陶向華，蔡迎春，鄭元勛，趙永威

(1．鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州450001;2．河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州450007)

0 引言

路基是道路的主體建筑，路基質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到道路的使用壽命及服務(wù)質(zhì)量，而科學(xué)快速的路基檢測方法是保證路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵［1-3］．目前國內(nèi)外在黏性土路基對DCP 與土的彈性模量(E)、加承載比(CBR)、無限抗壓強(qiáng)度(UCS )、壓實(shí)度的相關(guān)性等方面做了大量的研究工作，但對粉砂土路基DCP、長桿貫入儀的測試結(jié)果與土的彈性模量(E)、加承載比(CBR)、無限抗壓強(qiáng)度(UCS )、壓實(shí)度的研究相對較少． 針對該現(xiàn)狀，有必要對現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 值之間的相關(guān)性展開研究，以便為DCP、長桿貫入儀快速檢測技術(shù)在粉砂土路基檢測中的應(yīng)用與推廣提供技術(shù)支持［4-10］．筆者以鄭民高速公路開封段粉砂土路基為依托工程，進(jìn)行現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 試驗(yàn)，通過對測試數(shù)據(jù)結(jié)果研究分析，建立三者之間的關(guān)系，以達(dá)到用DCP、長桿貫入儀快速檢測技術(shù)對粉砂土路基進(jìn)行質(zhì)量控制．

1 現(xiàn)場試驗(yàn)

1．1 現(xiàn)場試驗(yàn)測試方法

1．1．1 DCP 的測試方法

(1)在現(xiàn)場選定試驗(yàn)點(diǎn)位后，將DCP 放至測點(diǎn)位置．一人手扶儀器手柄，使探桿保持豎直．一人手提落錘至導(dǎo)向桿頂端，然后松開，使之成自由落體下落．

(2)讀取貫入深度． 每貫入約10 cm 讀一次數(shù)，記錄錘擊數(shù)和貫入量，mm．

(3)連續(xù)錘擊、測量． 直到需要的結(jié)構(gòu)層厚度，取出貫入桿，完成一個點(diǎn)位的貫入測試．

1．1．2 長桿貫入儀的測試方法

(1)在現(xiàn)場選定試驗(yàn)點(diǎn)位后，組裝長桿貫入儀各組件，擰緊螺栓．

(2)將貫入錐頭連接到安裝好的長桿貫入儀的貫入桿上，將錐頭對準(zhǔn)要檢測的土表面，錐頭底面與土基頂面相平，同時確保貫入桿豎直，此時先測量下圓盤至土基頂面之間的高度并記錄．

(3)一人握住長桿貫入儀上部手柄，另一人提起擊錘到導(dǎo)桿頂端，隨后松手放下重錘，使其自由落下?lián)舸蛳虏康膿翦N墊，每當(dāng)貫入桿入土10 cm 時，由第三個人記錄錘擊的次數(shù)．

(4)重復(fù)步驟3，只至貫入錐到達(dá)要求的貫入深度后，取出貫入桿，完成一個點(diǎn)位的貫入測試．

1．1．3 現(xiàn)場CBR 的測試方法

(1)將測點(diǎn)位置找平，用毛刷刷凈浮土．安裝測試設(shè)備．在貫入桿位置安放4 塊1．25 kg 的分開成半圓的承載版．

(2)為了與室內(nèi)CBR 一致，試驗(yàn)貫入前，先在貫入桿上施加45 N 荷載調(diào)零后再測試．

(3)啟動千斤頂，使貫入桿以1 mm/min 的速度壓入土基，相應(yīng)于貫入量為0．5 mm，1．0 mm，1．5 mm，2．0 mm，2．5 mm，3．0 mm，4．0 mm，5．0 mm，6．5 mm 時，分別記錄測力計(jì)讀數(shù)．

(4)卸除荷載，移去測定裝置．

1．1．4 平行試驗(yàn)點(diǎn)位布置

根據(jù)施工現(xiàn)場情況，在進(jìn)行路基現(xiàn)場試驗(yàn)時，在鄭民高速公路k35 +100—k37 +50 路基的試驗(yàn)段內(nèi)每50 m 選一試驗(yàn)點(diǎn)，開展DCP、CBR、長桿貫入儀平行試驗(yàn)．試驗(yàn)點(diǎn)位置要便于開展現(xiàn)場檢測工作，填土應(yīng)具有較好的均勻性，為準(zhǔn)確建立DCP、CBR、長桿貫入儀之間的關(guān)系提供有力保證．為了建立DCP、CBR、長桿貫入儀之間的關(guān)系，需要在每個試驗(yàn)點(diǎn)處開展DCP、CBR、長桿貫入儀平行試驗(yàn)．由于DCP 和長桿貫入儀均屬于破壞性試驗(yàn)，會擾動壓實(shí)后的土基，為了不影響CBR 檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性，因此上述平行試驗(yàn)不能在同一位置進(jìn)行，并且在每個試驗(yàn)點(diǎn)處首先進(jìn)行現(xiàn)場CBR 試驗(yàn)，然后分別在CBR 試驗(yàn)點(diǎn)位置左右兩側(cè)約50 cm 處進(jìn)行DCP 和長桿貫入試驗(yàn)．

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2．1 現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)整理

