公路路基壓實度地球物理無損檢測方法與應(yīng)用

1、公路路基壓實度地球物理無損檢測方法與應(yīng)用一 路基壓實度檢測現(xiàn)況高等級公路（特別是高速公路）是專供汽車分道行駛，并全部立交、全部控制出入的公路，經(jīng)常出現(xiàn)高填、深挖的公路路基。從國內(nèi)已建成的高速公路運營情況看，常見的路基病害類型主要有：填方路基或基底發(fā)生過量沉陷、邊坡表層滑溜、填方路基局部滑坍、整個路基沿基底面滑動等。目前國內(nèi)公路質(zhì)量檢測項目可分為兩類：一類是表觀質(zhì)量檢測，它們一般是用直尺、水準儀、經(jīng)緯儀或公路部門已有的專用儀器（如用于路面平整度測定的顛簸累積僅、整車式平整度儀，用于抗滑測定的路面橫向力系數(shù)測定儀等）來進行測量檢驗；另一類是需要動用工程或進行室內(nèi)試驗才能完成的檢測內(nèi)容，分別有：厚度

2、、壓實度、抗壓強度、抗折強度，彎沉值等。路基質(zhì)量評定主要是以壓實度為主，而現(xiàn)行的壓實度檢測方法主要是以環(huán)刀法、灌砂法、水袋法及鉆孔取樣封蠟法檢測，雖然這些方法已成為公路質(zhì)量評定的標準方法，其測試結(jié)果具有法定效力，是路基質(zhì)量評定的依據(jù)，但這些方法尚存在以下明顯不足：（1）檢測數(shù)據(jù)密度太低（路基為每 2000m2每壓實層測 4處），僅以很少幾個點上的檢測結(jié)果難以反映整體工程的全面情況，即或是完全無誤的試件也不能代表工程實體。（2）工程質(zhì)量事故極少是從試件上查出問題的，多是工程實體存在隱患所致。對路基路面不僅有破損，而且破壞性試驗無法查出隱患，因為不合格的試件是不能采用的，舍棄的可能就是真實的。（3

3、）檢測速度慢、費用高。（4）核子密度儀法雖然可以連續(xù)檢測，而且速度較快，但因其受含水量及地面條件等因素影響較大，測試結(jié)果離散性很大。（5）現(xiàn)行的檢測方法對于石方路基和土石混填路基的壓實質(zhì)量尚無有效的檢測方法。鑒于上述，作為公路路基質(zhì)量檢測評價的新手段彈性波勘探方法組合檢測技術(shù)應(yīng)運而生，目前在檢測方法理論、儀器設(shè)備與工作方法技術(shù)、應(yīng)用軟件與現(xiàn)場檢測成果等方面均取得了豐富的成果。經(jīng)大量工程實踐證明，利用地球物理無損檢測技術(shù)，輔以少量土工實驗資料，對公路路基壓實度質(zhì)量檢測評價是行之有效的，值得推廣應(yīng)用。二. 瑞雷波法檢測路基壓實度方法路基的壓實程度對其強度與穩(wěn)定性影響極大。依據(jù)路基類型、公路等級等，

4、一般要求壓實度達到0.900.96以上，通常采用環(huán)刀法或灌沙法進行檢測。利用彈性波速進行壓實度原位測試是基于介質(zhì)的彈性波速度與介質(zhì)的密度間存在有良好的相關(guān)關(guān)系，壓實度K可用波速表示為：K=vr/vr0B。其中vr是與實際壓實達到密度相應(yīng)的瑞雷波速，vr0是與最大密度。相應(yīng)的瑞雷波速度。B由統(tǒng)計分析求取。該方法的技術(shù)關(guān)鍵是：（1）瑞雷波法現(xiàn)場檢測技術(shù)參數(shù)選擇。（2）選擇一路段進行多組與環(huán)刀（或灌砂）法作同點對比試驗，經(jīng)統(tǒng)計回歸分析處理，求得其相關(guān)方程和壓實度K值計算公式。（3）建立壓實度標準后，分別在不同路段不同壓實標準的評價段上求取壓實度值。（4）對不同路基類型瑞雷波頻散曲線進行特征分析（5）

