关于道路工程压实度检测技术发展的探讨

盛恩怀 （安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

在道路工程施工中，压实是一道极为重要的工序。压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，规范中要求道路各结构层都必须有足够的压实度，以达到足够的强度来提高道路结构承受荷载的能力。随着公路大规模的开展，其施工质量问题也越来越引起人们的重视，路面达不到设计的使用寿命，出现早期破坏的情况时有发生，统计资料表明达不到目标压实度是造成路面早期破坏的一个非常重要的原因。

工程实践证明，压实过程是使路基和路面各结构材料获得足够密实度的重要环节，在施工中经常出现下列问题：碾压变数太少，达不到规定的压实度；碾压变数过多导致超压，既不经济又会导致压实度下降，造成人、材、物的浪费。因此在施工过程中加强对路面路基压实技术的及时监测是保证道路后期服务质量的一个有效方法，必须采用先进的检测压实技术，及时了解各结构层的压实情况，这样才能确保路面、路基、路床整体的稳定性、达到足够的强度。

1 压实度及其影响因素

压实度是某一有限厚度的路面结构层经碾压后的相对密实程度，是现场实测干密度与标准最大干密度之比，用百分率（%）表示。表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。

但道路材料压实的过程是个极其复杂的过程，不同特性的工程材料其压实效果是不一样的，即使性质相同的材料，在不同含水量、不同大气温度或不同压实机械组合的情况下其压实效果也会相差很远。工程实践表明影响压实度的因素很多，主要有以下几种：材料的级配和性质、击实功能、含水量、振动压路机的振幅和频率等。所以在道路结构层施工时，要根据不同材料及其特性，现场试验总结对应的压实方法。

2 常用压实度检测的方法及特点

2.1 常用压实度检测方法

目前我国道路工程中常用的压实度检测手段包括灌砂法、灌水法、环刀法、核子密实度仪法及探地雷达法等等，其中灌砂法、灌水法和环刀法为传统的压实度检测方法且为有损检测的方法，核子密实度仪法及探地雷达法为无损检测方法。

2.2 传统压实度检测方法

环刀法：是一种较为简单快捷的试验方法，国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3，环刀高度通常约5cm。只能应用于不含砾石或碎石的细粒土的密实度测定，并且测试结果的准确性受较多因素的影响。

灌砂法：是利用粒径0.30mm～0.60mm或0.25mm～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并结合集料的含水量来推算出试样的实测干密度。适用于现场测定细粒土、砂类土、和砾类土的密度，试样最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度为150mm～200mm。

水袋法：与灌砂方法测试原理的大致差不多，不同之处是水袋法是把薄橡皮袋放入试洞内，在规定压力下将水压入橡皮袋中，使橡皮袋扩张到与试洞底和试洞壁相接触，根据所用水量确定试洞体积，用来测量不能成型的松散的压实度。

2.3 无损压实度检测方法

核子密度仪是利用放射性材料来测定密度和含水量，虽然具有非破坏性的优点，但辐射性会损害操作人员的身心健康，而且每次测试之前都需要校正，对操作人员的要求较高。路用探地雷达是采用连续发射电磁波，利用电磁波反射谱的形状及脉冲间距反算目标的深度和结构性质，目前在我国主要用在地层脱空识别、裂缝大小评估、道路结构层厚度检测、地下资源探测等方面。

2.4 常用检测方法的特点

以上常规压实度检测方法，评估压实状态和测量压实度不能在压实过程中进行，只能在道路施工结束后取出一些具有代表性的点进行测试试验，这样做有很多问题，例如代表性差，不能准确了解整条道路的压实度，只能大概估计一下压实程度，描述不够具体，并且测试过程有很多工作要做，麻烦复杂，数据的误差相对来说还是比较大的，测试周期较长。可见，为了对压实过程进行实时控制，保证每个施工阶段以最低的施工成本达到最优的压实度标准，采用一种快速检测技术是很必要的。