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行，以最大可能的避免隨機(jī)誤差出現(xiàn)以至影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性． 本次試驗(yàn)對鄭民高速公路開封段粉砂土路基進(jìn)行了大量點(diǎn)的DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 測試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如表1 所示．

表1 試驗(yàn)公路路基土DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 數(shù)據(jù)表Tab.1 The field test values of DCP，penetration test apparatus，CBR

2．2 路基土層厚的DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR值關(guān)系

根據(jù)上表不同測試方法的實(shí)測結(jié)果，繪制了路基土層厚10 mm 和20 mm 的DCP-現(xiàn)場CBR值、長桿貫入-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入的關(guān)系曲線如圖1 ～6 所示，通過線性回歸分析，對DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究．

(1)通過回歸分析，從圖1 ～3 可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)路段粉砂土路基結(jié)構(gòu)層厚度10 mm 范圍內(nèi)DCP-現(xiàn)場CBR 值呈正相關(guān)關(guān)系，長桿貫入-現(xiàn)場CBR值、DCP-長桿貫入呈乘冪關(guān)系y =axb． DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者間相關(guān)系數(shù)略低，在0．5 ～0．7 之間，其中長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值相關(guān)系數(shù)略高為0．679，這是由于被貫入土層的表面一般對貫入精度有影響且在表層深度約30 mm 以上處探桿不易穩(wěn)定．

圖1 路基土層厚10 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．1 log(CBR)-log(Dd)(subgradesoil thickness is 10 mm)

圖2 路基土層厚10 mm 長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值Fig．2 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 10 mm)

(2)從圖4 ～6 可以看出試驗(yàn)路段粉砂土路基結(jié)構(gòu)層厚度200 mm 范圍內(nèi)DCP-現(xiàn)場CBR 值存在良好的線性關(guān)系y =a -bx，長桿貫入-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入呈良好的乘冪關(guān)系y =axb．DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間呈良好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0． 7 之上，特別是DCP-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入之間的相關(guān)系數(shù)絕對值均超過0．8．

圖3 路基土層厚100 mmDCP(Dd)-長桿貫入(Dd)Fig．3 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 10 cm)

圖4 路基土層厚200 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．4 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 20 cm)

圖5 路基土層厚200 mm 長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值Fig．5 Dd-CBR (subgrade soil thickness is 20 cm)

圖6 路基土層厚200 mmDCP(Dd)-長桿貫入(Dd)Fig．6 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 20 cm)

(3)結(jié)合結(jié)構(gòu)層厚度100 mm 范圍內(nèi)數(shù)據(jù)分析，說明DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間相關(guān)性良好，DCP 和長桿貫入儀可以反映粉砂土路基的設(shè)計(jì)指標(biāo)及施工指標(biāo)，故采用DCP 和長桿貫入儀快速檢測技術(shù)對粉砂土路基進(jìn)行質(zhì)量控制是可行的．

3 結(jié)論

(1)基于試驗(yàn)路段粉砂土路基的測試數(shù)據(jù)，現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 測試數(shù)據(jù)之間存在一定相關(guān)性，相對于100 mm 厚結(jié)構(gòu)層厚度測試數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，200 mm 厚結(jié)構(gòu)層厚度路基的測試數(shù)據(jù)相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)均在0．7 之上，特別是DCP-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入之間的相關(guān)系數(shù)絕對值均超過0．8．

(2)試驗(yàn)結(jié)果表明，現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 測試數(shù)據(jù)之間存在一定相關(guān)性，因此可以將DCP、長桿貫入儀應(yīng)用于粉砂土路基質(zhì)量檢測中，為粉砂土路基質(zhì)量檢測提供一種快速檢測方法，以保證粉砂土路基的施工質(zhì)量．

［1］ 交通部公路科學(xué)研究院． JTJ E60—2008 公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］． 北京:人民交通出版社，2008．

［2］ 周憲華． 公路路基［M］． 北京:人民交通出版社，1987．

［3］ 鄧學(xué)鈞． 路基路面工程［M］． 北京:人民交通出版社，2008．

［4］ 徐平，王復(fù)明，陳忠平．DCP 在高速公路路基壓實(shí)質(zhì)量評價中的應(yīng)用［J］．路基工程，2008(4):10 -12．

［5］ 查旭東，楊博，王彬，等． 應(yīng)用動態(tài)圓錐貫入儀快速檢測土基壓實(shí)性能［J］．交通科學(xué)與工程，2010(1):14 - 18．

［6］ 交通部公路科學(xué)研究院． JTG E40—2007 公路土工試驗(yàn)規(guī)程［S］． 北京:人民交通出版社，2007．

［7］ 申愛琴，鄭南翔，蘇毅，等．含砂低液限粉土填筑路基壓實(shí)機(jī)理及施工技術(shù)研究［J］． 中國公路學(xué)報，2000，13(4):12 -15．

［8］ 陶向華． 長桿貫入儀檢測路基壓實(shí)度應(yīng)用研究［J］．公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版，2011(3):43 -46．

［9］ 趙永威． 公路跑道粉砂土路基路用性能試驗(yàn)研究［D］．鄭州:鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，2012．

［10］朱志鐸，郝建新，黃立平．CBR 試驗(yàn)影響因素及在工程中應(yīng)注意的幾個問題［J］． 巖土力學(xué)，2006，27(9):1593 -1600．