5、對被測路段的路基壓實度作出評價應(yīng)用瑞雷波法檢測路基壓實度既可定性也可定量，它是一種體積測試（每點測試長度范圍為310m）。結(jié)合土工實驗資料，建立相關(guān)方程，所得結(jié)果的精度相對誤差可小于2%。三 灌砂法與面波法所測壓實度對比（1）對比條件灌砂法： K=S/M*100% 面波法： K=VS/VO*100%式中：M（g/cm3）為最大干密度 S（g/cm3）為實測干密度V0（m/s）為標準波速VS（m/s）為實測波速兩者的相對誤差K=（K-K）/K*100%當K足夠小，且當變異系數(shù)CV20%時，兩法才具有可比性。（2）對比方法灌砂法屬于小概率樣本檢驗，是按代表值與極值關(guān)系做工程評價的，因此只能以概率試

6、驗結(jié)果與面波全斷面檢驗的全概率試驗進行對比，有三種對比方法：1全過程對比：用重型標準擊實與面波法共同進行的多組試件試驗；相同條件下用環(huán)刀（或灌砂）法與面波法共同進行震動壓路機壓實試驗；最后用環(huán)刀（或灌砂）法與面波法共同進行的點對點壓實度檢驗。2現(xiàn)場試驗段對比：在試驗段隨壓實隨用面波和環(huán)刀（或灌砂）法進行對比試驗。在高填方路段兩種方法可能存在差異，只是由于環(huán)刀（或灌砂）法只測20cm深度內(nèi)的壓實度，而面波法是80cm壓實度平均值，是由于小概率為失效概率所致。3追蹤對比：用面波對已壓實完成的路基上進行檢測，每20cm一層測定值與施工過程中的每20cm一層的環(huán)刀（或灌砂）法壓實度對比試驗?？梢愿櫃z

7、測，也可以在工程施工后分層檢測，可以隨時隨地抽查施工情況。（3）對比實例對比試驗的關(guān)鍵是確定面波法標準波速VO，檢驗K的精度。由試驗結(jié)果表明兩法相比：標準波速對K影響變異系數(shù)極小，壓實度相對誤差很小，完全可以推廣使用面波法檢測壓實度。試驗地點土組M值M值的CVK西寶高速粗粒土0.09147.455%0.63%黃延高速細粒土0.001255.4%0.7%十天高速夾石紅粘土0.00759.28%1.39%四路基壓實度檢測實例西安市修建高等級瀝青混凝土路面，要求基層壓實度95%。檢測工作是在路基、基層碾壓完畢后，鋪筑混凝土面層之前進行的。首先取該路段基層土在實驗室做重型擊實試驗和現(xiàn)場密度法試驗，密度

8、和瑞雷波速度的對比試驗。建立VR和之間相關(guān)關(guān)系，并求得與最大密度值0對應(yīng)的最大瑞雷波速度值VR0，最后獲得該路段相關(guān)方程和壓實度K計算公式：=K=VR/VR00.333式中： 為密度(g/cm3VR為瑞雷波速度VR0=390m/s最大瑞雷波速度用瑞雷波法檢測12個點，發(fā)現(xiàn)2個點壓實度小于0.95屬不合格地段；與土工實驗用的密度法所檢測的壓實度資料對比，相對誤差僅1-2%，說明瑞雷波法組合檢測的路基、基層壓實度是有效可靠的。五檢測方法效益分析1灌砂法一天可做2030點，且需實驗室分析，參與人員35人。面波儀每天可完成200點，參與人員3人。2面波檢測連續(xù)測試，自動化操作，減少人為因素對試驗數(shù)據(jù)影響。3對被檢測物不造成破壞，改變測試參數(shù)可測試評價任意結(jié)構(gòu)層的質(zhì)量。六結(jié)論大量實踐證明采用瑞雷波法檢測路基壓實度不僅理論依據(jù)充分、現(xiàn)場測試方法技術(shù)成熟、簡便易行、工作效率高、檢測結(jié)果可