公路路基壓實質(zhì)量GeoGauge 與灌砂法檢測相關(guān)性分析

張孟強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量結(jié)構(gòu)剛度和楊氏模量的測試儀器，可以評價各路基壓實層的壓實質(zhì)量，而不阻礙或干擾路基施工，可實現(xiàn)無破損、安全的壓實質(zhì)量評估[1][2]。目前高速公路路基常用的壓實質(zhì)量檢測指標是壓實度，為了探討基于GeoGauge 檢測的路基剛度指標與壓實度的相關(guān)關(guān)系，本文以京雄高速公路河北段SG1 標建設(shè)工程為依托，使用GeoGauge 和灌砂法對粉砂土路堤和水泥土路床進行路基壓實質(zhì)量檢測，探究了GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系，并通過回歸分析研究了兩種檢測方法的相關(guān)性。

1 粉砂土剛度Kgr 與壓實度K 的關(guān)系

1.1 現(xiàn)場檢測方案

京雄高速公路SG1 標段的路基試驗段填料有粉砂土和水泥土兩種，路堤填料為粉砂土，臺背和路床填料為水泥土，采用26t 滾輪壓路機進行碾壓?，F(xiàn)場在施工過程中采用灌砂法控制路基壓實質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場的施工進度[3]，選擇在樁號里程為K11+500~K11+600 處的路基作為試驗段。從K11+500 斷面開始，每10 米布設(shè)一個檢測斷面，每個檢測斷面布設(shè)4 個檢測點，并對每個檢測點進行統(tǒng)一編號，噴漆做好醒目標記。按照先GeoGauge 后使用灌砂法的檢測順序，進行點對點檢測，從施工碾壓開始至滿足設(shè)計要求的施工全過程進行數(shù)據(jù)采集。

1.2 試驗結(jié)果分析

1.2.1 粉砂土碾壓遍數(shù)與壓實度的關(guān)系

圖1為每碾壓一遍各斷面檢測點壓實度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測點平均壓實度呈增大趨勢，但是增長幅度逐漸減小。相較于第1 遍碾壓，第2 遍碾壓后平均壓實度提升15.0%；第3 遍相較于第2 遍，平均壓實度提升15.5%；第4 遍相較于第3 遍，平均壓實度提升8.3%；第5 遍相較于第4 遍，平均壓實度提升3.3%。由此可知，在前4 遍碾壓過程中，壓實度的提升幅度較大，最后一遍碾壓，壓實度的提升幅度較小，說明當路基土體經(jīng)過一定遍數(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，壓實度的提升也就較小。

圖1 粉砂土碾壓遍數(shù)與平均壓實度的關(guān)系

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

圖2 粉砂土各檢測點碾壓遍數(shù)與壓實度的關(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點剛度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測點平均剛度值呈增大趨勢，與壓實度的走勢一致。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 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度隨著碾壓遍數(shù)的增加，存在相同的增長規(guī)律。兩者都是在前4 遍碾壓過程中，檢測值提升幅度較大，最后一遍碾壓，檢測值提升幅度較小。說明GeoGauge 用于粉砂土路基壓實質(zhì)量檢測具有可行性。

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)的增加各檢測點剛度的變化情況，圖4 展示檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢以及各檢測點剛度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系。從圖中可以看出，相較于灌砂法，GeoGauge 的檢測結(jié)果更加穩(wěn)定，原因可能是灌砂法在檢測過程中受環(huán)境因素和人為因素影響較大，而GeoGauge 在檢測過程中受人為等因素的影響，同時也說明了GeoGauge 用于路基壓實質(zhì)量檢測的優(yōu)越性。

圖4 粉砂土各檢測點碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

1.2.3 粉砂土壓實度K 與剛度Kgr的關(guān)系

通過對上述壓實過程中兩種檢測方法所測得的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到了粉砂土壓實度K 與剛度Kgr的相關(guān)關(guān)系。由此可以看出，GeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度之間存在良好的對數(shù)關(guān)系，判定系數(shù)為0.9661。

2 水泥土剛度Kgr 與壓實度K 的關(guān)系

2.1 水泥土碾壓遍數(shù)與壓實度的關(guān)系

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

圖5 水泥土碾壓遍數(shù)與平均壓實度的關(guān)系

為了更清晰地看出隨著碾壓遍數(shù)的增加各檢測點壓實度的變化情況，圖6 展示檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其壓實度的變化趨勢以及各檢測點壓實度與碾壓遍數(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)的增加灌砂法檢測的路基壓實度增大的同時離散度逐漸減小，與粉砂土的試驗結(jié)果一致。說明隨著碾壓遍數(shù)的增加，在提高了路基土體的壓實度的同時，降低了路基施工的變異性，提高了路基壓實均勻性。

圖6 水泥土各檢測點碾壓遍數(shù)與壓實度的關(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點剛度的平均值。由圖可以看出，隨著碾壓遍數(shù)的增加，檢測點平均剛度值呈增大趨勢，與壓實度的走勢一致。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 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實度隨著碾壓遍數(shù)的增加，存在相同的增長規(guī)律。兩者都是在前幾遍碾壓過程中，檢測值提升幅度較大，最后一遍碾壓，檢測值提升幅度較小。說明GeoGauge 用于水泥土路基壓實質(zhì)量檢測具有可行性。

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)的增加各檢測點剛度的變化情況，圖8 展示了檢測點隨著碾壓遍數(shù)的增加其剛度的變化趨勢以及各檢測點剛度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系。同樣與灌砂法檢測相比，GeoGauge 的檢測結(jié)果更加穩(wěn)定，與粉砂土試驗結(jié)果一致。

圖8 水泥土各檢測點碾壓遍數(shù)與剛度的關(guān)系

2.3 水泥土壓實度K 與剛度Kgr 的關(guān)系

通過對壓實過程中兩種檢測方法所測得的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到了水泥土壓實度K 與剛度的相關(guān)關(guān)系。由此可以看出，GeoGauge 檢測剛度值與灌砂法檢測的壓實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

本文以京雄高速公路河北段SG1 標建設(shè)工程為依托，使用GeoGauge 和灌砂法對粉砂土路堤和水泥土路床進行路基壓實質(zhì)量檢測，通過對檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，探究了GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系，并通過回歸分析探究了兩種檢測方法的相關(guān)性。結(jié)果表明：

①在粉砂土和水泥土路基中，GeoGauge 檢測剛度值和灌砂法檢測的壓實度均隨著碾壓遍數(shù)的增加而增大，但平均剛度和平均壓實度的增長率隨著碾壓遍數(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，在壓實度得到提高的同時，路基的壓實均勻性也相應(yīng)的有所提升。

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