中交二公局第一工程有限公司 武汉市 430056
摘要：以刚果共和国公路建设为背景，国外公路工程中变形模量EV2的试验检测是法国及欧洲一直沿用的、成熟的路基压实设计标准和检测技术。本文着重介绍了法国变形模量EV2的试验适用范围、试验仪器、操作方法、资料整理与计算、变形模量EV2检测中应注意的问题。
关键词：法国；路基；变形模量；EV2检测方法
1 工程概述
布拉柴沿河大道项目位于刚果共和国首都布拉柴维尔，毗邻刚果河，该项目将打通刚果首都布拉柴维尔Bacongo 区与Poto-Poto 区滨河大道交通，对于改善区域内交通环境具有重要意义。新建路基主线改扩建段K1+280-K2+320的边坡一定范围内采用碎石桩进行软地基处理，碎石桩的直径为0.8m，并在桩顶加铺一层1m厚20/63mm的碎石荷载分布层。设计图纸和招投标文件要求荷载分布层验收采用平板静载荷作用下的变形模量EV2大于80 MPa，系数k=EV2/EV1 < 2。路基填筑质量检测技术是路基施工质量控制的关键环节，科学、合理的试验检测方法是保证路基施工质量的重要措施。国外公路工程中EV2的试验检测是法国及欧洲一直沿用的、成熟的路基压实设计标准和检测技术。
2 变形模量EV2 的试验适用范围
变形模量EV2试验适用于公路、铁路、机场基础结构建设中，采用法国标准 NF P11-300 中规定等级的材料进行土方工程和排水工程施工的路基各类土和土石混合填料，但是含有Dmax 大于200mm 成分的施工材料除外。通过该试验测得的最大模量为 250MPa。
3 试验仪器
变形模量EV2 测试仪器包括反力装置、承载板、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。
3.1 加载反力装置
平板载荷试验的加载反力装置是必不可少的，它提供的反力至少要大于检测中必须达到
的最大荷载10kN 以上。载重机动车，压路机及适当固定的重物都可作为加载反力装置。
3.2 承载板
负载平板的直径必须为 6000±2 毫米的圆形钢板。负载平板必须具有足够大的刚度，以保证其中心至少能够承受F=1000±50 daN 的压力；此外，负载平板的中心与其边缘之间的挠度必须严格按照图1 中的规定进行测定，且误差不得超过0.2 毫米。
图1-测定负载平板硬度的原理图解
3．2．1 钢制滚筒：直径 20mm±1；长度 600mm±5。
3．2．2 该基座的刚度必须与长，宽，高近似为以下标准的混凝土块相当：L=I=1 且 h=0.5m，该基座上表面各边的误差不得超过±1mm。
3.3 加载装置
加载装置是由一根长度不小于1.8m长的高压油软管将手动液压泵和千斤顶的液压缸连接而成的，并以此来实现对承载板的加载和卸载。千斤顶顶端设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。手动液压泵上装有可调节减压阀，可准确地对承载板进行分级加、卸载。测量时平板上所施加的载荷，一直保持载荷的大小不变直到下陷深度恒定不变为止。
3.4 荷载量测装置
法标要求在垂直于路基面的方向上，向平板施加载荷，且载荷强度应使平板下的平均压强达到0.25MPa。力显示值的精度必须与要求的压力显示值的精度一致。
3．5 沉降量测装置
沉降量测装置由测桥和测表组成。测量臂应有足够的刚度（图2），承载板中心至测桥支撑座的距离必须1500±5mm。测量平板的下陷深度，测试值精确到0.02mm 左右，最大量程不小于10 mm。进行测量时，该设备的安放位置可以仅放置在一个点上，但是该点离平板中心的距离不得小于 2cm；也可以放置在 3 个不同点上，这三个点必须均匀排列于平板的边缘上，相邻两点与平板中心相连构成的角度为120±10 度，且每个点与平板中心的距离必须相等（±5 mm）。
图2- 现场位移测试装置图例
3.6 辅助仪器
a）长度至少为 0.8 米的刮板一把；b）刷子、短柄小扫个一把；c）铲、抹刀、刮刀、测锤、油；d）遮阳挡风装置的防护设备；e）容积至少为 20 升的0/2mm 干净备用沙。
4 操作方法
4．1 试验准备
场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时，应将承载板支撑面做成水平面。标记出待试验的各个测量点。在用刮板整平各个测量点所在的位置，面积大约为 0.7 mX0.7 m。一定要确保该表面上不存在大小超过 15mm 的凹凸不平情况。
4．2 安置试验仪器
4．2．1 安置承载板及千斤顶
在平整的待测表面上均匀地铺撒一层干净的细沙，然后用托泥板将这些细沙摊开，细沙层越薄越好，然后将承载板放置于测试点中心位置，使承载板与地面完全接触。为了确保该平板被放置在正确的位置上，进行此步操作时，可以让平板旋转2至3次，每次旋转角度介于30 至45 度之间。将反力装置承载部位安置于承载板上方，并加以制动。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴（图3）。
图3 法国承载板按装示意图
4．2．2 安置测桥
将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置，沉降量测表必须与测试面垂直（图3）。测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1．5 m。试验过程中测桥和反力装置不得晃动。
