業(yè)中，通過(guò)檢測(cè)獲取到的結(jié)果具有代表性。該檢測(cè)方法不適宜應(yīng)用在大孔隙或大孔洞土體中。

2.3 核子密度儀法

2.3.1 核子密度儀作業(yè)原理

核子密度儀法是目前國(guó)際上應(yīng)用廣泛的壓實(shí)度和含水量檢測(cè)方法。在作業(yè)開展前要打一個(gè)小洞，將核子放入洞中，放射源可以發(fā)射放射線，進(jìn)而向四周傳播。經(jīng)過(guò)放射后能夠接收返回射線的數(shù)量，完成對(duì)材料密實(shí)度情況的精準(zhǔn)測(cè)定。核子儀上帶有顯示屏，能夠方便完成對(duì)材料含水量、干濕密度、壓實(shí)度、孔隙率等各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)量，可為路基壓實(shí)度檢測(cè)提供重要依據(jù)[6]。

2.3.2 核子密度儀法優(yōu)缺點(diǎn)

核子密度儀法的優(yōu)點(diǎn)為：需要的檢測(cè)人員少，不會(huì)對(duì)公路工程路基造成嚴(yán)重?fù)p害，通過(guò)檢測(cè)獲取到的結(jié)果直觀可見，方便工作人員讀取與應(yīng)用。缺點(diǎn)為：采用的儀器具有一定放射性，不僅會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成破壞，還會(huì)危害人體健康；放射源會(huì)發(fā)生衰變，因此，在采用儀器前，要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，操作步驟十分繁瑣，且檢測(cè)費(fèi)用高。

2.3.3 核子密度儀法適用范圍

核子密度儀法適用于不同含水量和密度測(cè)量中；在測(cè)量工作開展時(shí)，利用顯示屏可以直接讀取通過(guò)測(cè)量獲取到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，可快速評(píng)定現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量。

2.4 瑞雷波法

采用瑞雷波法對(duì)公路路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，主要應(yīng)用以下兩種特性：

（1）分層介質(zhì)中瑞雷波速度頻散特性。

（2）瑞雷波傳播速度與介質(zhì)密度相關(guān)性。前者可以依據(jù)實(shí)測(cè)頻散曲線完成層位劃分，后者可通過(guò)已求得各層瑞雷波速度值與密度值之間的具體關(guān)系，完成對(duì)每層壓實(shí)度的精準(zhǔn)計(jì)算，通過(guò)彈性傳播速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路路基壓實(shí)度的精準(zhǔn)計(jì)算。

瑞雷波法在具體應(yīng)用期間的一項(xiàng)特別之處是其不會(huì)受底層速度差異影響，這與作業(yè)中采用的反射波法和折射波法不同。反射波法和折射波法對(duì)波阻抗差異相對(duì)較小地質(zhì)體界面的具體反映情況相對(duì)較弱，分辨起來(lái)難度相對(duì)較大。特別是對(duì)于折射波法，下覆層速度需要大于上覆層速度，否則將會(huì)對(duì)后續(xù)勘探作業(yè)造成不良影響，而采用瑞雷波法則不存在這類問(wèn)題。需要注意的是，采用瑞雷波法的探測(cè)深度受該方法自身特點(diǎn)影響，探測(cè)深度不如反射波法和折射波法。

3 提升路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量的建議

3.1 采集公路工程路基壓實(shí)度的各項(xiàng)數(shù)據(jù)

采集與分析數(shù)據(jù)是路基壓實(shí)度檢測(cè)過(guò)程中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。開展采集數(shù)據(jù)前，工作人員要嚴(yán)格依據(jù)要求填寫表格，掌握路基具體情況。對(duì)采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面分析，合理優(yōu)化路基壓實(shí)度檢測(cè)作業(yè)的具體方案。工作期間，檢測(cè)人員應(yīng)不斷積累檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而提高自身的工作能力。例如，要總結(jié)路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集方法、操作軟件要領(lǐng)、掌握各項(xiàng)信息技術(shù)、分析壓實(shí)度數(shù)據(jù)等。最終依據(jù)分析結(jié)果完成相應(yīng)評(píng)價(jià)，了解壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)方案的可行性，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，充分發(fā)揮其作用。

3.2 規(guī)范公路工程路基壓實(shí)度檢測(cè)

