高速公路路基質(zhì)量檢測與評價研究

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摘要:路基是承受交通荷載的重要結(jié)構(gòu)層次，路基的穩(wěn)定與道路安全運營密切相關(guān)。通過對高速公路路基質(zhì)量檢測方法的分析，提出了某高速公路路基質(zhì)量檢測的方案，采用地質(zhì)雷達探測和地質(zhì)鉆孔檢測相結(jié)合，能夠較為準(zhǔn)確地對淺層和深層路基的異常情況和病害進行判別，從而制定科學(xué)合理的處治措施。

關(guān)鍵詞:道路工程；路基質(zhì)量；雷達探測；評價；應(yīng)用

1路基質(zhì)量檢測方法

對于高速公路路基質(zhì)量的檢測，目前主要采用地球物理法無損測試（地質(zhì)雷達、瑞利波）和地質(zhì)鉆探檢測兩種檢測方法[1]。地質(zhì)雷達將高頻電磁波以脈沖形式向路面以下傳播，通過對接收雷達波的分析處理來初步判斷相對異常不利路段，其具有檢測速度快、采集數(shù)據(jù)量大、定位準(zhǔn)確、操作靈活等特點，對超淺層的探測結(jié)果較為準(zhǔn)確，若用于路基的檢測分析，還應(yīng)結(jié)合其他測試方法進行綜合判別才能夠達到舊路檢測的精度要求[2]。瑞利波在分層介質(zhì)中傳播時的頻散性，其傳播速度與介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，測試速度相對于地質(zhì)雷達測試而言較慢，測試費用相對較高，可以測試較為深層的路基質(zhì)量狀況[3]。地質(zhì)鉆探是對路基路面檢測評價最直接有效的測試方法，直接測得路基不同深度的含水率、密度、壓實度等指標(biāo)，計算現(xiàn)有路面基層的殘余強度，還可通過孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，獲取路基不同深度的荷載變化情況的規(guī)律[4]。地質(zhì)鉆探的測試結(jié)果準(zhǔn)確、直觀，但對道路有損壞，而且測試費用較高，不宜大范圍使用。因此，為迅速、準(zhǔn)確地評定高等級道路路基的質(zhì)量，有必要采用多種檢測方法，充分發(fā)揮各種檢測方法的優(yōu)勢。

2高速公路路基質(zhì)量檢測方案

某高速公路交通量較大，且大型貨車比例較高，在目前單向僅兩車道通行的情況下，長時間封閉交通影響較大。對于路基基本趨于穩(wěn)定的舊路工程而言，通車這段時間以來，由于土體自重的因素而使路基形成了后期固結(jié)作用，其深處土基基本已經(jīng)壓實穩(wěn)定，而對于路床等上部路基，在行車道及超車道范圍內(nèi)，在車輛荷載長時間作用下，總體而言也應(yīng)較為密實，原則上現(xiàn)有行車道及超車道范圍可不進行檢測。根據(jù)2018年7月進行彎沉檢測數(shù)據(jù)，上行、下行方向行車道代表彎沉總平均值分別為16.5（0.01mm）、14.9（0.01mm），全線彎沉總體指標(biāo)較好，僅上行方向K1022+250～K1022+750路段彎沉值較大，彎沉值在25.5（0.01mm）~30.8（0.01mm）范圍內(nèi)。通過現(xiàn)場調(diào)研及鉆芯取樣分析，目前該段路面結(jié)構(gòu)完好，不存在路面破損等病害。因此考慮對該段進行地質(zhì)雷達檢測，判斷路基范圍是否存在異常情況。硬路肩范圍的路床等上部路基，未受車輛荷載作用，路基密實程度相對行車道及超車道要低。實施改擴建施工后，現(xiàn)有硬路肩及土路肩下部路基位于客貨車車道位置，對路基質(zhì)量要求較高。對于既有硬路肩范圍路基采用地質(zhì)鉆探方法，通過連續(xù)鉆探取樣依次測得路基不同深度的含水率、密度、壓實度等較為重要的路基現(xiàn)有狀況參數(shù)。

