葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北宜昌 443000
摘要：本文通过快速无损检测结果与传统检测结果的对比分析，进而建立以路基压实度检测指标评价体系，并提出了适用于快速无损检测的方法和设备。快速无损检测方法可以有效地提高公路建设过程中现场检测效率和质量控制水平，并简化检测步骤，使检测更为经济；有效地提高了公路养护管理水平，对养护决策以及养护资金合理科学的分配起到技术支持作用，进而提高公路服务质量和综合效益。
关键词：路基路面；快速无损；检测技术
传统的路基压实度检测方法因其检测速度慢、精度低、损坏路面结构等缺点，已经不能适应快速建设和生产规模的需要。随着传感器技术、电磁波技术、5G技术的快速发展与运用，越来越多的新型路基压实度检测设备和检测方法应运而生。
传统的压实度检测方法有灌砂法、环刀法及核子密实度仪法等。灌砂法和环刀法只能采取少量的试样材料进行试验，代表性差，且损坏路面整体结构，为路面的长期使用留下隐患。核子密度仪法因放射性防护问题而使用不便，不适合在公路中广泛采用。因此，本文采用新型压实度检测评定方法土壤无核湿密度仪法（EDG）用于公路路基压实度检测，并与灌砂法和环刀法进行对比分析。
1. EDG法与灌砂法检测结果对比
按照EDG 操作方法进行天然砂砾路基压实度检测，测试结果如表1。
通过随机选取6 个测点测试结果，EDG 与灌砂法对照分析可以得出以下结论：①EDG 与灌砂法检测密度绝对误差范围 0.009-0.025g/cm3，不超过 0.05g/cm3，相对误差范围0.4%-1.15%，不超过 2%。压实度绝对误差范围0.39-1.1g/cm3，相对误差范围0.09-1.13%，同样不超过 2%。根据无核密度仪H-4114C仪器说明书中密度精度范围±3%，压实度误差结果满足仪器精度要求。②含水率绝对误差范围0-0.04%，相对误差范围0-1.89%，精度一般在1%左右，不超过2%。根据无核密度仪H-4114C仪器含水率精度范围±2%，含水率误差结果符合仪器精度要求。③H-4114仪器本身设计精度有限，密度误差范围±3%，含水率误差范围±2%，另外，实测密度值比灌砂法真实值略大，这就容易造成部分不合格点的 EDG 读数符合压实度标准，因此，宜采用EDG 最小密度读数减去1-2%后作为评定压实度指标，比如测试区域经计算用96.04%-97.02%作为评定值，与灌砂法评定值基本一致。④天然砂砾由于属于粗粒土，根据测试原理与探针的结构，本身不适合用EDG无核密度仪，但是经过现场实际测试，验证了EDG在公路天然砂砾适用良好、携带方便、结果可靠性强、测试时间不到灌砂法的十分之一、测速相对提高巨大。测试同时发现的问题是金属探针打入压实良好的砂砾土时可能遇到困难，需要适时更换测点，另外，受到探针打入天然砂砾的限制，单点测试速度在1-2min，限制了EDG 进一步提速，建议根据公路路基填料实际级配情况有选择地采用EDG部分取代灌砂法。
2.EDG与环刀法检测风积沙路基压实度
EDG采用4个土模测点标定完成后，现场与环刀法第一次测试对照结果汇总，包括密度和含水率对照见表3。
表3 EDG与环刀法测试结果对照
结果表明，通过4个土模测点标定的H-4114C 测试风积沙精度不是很高，含 水 率 误 差 超 过 仪 器 的 精 度 要 求。EDG检 测 密 度 绝 对 误 差 范 围0.024-0.055g/cm3，相对误差范围1.39%-3.16%，误差结果仅仅满足仪器精度要求。含水率测量结果绝对误差范围0.8%-2.1%，相对误差范围7.21%-15.44%，远远超过2%，不能满足路基含水率精度评定要求。因此，4个土模测点标定后EDG测试结果精度不满足应用要求。
针对EDG与环刀法对照结果尤其是含水率误差超过仪器要求，精度不满足要求的情况，根据EDG是基于线性回归原理计算密度与含水率，若测点偏离线性关系太远，就会出现测试误差偏大的情况，因此，EDG测试误差很大程度上取决于土模测点数目与测点测试结果对照精度。
为了进一步提高无核密度H-4114C检测风积沙的精度，可以采用继续增加土模标定测点数目的方法。决定增加了2个随机测点，环刀法与酒精燃烧法获得干密度与含水率，输入EDG主机，由4 个土模测点转变成6个土模测点标定。利用第二次标定完成的EDG再次检测6个测点，结果对照见表4。
表4 EDG（第二次标定）与环刀法第二次测试结果对照
分析EDG与环刀法检测风积沙的两次对照结果，可以得出以下结论：①经过第二次标定，密度绝对误差大幅减小，最大值为0.025，相对误差在1%左右，最大值由3.16%减小为1.44%，精度提升60%；含水率相对误差最大值由15.44%减小为2.7%，测试精度大幅提升。总体来看，增加两个土模测点第二次标定EDG大幅提升测试精度。②风积沙作为垦区特殊土，具有散状粒料结构与细粒含量低于15%的特性，决定了风积沙渗透性强的特性，故天然含水率高于8%，同时表层蒸发速度也较快。环刀法测试时应铲去表层浮砂，露出湿砂再进行测试；EDG检测由于打入探针相比天然砂砾，更为容易，但由于形成了四个钻孔，容易使砂土松动，水分容易迅速蒸发。测试必须要迅速，单点测试时间为30-50s，环刀法加上酒精燃烧法测试时间约为5min。③风积沙属于细粒土，经过现场实际测试，验证了EDG在公路风积沙路基适用良好性。随着EDG土模测点增加，测试精度相应提高，因此宜选用6-8个测点作为标定测点。密度测试方面，宜选取EDG最小密度读数减去2%作为评定压实度的指标；含水率测试方面，由于风积沙自上而下含水率分布不均匀，造成EDG与环刀法含水率误差不能进一步减小，维持在2%左右，这也是仪器精度限制造成。
3.结论
传统的路基压实度检测方法是灌砂法和环刀法，但是这些方法不仅损坏路面结构，而且检测效率低、经济性差。为了满足公路大量检测的需要，需要采用新型快速无损检测方法用于压实度检测。
参考文献：
[1]张钊.公路路基路面快速检测技术应用研究[D].长安大学.2017.06.16
论文作者:刘亚涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：误差论文; 测试论文; 精度论文; 刀法论文; 路基论文; 压实论文; 含水率论文; 《基层建设》2019年第20期论文;