公路工程路基壓實(shí)度檢測(cè)是一項(xiàng)專業(yè)性較高的作業(yè)，該項(xiàng)工作對(duì)檢測(cè)人員要求較高。檢測(cè)人員不僅要了解公路工程路基壓實(shí)度的具體設(shè)計(jì)需求，還要明確公路工程路基質(zhì)量檢測(cè)參數(shù)，從而確保檢測(cè)工作順利進(jìn)行，保證檢測(cè)結(jié)果可以精準(zhǔn)反映公路工程路基壓實(shí)度情況。因此，檢測(cè)公路工程路基壓實(shí)度時(shí)，相關(guān)檢測(cè)人員要采取合理方式應(yīng)用檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)，在開展檢測(cè)工作時(shí)，要跟蹤、監(jiān)督，確保檢測(cè)壓實(shí)度的規(guī)范性。路基土層一般為分層壓實(shí)，開挖試坑前應(yīng)先確定測(cè)試層層厚。在開挖試坑的過(guò)程中應(yīng)沿基板內(nèi)孔垂直向下，確保試坑內(nèi)壁達(dá)到筆直，防止出現(xiàn)上大下小或上小下大的情況，否則會(huì)使實(shí)測(cè)密度結(jié)果偏大或偏小。此外，應(yīng)嚴(yán)格控制試坑開挖深度，既不能太淺，也不能太深。如果挖坑深度太淺，會(huì)對(duì)試樣密度造成影響；如果挖坑深度過(guò)深，會(huì)使試樣中混入下層土料，無(wú)法得出測(cè)試層的土體密度，進(jìn)而不能檢測(cè)出路基的實(shí)際壓實(shí)度。

3.3 保證路基標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的精準(zhǔn)度

為適當(dāng)優(yōu)化公路工程路基壓實(shí)度情況，應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，做好標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)控制作業(yè)，適當(dāng)模擬路基施工條件，明確路基壓實(shí)的最佳含水量和最大干密度。施工時(shí)最好采用標(biāo)準(zhǔn)化擊實(shí)設(shè)備。如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)存在失誤，則無(wú)法確保最佳含水量和最大干密度的精準(zhǔn)性。施工前應(yīng)依據(jù)公路工程的相關(guān)規(guī)定，在施工區(qū)域內(nèi)選取土樣，組織試驗(yàn)。如果在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)樣本發(fā)生改變，要重新取樣試驗(yàn)，確保試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)[7]。此外，在公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)采取具有代表性的樣品，能夠及時(shí)處理各項(xiàng)異常值段落，確保施工碾壓和含水量都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，而且能夠?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)擊實(shí)提供有力支持。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果能夠獲取最大干密度，從而完成對(duì)公路工程路基壓實(shí)度的精準(zhǔn)計(jì)算，完成相應(yīng)評(píng)價(jià)后，能夠掌握路基壓實(shí)度情況，確定是否需要持續(xù)對(duì)路基情況進(jìn)行優(yōu)化。

路基壓實(shí)度要嚴(yán)格依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)公路路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為：路床0～80cm的壓實(shí)度應(yīng)大于95%，路床80～150cm的壓實(shí)度應(yīng)大于93%以上，如果低于150cm，壓實(shí)度大于等于90%以上。例如，某公路工程位于特殊干旱地區(qū)，年降水量不足150mm。對(duì)公路工程所在區(qū)域情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，由于該區(qū)域降雨量較少，而且地下水位較低，因此，天然土含水量小于最佳含水量。施工中，通過(guò)向路基中加水的方式使路基含水量處于最佳狀態(tài)，但操作起來(lái)難度較大，因此，可適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)，先進(jìn)行穩(wěn)定處理，再開展壓實(shí)作業(yè)。

3.4 做好采集檢測(cè)數(shù)據(jù)作業(yè)

施工中要做好數(shù)據(jù)采集作業(yè)，完成各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作。進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前，要構(gòu)建一個(gè)公路路基情況調(diào)查表，為采集公路路基中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)提供支持。通過(guò)應(yīng)用該表格，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)公路路基情況的客觀評(píng)價(jià)，全面掌握各項(xiàng)數(shù)值。為準(zhǔn)確記錄公路路基的具體情況，要確保通過(guò)調(diào)查獲取到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。針對(duì)公路路基具體情況，應(yīng)指派專人進(jìn)行調(diào)查，多次研究，而且要做好相應(yīng)調(diào)整工作，依據(jù)各項(xiàng)變量因素，對(duì)表格的真實(shí)可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)公路情況進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)時(shí)，要構(gòu)建評(píng)分表，為保證表格的作用能夠得到合理發(fā)揮，建表人員不僅要了解公路路基情況、具體評(píng)價(jià)對(duì)象，而且還要具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

檢測(cè)路基壓實(shí)度是公路工程質(zhì)量檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，具體檢測(cè)期間要全面結(jié)合公路實(shí)際情況做好檢測(cè)作業(yè)。檢測(cè)公路路基壓實(shí)度期間，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)處理，避免問(wèn)題擴(kuò)大造成更嚴(yán)重的危害。