3 压实度仪的现状及发展方向

查阅相关文献了解到，从20世纪70年代开始国外就开始对振动压路机机载式压实度计进行开发，如日本的科研单位曾使用加速法进行压实度检测、把加速度传感器预埋在碾压层的底部，在对道路材料进行碾压时安置在振动压路机上的加速度采集仪，采集振动碾压过程中的加速度信号，通过设定的程序把加速度信号转化为对应的压实度值。还有德国Bomag公司研发的压实度智能检测系统及英国压实技术公司申请的“土体压实度进行监测的方法和设备”等。

在国内，压实度仪的研究主要集中在连续快速检测压实度仪器上，江苏宝应某仪器厂曾研发了该类型压实度仪器，在Y16H型振动压路机上试装过，由于没有采用计算机智能控制技术而出现显示值与实测压实度对应关系较差的问题。河南省洛阳市某公司也研发了“智能化压路机路面压实度检测仪”、宝应四明有限公司与徐州工程机械厂共同开发研制的SMC-960A密实度测量仪、水利水电科学研究院研制的YS-1压实度仪和苏州市交通研究所研制出的压实度比较仪MSY-100。

上述这些压实度检测仪器由于受到操作技术、设备价格、计算结果准确性等因素的影响，到现在为止还没有理想的压路机机载式的压实度快速连续检测系统。如何将压实度计适用于不同机械、不同施工材料，并提高测量的精确，还需要进一步的研究与尝试，压实度仪正在向智能操作、定点控制、控制智能化发展。

4 落锤式弯沉仪

4.1 弯沉压实理论

压实度和弯沉值是衡量道路工程质量好坏的两个重要技术指标，压实度是表示空隙多少，弯沉值是表示强度大小。同材料、同配比、同类型、同厚度的机构层，压实度大，则弯沉值小，强度高。反之，压实度小，则弯沉值大，强度低。已有多数学者对压实度与弯沉值之间的相关性进行了研究，根据大量的室内数据和室外检测实验，得出压实度与弯沉值之间高度相关，并拟合了弯沉压实度曲线，其近似于一条方向向下的对数曲线。

4.2落锤式弯沉仪

弯沉检测新技术落锤式弯沉仪(FWD)是通过测量道路结构的弯沉盆，然后用弯沉值根据相应公式可以得到道路各结构层的压实度和动态模量，但其设备价格太高、需要配置特殊的测试车来辅助测试、检测过程相对复杂。继FWD德国研发了一种手持落锤式轻型落锤试验仪(型号为ZFG3000)，可以快速测出动态变形。

手持式落锤弯沉仪检测系统通过测试人员手动提升重锤，然后自然下落对路面施加冲击荷载，荷载的大小为固定重锤的冲击力，并通过刚性承载盘作用到路面上，路面的变形由承载盘内部的位移传感器测出，每测量一次，都有对应的弯沉值和测试曲线图。手持式落锤弯沉仪具有速度快、精度高的优点，并较好地模拟了行车荷载的动力作用，目前被认为是较为理想的路面无损检测设备。

4.3 手持落锤弯沉仪的优点

手持落锤弯沉仪具有以下几个方面的优点：操作简单，一个检测人员就可以完成检测，节省人力资源；本检测方法属于无损检测，不会对已经成型的道路结构造成损害，有广阔的发展前景；检测仪有一个数据分析测试箱，还有一个对应的分析查看软件，基本上实现了测试过程的智能化，受试验检测人员技术水平的影响较小，数据稳定。

手持落锤弯沉仪由于检测过程的智能化，测试数据结果稳定，很好的解决了数据离散这一问题，可以在碾压进行过程中掌握压实的程度。

5 结 论

综上所述，目前常用的道路工程压实度检测技术存在缺陷，采用一种快速无损检测技术是很必要的，而手持式落锤弯沉仪新设备和新方法的应用正使着压实度检测技术向着操作快捷、智能高效、测试周期短等方面发展，对保证工程质量有着重要的意义，这种无损快速检测系统将在公路工程建设中发挥越来越重要的作用。

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