高速公路扩建工程路基质量检测与评价

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:倪书军
[导读] 摘要:自改革开放以来,我国公路事业取得了巨大发展,所取得的成就足以令世界瞩目。
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        摘要:自改革开放以来,我国公路事业取得了巨大发展,所取得的成就足以令世界瞩目。公路事业的发展为我国人民生活水平的提升起到了重要作用,而在公路事业中,高速公路占有重要地位,其具有交通量大、行车速度快的特点。利用既有公路资源进行改扩建具有节约土地、保护环境、降低造价等优点,因此,高速公路改扩建是今后我国公路建设的重要任务之一。
        关键词:道路工程;路基质量;检测
        路基是承受交通荷载的重要结构层次,路基的稳定与道路安全运营密切相关。通过对高速公路路基质量检测方法的分析,提出了某高速公路路基质量检测的方案,采用地质雷达探测和地质钻孔检测相结合,能够较为准确地对浅层和深层路基的异常情况和病害进行判别,从而制定科学合理的处治措施。
        1改扩建工程路基施工的基本原则和沉降原理
        1.1改扩建工程路基施工的基本原则
        1)旧路及硬路肩挖除开挖至路床地面,硬路肩处路面面层及基层混合料弃置路基路面综合施工场地,破碎分解,面层筛分后用于再生用料,基层破碎料用于填前处理或特殊路基处理等。完成左幅路基施工至路床地面,右幅进行旧路加宽路基施工。利用部分旧料,完成左幅路面各结构层、桥面铺装施工。2)遵照“边设计边出图边施工”的原则,对原有运营路面进行病害处理,病害处理与路基施工同步进行。3)路基设计贯彻合理、充分利用既有公路路基、因地制宜、就地取材的原则,严格执行国家及部颁有关法规及规范标准。通过对原公路路基的调查、勘探、实验等方法,对原公路路基的工作状态进行分析,采取经济有效的路基病害防治措施。结合国内既有改扩建高速公路的设计经验,对新旧路基拼接拓宽的差异沉降进行控制,采取合理有效的工程措施避免路面出现结构性破坏。
        1.2路基沉降的基本原理
        在高速公路的运营过程中,如果其路面结构遭到破坏,就会影响公路行车的整体安全性。在路面结构破坏现象中,路基沉降是一种重要类型,以下结合当前实际情况,对沉降阶段进行分析。(1)初始瞬时沉降。主要指的是在荷载作用下,在相对较短时间内,会有部分沉降现象出现。在初始瞬时阶段,土体孔隙水排出情况不佳,使得土体内部出现变形,这种变形可以理解为剪切变形。另外,荷载施加方向、施加速度等方面均会影响到具体沉降效果。(2)固结沉降。在路基沉降变形过程中,其主要组成部分为固结沉降,之所以会产生这种沉降现象,其主要原因是超静孔压消散。此部分沉降包含了体积变形以及剪切变形两个组成部分。(3)次固结沉降。此时的超静孔隙水压力消散情况已经基本全部实现,可以对其予以忽略,但因为存在有效应力,土骨架蠕变会导致沉降变形情况进一步出现,伴随着时间的推移,这种变形效果会逐渐凸显。
        2路基质量检测方法
        路基是公路组成的重要基础,对公路的运营有着不容忽视的影响,并且直接关系到公路的使用寿命和安全性。因此在进行路基质量检测工作时,要着重从既有路基主体的使用状况、软土地区既有路基的工后沉降情况及既有路基支护工程、给排水工程等实际情况展开调查研究。对于高速公路路基质量的检测,目前主要采用地球物理法无损测试(地质雷达、瑞利波)和地质钻探检测两种检测方法。地质雷达将高频电磁波以脉冲形式向路面以下传播,通过对接收雷达波的分析处理来初步判断相对异常不利路段,其具有检测速度快、采集数据量大、定位准确、操作灵活等特点,对超浅层的探测结果较为准确,若用于路基的检测分析,还应结合其他测试方法进行综合判别才能够达到旧路检测的精度要求。瑞利波在分层介质中传播时的频散性,其传播速度与介质的物理力学性质密切相关,测试速度相对于地质雷达测试而言较慢,测试费用相对较高,可以测试较为深层的路基质量状况。

