公路工程土基回弹模量检测技术

马水兰

（新疆路桥南疆工程建设有限公司，新疆 喀什 844000）

0 引言

作为公路工程的基础，路基的强度直接影响到公路路面结构的整体质量，决定着公路工程能否安全顺利的通车运行。公路工程土基回弹模量作为公路工程路面结构设计的重要参数，也是反映公路工程路基强度的关键指标。土基回弹模量主要是指土基在弹性变形阶段在路面结构自重以及交通荷载作用下所产生的竖向变形。为了对公路工程路基施工质量进行评定，必须完善公路工程土基回弹模量试验检测技术，以便于及时对路基强度不合格的情况进行补强处理，提高路基承载能力，确保公路工程整体建设水平的提高。

1 承载板法测定土基回弹模量试验技术

承载板法是现阶段在公路工程施工作业现场测试中应用最广泛的测试方法。承载板法的试验检测原理为：利用承载板对土基进行逐级加载以及卸载，通过对承载板每级荷载作用下的土基回弹变形值进行测试，进而经过计算得到土基回弹模量的具体数值。

1.1 施工现场的试验准备工作

（1）仪器与材料的准备

当采用承载板法测试土基回弹模量时，加载设施一般选择后轴重在60kN以上的载重汽车作为加载设备，并在汽车后轴的后方0.8m处增设加劲横梁以作为反力架使用。其他的测量仪器设备主要有贝克曼梁、百分表、支架、液压千斤顶、刚性承载板、秒表以及水平尺等工具。

（2）施工场地的清理准备

在土基回弹模量试验检测开始之前，首先应该在施工现场选择有代表性的测点，并将测点位置的公路路基整平，或者采取撒布细砂的方式为承载板试验提供平整的表面。

1.2 施工现场土基回弹模量的测量

（1）安置承载板

首先应该通过水平尺确保承载板处于水平状态。在安置好承载板之后在承载板上放置千斤顶以及测力环，为了确保试验数据的准确性，必须保证竖向安置的垂直，在完成这些安置工作之后，将贝克曼梁的侧头分别置于承载板的立柱支座上，并将百分表归零。

（2）测量土基回弹模量

首先应该使用千斤顶按照0.05MPa的标准稳压1min，确保承载板与土基之间接触紧密，在稳压1min之后，将百分表的指针调零。然后进行逐级加载卸压的试验，荷载不足0.1MPa时，按照每级0.02MPa的间隔加压；荷载超过0.1MPa时，按照每级0.04MPa标准加载。每次加载至预定荷载之后，应该待稳压1min之后再进行读数的计量。读数的计量主要记载加载稳压与卸载稳压1min后的百分表读数。为了确保试验精度，两台弯沉仪的读数应该把差值控制在30%以内。回弹变形大于1mm时，即可停止进行承载板加载。

图1为承载板法测定土基回弹模量的试验现场照片。

图1 承载板法测定土基回弹模量试验现场

1.3 承载板法测量土基回弹模量的计算

在进行土基回弹模量的计算之前，首先应该将试验过程中测试所得的回弹变形值绘制成回弹变形与荷载的关系曲线，通过关系曲线排除明显变异点对于试验数据的影响，以确保试验精度满足要求。

（1）逐级荷载变形以及回弹总变形的计算

逐级荷载的回弹变形值L=加载与卸载百分表读数平均值之差×弯沉仪杠杆比；

总回弹变形值L′=加载与卸载百分表读数平均值之差×弯沉仪杠杆比。

（2）总影响量的测定

在完成承载板最后一次卸载之后，读取百分表的最终读数，然后将加载汽车驶离试验场地10m开外，读取百分表的读数，两次初、终读数之差的平均值就是影响量a0。

（3）分级影响量的确定

为了计算逐级加载的回弹变形值，必须确定分级影响量，分级影响量的计算公式如式（1）所示：

式中：ai为该级加载条件下的分级影响量；a0为总影响量；T1为加载车辆的前后轴距；T2为加载车辆加劲横梁与车辆后轴的距离；Q为加载车辆的后轴重；D为使用的承载板的直径，通常为30cm。

（4）土基回弹模量的计算

逐级荷载作用下的土基回弹模量计算公式如式（2）所示：

土基回弹模量的计算则如式（3）所示：

式中：μ0为土体的泊松比，一般可以取0.35或0.4，具体根据土体性质确定；pi为承载板的压力，Li为该级荷载作用下的回弹变形。

1.4 试验报告的整理

在计算完成土基回弹模量后，应该及时整理试验数据报告。试验数据报告中应该涵盖以下几项内容，以便于日后对试验数据的核查：试验当天的加载车辆情况；试验当天天气情况；试验区域的土基含水量以及压实度；各级荷载下的土基回弹模量值以及总体土基回弹模量值。通过汇总整理为公路工程路面结构设计或者是施工质量控制提供准确的数据。

2 公路工程土基回弹模量的其他试验检测方法

2.1 FWD测量法

FWD测量土基回弹模量，主要是利用落锤式弯沉仪进行试验检测，测试的工作原理为落锤式弯沉仪的落锤在相应高度下下落，在承载板上产生相应的冲击力，通过对土基表面形成脉冲荷载，记录土基表面由此而形成的瞬间变形，记录下载脉冲动态荷载作用下的土基表面的动态弯沉以及弯沉盆，进而根据动态弯沉数据反算土基回弹模量。利用FWD进行土基回弹模量测试的优点在于相比于承载板法具有更强的实用性，而且试验测试数据精度较高，土基回弹模量的测试速度较快，能够直观地模拟汽车动态荷载对土基表面的作用，但是设备价格昂贵，投入较大，对于部分工地实验室难以承受。

2.2 贝克曼梁法

贝克曼梁法测定土基回弹模量，其测试原理为：利用贝克曼梁弯沉仪，对测试区域测点的回弹弯沉值进行测试，并按照相应的计算公式求得土基回弹模量。贝克曼梁法也是我国公路工程路基路面试验检测规程中推荐的土基回弹模量试验方法，仪器设备以及操作相对较为简单。但是相比承载板法测定土基回弹模量，贝克曼梁法的试验工作量更大，试验检测步骤更为烦琐，因而造成土基回弹模量的试验检测数据结果不如承载板法精准。

2.3 土基回弹模量的室内试验检测方法

室内试验检测方法的测试原理是：对公路工程路基施工现场的土质含水量以及压实度进行测定，然后根据测试数据在实验室内按照同样的标准成型路基土式样，借助于三轴压缩试验，按照公路工程路基的实际应力级别进行重复加载，从而计算获得公路工程的土基回弹模量。该方法检测手段简单，容易操作。但是由于室内试验条件与工程施工现场实际情况差别较大，因而造成土基回弹模量的试验检测数据不够准确，难以满足工程施工质量控制的要求。

3 结语

公路工程土基回弹模量试验检测作为公路工程试验检测技术的重要内容，也是确保公路工程路基施工质量合格的关键检测技术。因此，必须重视对于公路工程土基回弹模量的试验检测，明确公路工程土基回弹模量测试方法，结合工程项目实际情况，选择适当的试验检测方法，并严格按照试验规程进行技术检测作业，保证试验结果的精度要求，从而为公路工程路基施工质量控制管理提供准确的参考依据。

[1] 刘兆平，李宜锋.土基回弹模量与压实度及含水量的相关性研究[J].公路与汽运，2010（3）：78-81.

[2]JTG E60—2008，公路路基路面现场测试规程[S].

[3]JTG E40—2007，公路土工试验规程[S].