高速公路路基质量检测与评价研究

摘要: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。

关键词:道路工程；路基质量；雷达探测；评价；应用

1路基质量检测方法

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[1]。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[2]。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[3]。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[4]。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。

2高速公路路基质量检测方案

某高速公路交通量较大，且大型货车比例较高，在目前单向仅两车道通行的情况下，长时间封闭交通影响较大。对于路基基本趋于稳定的旧路工程而言，通车这段时间以来，由于土体自重的因素而使路基形成了后期固结作用，其深处土基基本已经压实稳定，而对于路床等上部路基，在行车道及超车道范围内，在车辆荷载长时间作用下，总体而言也应较为密实，原则上现有行车道及超车道范围可不进行检测。根据2018年7月进行弯沉检测数据，上行、下行方向行车道代表弯沉总平均值分别为16.5（0.01mm）、14.9（0.01mm），全线弯沉总体指标较好，仅上行方向K1022+250～K1022+750路段弯沉值较大，弯沉值在25.5（0.01mm）~30.8（0.01mm）范围内。通过现场调研及钻芯取样分析，目前该段路面结构完好，不存在路面破损等病害。因此考虑对该段进行地质雷达检测，判断路基范围是否存在异常情况。硬路肩范围的路床等上部路基，未受车辆荷载作用，路基密实程度相对行车道及超车道要低。实施改扩建施工后，现有硬路肩及土路肩下部路基位于客货车车道位置，对路基质量要求较高。对于既有硬路肩范围路基采用地质钻探方法，通过连续钻探取样依次测得路基不同深度的含水率、密度、压实度等较为重要的路基现有状况参数。

3路基的地质雷达探测

结合弯沉检测的测试数据，雷达探测区域选取K1022+000～K1022+400，包括弯沉值较为正常及偏高路段，以此判别引起路面弯沉值较高的影响因素。在探测区域布置3条纵向测线，其中行车道分隔线1条、分隔线两侧各0.6m间距各1条。为了满足深度和精度要求，探测天线频率选用100MHz和500MHz两组，其中100MHz天线沿行车道边线1-2布置，探测深度为5m，对地下情况有较为宏观的探测；500MHz天线沿1-1、1-3测线布置，探测深度为2m，对地下浅部情况进行较为精细的检测[5]。该段现状路面结构为25cm面层+20cm二灰碎石基层+33cm水泥土底基层。由地质雷达探测结果大致将探测区域分为3层，第一层为0.3m左右的沥青混凝土，厚度变化相对较小；第二层为路面结构层，从检测到的路面结构层较好的情况来看，厚度在0.8～1m，路面层结构较差的位置分界面不明显；第三层为路基填土层，如图2所示。根据地质雷达检测成果图分析，路基、路面范围均存在一定的异常区域。根据对每段异常段落统计，硬路肩范围异常段落相对较少，仅占38%。行车道范围异常段落较多，占50%以上。硬路肩范围K1022+280～355段分布较为连续，其余路段较为分散，行车道范围K1022+229～K1022+402分布连续，段落较长。通过成果图的分析，行车道范围内近一半异常区域集中在路面结构层以及上路床范围内，表明该处路面结构和上路床均存在一定的病害。K1022+229～K1022+402有一段较长的异常段落，主要分布于路床范围。该处路面结构较好，同时该种异常情况在硬路肩范围并未显示，仅分布于行车道。由于现场条件受限，行车道范围没有进行地质钻孔，该处异常段落未能进一步探明具体成因。根据目前地质雷达在路基工程检测的运用情况分析，雷达电磁波在土层中传播时，当遇到存在松散、不连续分布土层，以及含水较多的区域时，反射能量较强，可以对以上异常区域进行较好的判断。由此初步判断该处存在以上病害情况。根据本段路面弯沉值数据，K1022+250～K1022+402段弯沉值在0.30mm左右，与K1022+229～K1022+402处异常情况相对应，可判断该处连续的路床异常状况造成路面弯沉值偏大，需对该处路床进行处治。

4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[6]。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。

5结论

（1）雷达检测结果表明，路面结构和上路床均存在一定的病害，行车道范围内近一半异常区域集中在路面结构层以及上路床范围内，该路段路面弯沉值偏大，需对该处路床进行处治。（2）硬路肩地质钻孔检测表明，全线旧路95区与90区压实度均在0.80～0.90，总体偏低，需对硬路肩范围路基进行相应处治。（3）对硬路肩范围路基采用地质钻孔方案，为了更加准确对原有路况进行分析，使得设计对策更加合理，建议在实际施工过程中，待硬路肩路面结构层开挖后，进一步加强DCP及现场承载板等检测内容。

参考文献

[1]方良.公路路基质量检测方法探讨[J].交通建设与管理,2014(18):43-45.

[2]王志渝.试述高速公路路基路面无损检测技术的探究[J].科技资讯,2018,16(13):59-60.

[3]上官位,李春.探究瑞雷波法应用于高速公路路基工程质量无损检测试验[J].黑龙江交通科技,2015,38(12):59-60.

[4]崔中成.多道瞬态瑞雷波法在公路路基填筑质量检测中的应用[J].黑龙江科技信息,2014(19):197-198.

[5]徐天檄.在役高速公路路基性能评价及快速检测技术分析[J].价值工程,2017,36(35):165-166.

[6]束冬林.基于高速公路改扩建的路基路面质量检测与评价[J].建材世界,2018,39(06):65-68.

作者:潘岩华 单位:福州市建筑工程检测中心有限公司