4．3 预加载
为稳固承载板，尽可能地确保用于试验的反应基座，负载平板，加载设备以及测量设备都安装在最佳位置，对平板施加500±50daN 的作用力，及预先加0．O2 MPa荷载。试验过程中应将此载荷保持10s至15s，然后再进行卸载。待稳定后卸除荷载，将沉降量测表读数调零。
4．4 加载与卸载
变形模量Ev 试验对平板的首次加载应至少持续 30s，且加载作用力的大小为7068±140daN。该作用力可使路基产生平均大小为0.25MPa 的压强（图4）。
1 温度状态时的下陷深度。
图4—试验过程中，平板上加载—卸载的原理图解
当平板对路基施加载荷并达到该压强时，一定要尽可能保证在平板下陷的过程中（大于
0.02mm）此载荷恒定不变，这个过程大约持续15s。这个数值可以作为该路基在弯沉稳定情
况时的指数。停止施加该载荷至少 5s，并记录此时平板的下陷深度（图4），或者重新将测量下陷深度的设备初始化。
如果在平板中心点测量下陷的深度，则该测定值就是平板的下陷深度。如果在平板边缘的三个不同的点上测量下陷的深度，则这三个测定值的平均值是平板的下陷深度。
以与第一轮加载相同的速度进行第二轮加载，但必须将载荷限制为5654daN±110。该作用力可使路基产生平均大小为0.20MPa 的压强（图4）。与第一轮加载的规定相同，保持该载荷恒定不变，直到路基不再弯沉为止。当路基不再弯沉时，按照第一轮加载的规定测定出第二轮加载结束时平板的总下陷深度z1，或者直接记录z2（如果在第一轮卸载后将测量下陷深度的设备初始化），见图4。
再卸载。
5 资料整理与计算
将每一次荷载的应力和所对应的沉降量测表读数填写到记录表格中。承载板中心沉降量变形模量EV计算，可以采用以下 Boussinesq 公式计算出路基在平板静载荷作用下的变形模量EV2：
EV2=（1 − v2）
在此公式中：Z2是第二次加载引起的平板下陷的深度，以毫米为单位。
1）该下陷深度一般采用下列公式求得：
z2=z1-z0
Z1 和z2 是在试验过程中测得的平板下陷的深度（图4）。Z0是第一次加载和卸载后平板下陷的深度；Z1是第二次加载结束后平板下陷的总深度，以毫米为单位。
2）如果首次加载之后，如果重新启动下陷深度的测量设备，则可以直接读取出数据即可。公式中V表示路基材料的泊松系数，假设等于0.25（无单位）；P表示负载平板下的平均压强，以兆帕斯卡为单位；D表示平板的直径，以为毫米单位。如果假设表达式 1-v2 等于1，且直接采用试验所得的其他指数p 和d，那么该公式可以表示为：
EV2 =
5．2 变形模量EV2试验记录和报告：
试验报告必须包含以下信息：实施试验的机构名称、规范的参考编号、试验日期、试验的点位、试验所测得的路基平板静荷载作用下的变形模量 EV2的数值、相关的注意事项（尤其是试验无法严格按照规范中的要求进行的情况）。
表1 现场承载板试验
6 检测中应注意的问题
（1）通过施工实践证明细粒粉砂性土体的含水率对其强度测定有较大的影响，当水在土体中以自由水存在时会降低其强度，当水在土体中以结合水存在时会增加其强度。为确保检测结果能反映出路基土的真实强度，以标准击实最大干密度的最佳含水量±2%为准。
平板载荷试验作为一种强度及变形指标，能够直观地表征路基刚度和承载能力，而平板载荷试验测试值大小的影响因素很多。包括填料的性质、级配、压实系数、含水率、碾压工艺、最大干密度、最佳含水量、试验操作方法及测试面平整度等。为了规范试验过程，法标提出了平板载荷试验的适用条件和要求。
（2）当试验场地面不平整时，当试验结束后提起承载板，通过试验面上的压痕会发现试验面与承载板接触面不大，甚至只有少数几点支撑，这样就存在应力集中的问题，直接影响试验结果。平板载荷试验必须使承载板与地面完全接触，在平整的待测表面上应均匀地铺撒一层干净的细沙等。
（3）变形模量EV2是直接检测反映路基的变形指标，但由于测试时间长、费时费力，所以要使很有限的测试数据反映路基变形的真实情况，就要求在试验时必须严格按试验要求操作，地基平面要求200m2测量一次。
7 结语
路基软基处理后的桩顶荷载分布层，通过现场测试和公式计算的变形模量EV2值反映了路基的变形指标，表明填筑碎石的压实质量和碎石级配越好，EV2值越大；反之EV2值越小。路基软基施工对路基工后沉降的要求十分严格，为使有限的检测点能真实反映路基的变形情况，就要求检测人员必须严格按照检测规程来操作，并在检测中不断积累经验，并收集检测数据归纳整理以指导路基施工，以利于我国路基的检测借鉴和发展。
参考文献：
[1] 李怒放，客运专线铁路路基K30、Ev2、Evd检测技术
[2] 李庆民，肖金凤，李树峰，变形模量EV2 检测方法及检测中应注意的问题
[3] 法国标准，NF P94-117-1，路基承载力
[4] 铁建设[2005] 188号，变形模量E V2检测规程（试行）．
作者简介：
王树友（1976-），男，汉族，湖北荆门，工程师，本科，中交二公局第一工程有限公司中心试验室质量负责人，毕业于长沙理工大学交通工程（路桥），研究方向为公路桥梁试验检测。
论文作者:王树友
论文发表刊物:《基层建设》2015年6期
论文发表时间:2016/9/1
标签：平板论文; 路基论文; 载荷论文; 加载论文; 装置论文; 荷载论文; 深度论文; 《基层建设》2015年6期论文;