3路基的地質(zhì)雷達探測

結(jié)合彎沉檢測的測試數(shù)據(jù)，雷達探測區(qū)域選取K1022+000～K1022+400，包括彎沉值較為正常及偏高路段，以此判別引起路面彎沉值較高的影響因素。在探測區(qū)域布置3條縱向測線，其中行車道分隔線1條、分隔線兩側(cè)各0.6m間距各1條。為了滿足深度和精度要求，探測天線頻率選用100MHz和500MHz兩組，其中100MHz天線沿行車道邊線1-2布置，探測深度為5m，對地下情況有較為宏觀的探測；500MHz天線沿1-1、1-3測線布置，探測深度為2m，對地下淺部情況進行較為精細的檢測[5]。該段現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為25cm面層+20cm二灰碎石基層+33cm水泥土底基層。由地質(zhì)雷達探測結(jié)果大致將探測區(qū)域分為3層，第一層為0.3m左右的瀝青混凝土，厚度變化相對較小；第二層為路面結(jié)構(gòu)層，從檢測到的路面結(jié)構(gòu)層較好的情況來看，厚度在0.8～1m，路面層結(jié)構(gòu)較差的位置分界面不明顯；第三層為路基填土層，如圖2所示。根據(jù)地質(zhì)雷達檢測成果圖分析，路基、路面范圍均存在一定的異常區(qū)域。根據(jù)對每段異常段落統(tǒng)計，硬路肩范圍異常段落相對較少，僅占38%。行車道范圍異常段落較多，占50%以上。硬路肩范圍K1022+280～355段分布較為連續(xù)，其余路段較為分散，行車道范圍K1022+229～K1022+402分布連續(xù)，段落較長。通過成果圖的分析，行車道范圍內(nèi)近一半異常區(qū)域集中在路面結(jié)構(gòu)層以及上路床范圍內(nèi)，表明該處路面結(jié)構(gòu)和上路床均存在一定的病害。K1022+229～K1022+402有一段較長的異常段落，主要分布于路床范圍。該處路面結(jié)構(gòu)較好，同時該種異常情況在硬路肩范圍并未顯示，僅分布于行車道。由于現(xiàn)場條件受限，行車道范圍沒有進行地質(zhì)鉆孔，該處異常段落未能進一步探明具體成因。根據(jù)目前地質(zhì)雷達在路基工程檢測的運用情況分析，雷達電磁波在土層中傳播時，當(dāng)遇到存在松散、不連續(xù)分布土層，以及含水較多的區(qū)域時，反射能量較強，可以對以上異常區(qū)域進行較好的判斷。由此初步判斷該處存在以上病害情況。根據(jù)本段路面彎沉值數(shù)據(jù)，K1022+250～K1022+402段彎沉值在0.30mm左右，與K1022+229～K1022+402處異常情況相對應(yīng)，可判斷該處連續(xù)的路床異常狀況造成路面彎沉值偏大，需對該處路床進行處治。

4路基的地質(zhì)鉆孔檢測

對地質(zhì)雷達檢測路段共布置13個鉆孔，鉆探點均為硬路肩中央位置。鉆孔僅取路基填土，路面結(jié)構(gòu)層不進行取樣，要求查明路基填土2m深度范圍內(nèi)各土層分布情況，各土層的物理力學(xué)性質(zhì)。工藝采用鉆機干鉆采取試樣，填土土基采用壓入法取樣，分別于路面頂部以下1m、1.5m、2m處取樣。室內(nèi)土工試驗的內(nèi)容包含了物理指標(biāo)（天然含水量、天然密度、液限、塑限等）和無側(cè)限抗壓強度試驗，以及擊實試驗確定路基壓實度，并對路基邊坡鉆孔取試樣進行直接快剪試驗[6]。根據(jù)鉆探資料分析可知，天然密度在1.76～1.78cm3，天然含水率在12%～22%之間，無側(cè)限抗壓強度在6～40kPa之間；液限在22%～30%之間，塑限在10%～16%之間，屬于粉土類。路基填土壓實度在0.80～0.90，總體偏低。全線壓實度在0.80～0.90，總體偏低。95區(qū)壓實度均未達到0.95要求，均在0.86以下，且95區(qū)與90區(qū)壓實度未存在明顯差別。根據(jù)高速公路改擴建施工時期相關(guān)單位做的地質(zhì)鉆探試驗數(shù)據(jù)可知，老路壓實度分布范圍0.84～0.95，多數(shù)在0.88以上。大量的室內(nèi)試驗與工程實踐表明，壓實可使土的強度增加，土基的塑性變形減小，還可使土的透水性降低，毛細高度減小，可有效避免路面結(jié)構(gòu)發(fā)生損害。由于本次硬路肩范圍路基壓實度較低，需對硬路肩范圍路基進行相應(yīng)處治。為了保證路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)，同時瀝青路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定高速公路土路基回彈模量應(yīng)大于30MPa。但是隨著路面結(jié)構(gòu)滲水等影響，濕度增大，路基回填模量將減小，特別是對于粉土路基，這種變化更加明顯。本專題結(jié)合鉆孔取樣試驗，對取樣孔測定其含水率，通過計算路床范圍內(nèi)平均稠度來確定現(xiàn)狀路床干濕類型。根據(jù)測定的數(shù)據(jù)，路床頂含水率分布范圍為14%～22%，主要分布區(qū)域為16%～20%。根據(jù)對鉆孔點位處路床平均稠度計算，僅一處為中濕類型，其余均為干燥類型，表明目前硬路肩范圍路床壓實度低并非受路面滲水或地下水位影響，判斷主要還是建設(shè)時期未充分碾壓，導(dǎo)致存在松散狀況。

5結(jié)論

（1）雷達檢測結(jié)果表明，路面結(jié)構(gòu)和上路床均存在一定的病害，行車道范圍內(nèi)近一半異常區(qū)域集中在路面結(jié)構(gòu)層以及上路床范圍內(nèi)，該路段路面彎沉值偏大，需對該處路床進行處治。（2）硬路肩地質(zhì)鉆孔檢測表明，全線舊路95區(qū)與90區(qū)壓實度均在0.80～0.90，總體偏低，需對硬路肩范圍路基進行相應(yīng)處治。（3）對硬路肩范圍路基采用地質(zhì)鉆孔方案，為了更加準(zhǔn)確對原有路況進行分析，使得設(shè)計對策更加合理，建議在實際施工過程中，待硬路肩路面結(jié)構(gòu)層開挖后，進一步加強DCP及現(xiàn)場承載板等檢測內(nèi)容。

參考文獻

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作者:潘巖華 單位:福州市建筑工程檢測中心有限公司