国省干道路基快速检测技术研究

肖 涛

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

1 概述

伴随省内公路路网的不断升级和发展，省内既有国省干道的通行能力有了极大地提升，国省干道二级及以上覆盖率已经接近90%，基本上消除了四级及等外公路。考虑到省内国省干道的密集程度、通行量等因素，为了加快国省干道的路基结构快速检测能力，提升检测效率，最大程度控制路基检测带来的通行影响，应加大路基快速检测技术在省内国省干道路基检测中的普及程度。文章以省内国省干道为研究对象，针对性提出了科学、可行的路基快速检测技术，分析了不同检测方案的经济性。

2 国省干道路基快速检测技术

2.1 国省干道路基压实度指标快速检测

常规的路基压实度指标检测技术主要包括:灌砂法、环刀法及核子密度法几种，其中，灌砂法和环刀法需要的试验备材较少，试验流程简洁，但代表性差，检测结果仅能够代表取材位置的压实度情况，无法快速检测标段内的全部路基压实度情况，如果全线采用灌砂法检测将耗费大量的人力、物力。此外，核子密度法在检测过程中需要使用放射线，在具体检测过程中，必须制定完善的放射线辐射保护方案，检测成本过高，不适合在国省干道路基检测中使用。

为了提升省内国省干道的路基快速检测能力，拟采用当前流行的EDG(无核视密度技术)快速检测技术，检测标段为省内东纵高速某段改扩建项目。结合项目现场工程勘察情况，试验检测标段土基层为天然碎石层。确定检测标段内的K0+200和K0+350点为土模观测点，由于以上两个观测点的自然压实时间较长，在长期沉积作用下，土层基本处于完全干燥状态;路基改扩建施工过程中，经洒水后的路基土含水率快速增加，选定洒水后路基土的任意两个点作为土模观测点。对上述四个土模观测点分别进行编号，编号依次为1号、2号、3号、4号。先使用灌砂法测定天然碎石层的密度值，使用燃烧法测定路基层含水率指标。具体检测指标如表1所示。

表1 天然碎石层土模密度和含水率指标

为了提升省内国省干道路基快速检测能力，提高检测效率，拟选用EDG检测技术代替传统的灌砂法，本文在上述标段采用两种方法分别测定路基土体的密度值、含水率及压实度指标，以论证EDG法的适用性。表2为分别采用灌砂法和EDG法测定的天然碎石路基的干密度、含水率和压实度指标。

表2 两种检测技术结果对照情况

分析表2中的4个观测点的数据可知，采用EDG法和传统灌砂法检测到的干密度值误差均未超过2.500E－04，压实度指标误差值均未超过1.0，满足公路工程试验检测相关规范要求;此外，两种现场试验方法得到的含水率值对应的相对误差范围均未超过1%，且试验检测精度均位于1%以内，满足试验检测相关规范要求。EDG现场试验使用仪器的检测精度介于－2%～2%之间，含水率误差满足检测仪器精度要求。考虑到本试验检测标段内的路基土层为天然碎石层，结合试验检测基本原理和探针构造，从材料层面分析其并不适合采用EDG无核密度仪，经项目现场勘察资料分析，论证了EDG无核密度仪在天然碎石路基层中的适用性，无核密度仪体积小，现场检测携带方便，试验检测结果可信度高，相同工作量前提下，EDG法的检测时间仅为灌砂法的1/10。此外，由于天然碎石层的限定，导致点位测定速率基本维持在1.5 min～2 min范围内，一定程度上限定了EDG的检测速率。

2.2 国省干道路基弯沉指标快速检测

在传统的路基弯沉值现场检测中，使用最普遍，成本最低的检测技术当属贝克曼梁法，贝克曼梁法是一项完全人工的现场试验检测技术，在检测过程中需要全封闭交通，综合安全性能较低，但因其技术成熟、可靠，早期被广泛应用在省内路基路面弯沉值的现场检测中。为了提升省内国省干道的路基弯沉值检测效率，拟使用FWD弯沉快速检测技术代替，FWD弯沉快速检测技术虽然成本略高于贝克曼梁法，但该技术的自动化程度明显提升，能够实现弯沉值的自动读取和记录，且适用于任何路基形式，应用范围极其广泛。本文选定的某国省干道路基检测试验标段的路基层结构为水稳碎石基层。

根据弯沉测定规范要求，分别采用贝克曼梁法和FWD法测定对应试验标段的弯沉值。FWD为自动化检测设备，单车道弯沉测点布置频率为40个/100 m～50个/100 m，为了便于识别对应观测点，拟以10 m为桩点间距作为测点基准距离，并用涂料标记测定点位，试验标段检测总里程500 m。根据JTG E60—2016公路路基路面现场测试规程征求意见稿中相关要求，分别对两种现场试验采集到的弯沉值数据进行统计分析，统计观测点数量20个，国省干道的保证系数值按二级公路确定，经计算，采用FWD快速检测技术得到的弯沉代表值为554.2，采用贝克曼梁得到的弯沉代表值为169.2，通过线形回归分析，得到的二者等效弯沉代表值为174.31，绝对误差值为5.11，相对误差率为3.02%，结果满足弯沉检测精度要求。

3 国省干道路基不同检测技术经济效益对比

就传统检测技术和现场快速检测技术的经济效益而言，在设备前期投入方面，灌砂法和贝克曼梁法的前期设备投入较低，且设备采购渠道广泛，便于价格比照，能够以最低的价格采购到试验设备，而快速检测中使用的EDG技术和FWD技术涉及到的设备价格高昂，是传统检测设备的几十倍甚至上百倍;在测试效率方面，EDG快速检测技术的理论速率是灌砂法的10倍，FWD快速检测技术的理论速率是贝克曼梁检测法的20倍～30倍;在试验检测参与人员数量方面，快速检测法需要使用到的人员数量仅为传统检测技术的1/4～1/2，人员总体薪酬下降明显。表3为以100 km检测里程为计算依据得到的综合经济效益对比情况。

表3 以100 km检测里程为计算依据得到的综合经济效益对比情况

4 结语

国省干道路基检测是确保其正常运营的重要保障性措施之一，省内每年在国省干道路基检测中投入的费用相当惊人，为了提升现场检测效率，缩短检测时间，切实削减检测综合费用，拟在全省推广使用路基快速检测技术;本文对路基的压实度和弯沉两个指标的现场快速检测进行分析，论证了快速检测技术的可靠性;就不同检测技术的综合经济效益进行对比分析，凸显了快速检测技术的高性价比特点。