地质钻探是对路基路面检测评价最直接有效的测试方法,直接测得路基不同深度的含水率、密度、压实度等指标,计算现有路面基层的残余强度,还可通过孔内标准贯入试验,获取路基不同深度的荷载变化情况的规律。地质钻探的测试结果准确、直观,但对道路有损坏,而且测试费用较高,不宜大范围使用。因此,为迅速、准确地评定高等级道路路基的质量,有必要采用多种检测方法,充分发挥各种检测方法的优势。
        3路基的地质钻孔检测
        对地质雷达检测路段共布置13个钻孔,钻探点均为硬路肩中央位置。钻孔仅取路基填土,路面结构层不进行取样,要求查明路基填土2m深度范围内各土层分布情况,各土层的物理力学性质。工艺采用钻机干钻采取试样,填土土基采用压入法取样,分别于路面顶部以下1m、1.5m、2m处取样。室内土工试验的内容包含了物理指标(天然含水量、天然密度、液限、塑限等)和无侧限抗压强度试验,以及击实试验确定路基压实度,并对路基边坡钻孔取试样进行直接快剪试验。根据钻探资料分析可知,天然密度在1.76~1.78cm3,天然含水率在12%~22%之间,无侧限抗压强度在6~40kPa之间;液限在22%~30%之间,塑限在10%~16%之间,属于粉土类。路基填土压实度在0.80~0.90,总体偏低。全线压实度在0.80~0.90,总体偏低。95区压实度均未达到0.95要求,均在0.86以下,且95区与90区压实度未存在明显差别。根据高速公路改扩建施工时期相关单位做的地质钻探试验数据可知,老路压实度分布范围0.84~0.95,多数在0.88以上。大量的室内试验与工程实践表明,压实可使土的强度增加,土基的塑性变形减小,还可使土的透水性降低,毛细高度减小,可有效避免路面结构发生损害。由于本次硬路肩范围路基压实度较低,需对硬路肩范围路基进行相应处治。为了保证路基路面结构的稳定性,一般要求路基处于干燥或中湿状态,同时沥青路面设计规范规定高速公路土路基回弹模量应大于30MPa。但是随着路面结构渗水等影响,湿度增大,路基回填模量将减小,特别是对于粉土路基,这种变化更加明显。本专题结合钻孔取样试验,对取样孔测定其含水率,通过计算路床范围内平均稠度来确定现状路床干湿类型。根据测定的数据,路床顶含水率分布范围为14%~22%,主要分布区域为16%~20%。根据对钻孔点位处路床平均稠度计算,仅一处为中湿类型,其余均为干燥类型,表明目前硬路肩范围路床压实度低并非受路面渗水或地下水位影响,判断主要还是建设时期未充分碾压,导致存在松散状况。
        4路基路面质量检测的结果分析
        1)在对路基取样样品进行特征描述时,要从多方面进行系统的分析和阐述,如样品外观、样品实际密度、样品颜色等,每一项都要配置一到两张图片。2)在进行路面损坏分析时,要判断属于什么类型的病害,并研究该项病害是否会影响其他结构层质量。3)在对试样进行室内试验或室外检测时,要对所提取的路基试样进行全面的力学试验,并根据不同工程类型进行有效的分类。当所检测出的回弹模量与市政道路基础施工质量规范存在较大区别和路面破损程度较严重时,要重新进行科学的评价和分析,建议将实际含水率、密实程度作为有效的参考依据。
        结束语
        高速公路改扩建必须严格执行工程路基质量检测。路基路面质量检测是高速公路的改扩建设项目成功完成和运行的关键。应该重视测试工作的开展,科学合理地制定相应的测试计划,从而提高公路建设质量。
        参考文献
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