DCP 和长杆贯入仪在粉砂土路基检测中的应用

陶向华，蔡迎春，郑元勋，赵永威

(1．郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州450001;2．河南中原高速公路股份有限公司，河南 郑州450007)

0 引言

路基是道路的主体建筑，路基质量的好坏，直接关系到道路的使用寿命及服务质量，而科学快速的路基检测方法是保证路基施工质量的关键［1-3］．目前国内外在黏性土路基对DCP 与土的弹性模量(E)、加承载比(CBR)、无限抗压强度(UCS )、压实度的相关性等方面做了大量的研究工作，但对粉砂土路基DCP、长杆贯入仪的测试结果与土的弹性模量(E)、加承载比(CBR)、无限抗压强度(UCS )、压实度的研究相对较少． 针对该现状，有必要对现场DCP、长杆贯入仪、现场CBR 值之间的相关性展开研究，以便为DCP、长杆贯入仪快速检测技术在粉砂土路基检测中的应用与推广提供技术支持［4-10］．笔者以郑民高速公路开封段粉砂土路基为依托工程，进行现场DCP、长杆贯入仪、CBR 试验，通过对测试数据结果研究分析，建立三者之间的关系，以达到用DCP、长杆贯入仪快速检测技术对粉砂土路基进行质量控制．

1 现场试验

1．1 现场试验测试方法

1．1．1 DCP 的测试方法

(1)在现场选定试验点位后，将DCP 放至测点位置．一人手扶仪器手柄，使探杆保持竖直．一人手提落锤至导向杆顶端，然后松开，使之成自由落体下落．

(2)读取贯入深度． 每贯入约10 cm 读一次数，记录锤击数和贯入量，mm．

(3)连续锤击、测量． 直到需要的结构层厚度，取出贯入杆，完成一个点位的贯入测试．

1．1．2 长杆贯入仪的测试方法

(1)在现场选定试验点位后，组装长杆贯入仪各组件，拧紧螺栓．

(2)将贯入锥头连接到安装好的长杆贯入仪的贯入杆上，将锥头对准要检测的土表面，锥头底面与土基顶面相平，同时确保贯入杆竖直，此时先测量下圆盘至土基顶面之间的高度并记录．

(3)一人握住长杆贯入仪上部手柄，另一人提起击锤到导杆顶端，随后松手放下重锤，使其自由落下击打下部的击锤垫，每当贯入杆入土10 cm 时，由第三个人记录锤击的次数．

(4)重复步骤3，只至贯入锥到达要求的贯入深度后，取出贯入杆，完成一个点位的贯入测试．

1．1．3 现场CBR 的测试方法

(1)将测点位置找平，用毛刷刷净浮土．安装测试设备．在贯入杆位置安放4 块1．25 kg 的分开成半圆的承载版．

(2)为了与室内CBR 一致，试验贯入前，先在贯入杆上施加45 N 荷载调零后再测试．

(3)启动千斤顶，使贯入杆以1 mm/min 的速度压入土基，相应于贯入量为0．5 mm，1．0 mm，1．5 mm，2．0 mm，2．5 mm，3．0 mm，4．0 mm，5．0 mm，6．5 mm 时，分别记录测力计读数．

(4)卸除荷载，移去测定装置．

1．1．4 平行试验点位布置

根据施工现场情况，在进行路基现场试验时，在郑民高速公路k35 +100—k37 +50 路基的试验段内每50 m 选一试验点，开展DCP、CBR、长杆贯入仪平行试验．试验点位置要便于开展现场检测工作，填土应具有较好的均匀性，为准确建立DCP、CBR、长杆贯入仪之间的关系提供有力保证．为了建立DCP、CBR、长杆贯入仪之间的关系，需要在每个试验点处开展DCP、CBR、长杆贯入仪平行试验．由于DCP 和长杆贯入仪均属于破坏性试验，会扰动压实后的土基，为了不影响CBR 检测数据的真实性，因此上述平行试验不能在同一位置进行，并且在每个试验点处首先进行现场CBR 试验，然后分别在CBR 试验点位置左右两侧约50 cm 处进行DCP 和长杆贯入试验．

2 试验数据分析

2．1 现场测试数据整理

在实验进行中应严格按照相关操作规程进行，以最大可能的避免随机误差出现以至影响到实验结果的准确性． 本次试验对郑民高速公路开封段粉砂土路基进行了大量点的DCP、长杆贯入仪、现场CBR 测试，实验数据整理如表1 所示．

表1 试验公路路基土DCP、长杆贯入仪、现场CBR 数据表Tab.1 The field test values of DCP，penetration test apparatus，CBR

2．2 路基土层厚的DCP、长杆贯入仪、现场CBR值关系

根据上表不同测试方法的实测结果，绘制了路基土层厚10 mm 和20 mm 的DCP-现场CBR值、长杆贯入-现场CBR 值、DCP-长杆贯入的关系曲线如图1 ～6 所示，通过线性回归分析，对DCP、长杆贯入、现场CBR 值三者之间的相关性进行了研究．

(1)通过回归分析，从图1 ～3 可以发现试验路段粉砂土路基结构层厚度10 mm 范围内DCP-现场CBR 值呈正相关关系，长杆贯入-现场CBR值、DCP-长杆贯入呈乘幂关系y =axb． DCP、长杆贯入、现场CBR 值三者间相关系数略低，在0．5 ～0．7 之间，其中长杆贯入Dd-现场CBR 值相关系数略高为0．679，这是由于被贯入土层的表面一般对贯入精度有影响且在表层深度约30 mm 以上处探杆不易稳定．

图1 路基土层厚10 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．1 log(CBR)-log(Dd)(subgradesoil thickness is 10 mm)

图2 路基土层厚10 mm 长杆贯入Dd-现场CBR 值Fig．2 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 10 mm)

(2)从图4 ～6 可以看出试验路段粉砂土路基结构层厚度200 mm 范围内DCP-现场CBR 值存在良好的线性关系y =a -bx，长杆贯入-现场CBR 值、DCP-长杆贯入呈良好的乘幂关系y =axb．DCP、长杆贯入、现场CBR 值三者之间呈良好的相关关系，相关系数均在0． 7 之上，特别是DCP-现场CBR 值、DCP-长杆贯入之间的相关系数绝对值均超过0．8．

图3 路基土层厚100 mmDCP(Dd)-长杆贯入(Dd)Fig．3 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 10 cm)

图4 路基土层厚200 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．4 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 20 cm)

图5 路基土层厚200 mm 长杆贯入Dd-现场CBR 值Fig．5 Dd-CBR (subgrade soil thickness is 20 cm)

图6 路基土层厚200 mmDCP(Dd)-长杆贯入(Dd)Fig．6 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 20 cm)

(3)结合结构层厚度100 mm 范围内数据分析，说明DCP、长杆贯入、现场CBR 值三者之间相关性良好，DCP 和长杆贯入仪可以反映粉砂土路基的设计指标及施工指标，故采用DCP 和长杆贯入仪快速检测技术对粉砂土路基进行质量控制是可行的．

3 结论

(1)基于试验路段粉砂土路基的测试数据，现场DCP、长杆贯入仪、CBR 测试数据之间存在一定相关性，相对于100 mm 厚结构层厚度测试数据间的相关性，200 mm 厚结构层厚度路基的测试数据相关性较好，相关系数均在0．7 之上，特别是DCP-现场CBR 值、DCP-长杆贯入之间的相关系数绝对值均超过0．8．

(2)试验结果表明，现场DCP、长杆贯入仪、CBR 测试数据之间存在一定相关性，因此可以将DCP、长杆贯入仪应用于粉砂土路基质量检测中，为粉砂土路基质量检测提供一种快速检测方法，以保证粉砂土路基的施工质量．

［1］ 交通部公路科学研究院． JTJ E60—2008 公路路基路面现场测试规程［S］． 北京:人民交通出版社，2008．

［2］ 周宪华． 公路路基［M］． 北京:人民交通出版社，1987．

［3］ 邓学钧． 路基路面工程［M］． 北京:人民交通出版社，2008．

［4］ 徐平，王复明，陈忠平．DCP 在高速公路路基压实质量评价中的应用［J］．路基工程，2008(4):10 -12．

［5］ 查旭东，杨博，王彬，等． 应用动态圆锥贯入仪快速检测土基压实性能［J］．交通科学与工程，2010(1):14 - 18．

［6］ 交通部公路科学研究院． JTG E40—2007 公路土工试验规程［S］． 北京:人民交通出版社，2007．

［7］ 申爱琴，郑南翔，苏毅，等．含砂低液限粉土填筑路基压实机理及施工技术研究［J］． 中国公路学报，2000，13(4):12 -15．

［8］ 陶向华． 长杆贯入仪检测路基压实度应用研究［J］．公路交通科技:应用技术版，2011(3):43 -46．

［9］ 赵永威． 公路跑道粉砂土路基路用性能试验研究［D］．郑州:郑州大学土木工程学院，2012．

［10］朱志铎，郝建新，黄立平．CBR 试验影响因素及在工程中应注意的几个问题［J］． 岩土力学，2006，27(9):1593 -1600．