公路路基压实质量快速检测方法便携式落锤弯沉仪法

公路路基压实质量快速检测方法便携式落锤弯沉仪法1范围本文件规定了使用便携式落锤弯沉仪法进行公路路基压实质量快速检测的基本规定、仪器设备、现场检测、压实均匀性评价、压实质量评定和报告。本文件适用于填料最大粒径不大于5cm的各等级公路路基压实质量的快速检测，可作为评定验收的补充。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JTG3450公路路基路面现场测试规程JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JTG/T3610公路路基施工技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1便携式落锤弯沉仪portablefallingweightdeflectometer(PFWD)一种快速原位测试公路路基动态回弹模量的便携式仪器。3.2动态回弹模量dynamicresilientmodulus采用便携式落锤弯沉仪（PFWD），通过冲击荷载测试得到的表征路基抵抗变形能力的指标。其值为动应力与回弹应变的比值。3.3压实均匀性compactionuniformity路基碾压完成后，碾压面上各部位压实程度均匀分布的特征。3.4相关性检验correlationverification采用对比试验方式建立路基动态回弹模量与压实度之间相关关系的过程。4基本规定4.1路基施工前应结合工程地质、公路等级、填料类型等因素，选择代表性路段进行试验段施工，开展路基动态回弹模量与压实度相关性检验，确定便携式落锤弯沉仪的适用性及不同层位路基动态回弹模量规定值。4.2路基分层填筑压实施工应按JTGF80/1、JTG/T3610的规定执行，路基压实度检测应按JTG3450的规定执行。4.3当路基填料类型等发生变化时，应重新进行相关性检验，调整路基动态回弹模量规定值。5仪器设备5.1仪器组成便携式落锤弯沉仪主要由加载系统、数据采集系统和数据传输系统组成，如图1所示。说明：1——手柄；2——锁定杆；3——落锤；4——上滑杆；5——下滑杆；6——橡胶垫块；7——承载板；8——压力传感器；9——位移传感器；10——数据采集装置。图1便携式落锤弯沉仪结构组成示意图5.1.1加载系统主要由手柄、锁定杆、落锤、上滑杆、下滑杆、橡胶垫块和承载板等组成；5.1.2数据采集系统主要由压力传感器、位移传感器和数据采集装置等组成；5.1.3数据传输系统主要由便携式移动终端、数据传输装置和数据处理软件等组成。5.2仪器参数便携式落锤弯沉仪参数，如表1所示。表1便携式落锤弯沉仪参数项目技术参数加载系统落锤质量/kg10落锤质量允许偏差/kg±0.5落锤最大落距/cm≥85承载板直径/mm300承载板直径允许偏差/mm±0.5承载板厚度/mm20承载板厚度允许偏差/mm±0.5脉冲荷载曲线半正弦波脉冲荷载/kN0～15脉冲荷载持续时间/ms15～30数据采集系统位移传感器频率范围/Hz0.2～300位移测量范围/µm1～2200分辨率/µm≥1测量精度/%±2压力传感器频率范围/Hz0～400分辨率/kN0.1测量精度/%±0.15.3仪器工作原理将固定质量的落锤抬升至某一高度后沿滑杆进行自由落体运动，落锤对放置在路基表面的承载板产生瞬时冲击荷载，路基土在短时间内只产生回弹变形，由位移及压力传感器将冲击荷载和回弹变形的时程数据储存记录，并传输到数据计算处理系统，根据测得的最大动应力p和最大回弹变形l确定路基的动回弹模量Ep。（1）式中：Ep——路基动态回弹模量，MPa；p——作用在路基面上的最大动应力，kPa；δ——承载板半径为150mm；μ——路基填料泊松比，一般取μ=0.35；l——承载板中心处最大回弹变形量，mm。6现场检测6.1一般规定6.1.1便携式落锤弯沉仪在使用前应进行仪器标定，每年应至少校准一次。6.1.2采用便携式落锤弯沉仪检测路基压实质量时，应收集工程名称、施工单位、检测里程桩号、检测部位、填筑压实层位、路基填料类型及最大粒径、最大干密度、最佳含水率、压实设备、压实工艺等资料。6.1.3检测场地及环境条件应符合下列规定：a)测试面应平整、无坑洞及松散填料。b)测试面宜水平。c)检测时应远离振源，确保测试面不受到外界振动源的干扰。6.1.4采用便携式落锤弯沉仪检测路基压实质量前，应制定检测方案，并符合下列规定：a)1个检测单元的路基长度为200m～1000m，路基分项工程评定时为500m～1000m，分层填筑检验时为200m～1000m；b)以200m～1000m作为1个检测单元，检测频率为1点/（100m2～200m2）；c)根据检测单元的面积确定检测点数，并依据JTG3450附录A选择测点的位置。6.1.6进行相关性检验时，应收集路基压实度等资料，并建立相关关系。6.2相关性检验6.2.1施工前应选择代表性试验路段进行路基动态回弹模量值和压实度进行相关性检验，确定相关系数和路基动态回弹模量标准值Ep0，试验段长度不宜小于100m。6.2.2试验路段填料类型、含水率、填筑层厚度、压实设备和压实工艺等应与后续施工一致。当发生变化时，应重新进行相关性检验。6.2.3当试验路段的压实度检测结果满足JTG/T3610的规定值后，再采用便携式落锤弯沉仪进行路基动态回弹模量检测。便携式落锤弯沉仪测点应在压实度测点周围1m半径范围内布设。试验段压实度累计测点应不少于20个。6.2.4釆用最小二乘法对两组检测数据进行线性回归分析，建立路基动态回弹模量值与压实度的相关关系。当相关系数不小于0.8时，可得到相应压实层的路基动态回弹模量标准值Ep0。6.2.5相关性检验完成后应及时编制相关性检验试验报告，作为路基压实质量评定验收的组成部分，其内容见附录A、附录B。6.3测点布置按照试验段确定的施工工艺完成每层路基碾压后，便携式落锤弯沉仪测点应按照以下原则进行布置：a)沿路基纵向等间距、横向“之”字形随机布置测点，如图3所示；b)距离路基边缘1.5m范围内不进行布点；c)测点及其附近应平整，填料应均匀。图3测点布置图6.4测试步骤6.4.1测试准备a)平整测点表面应用毛刷扫去松土；b)路基表面不平整时，应撒干燥洁净的细砂填平路基凹处，砂子不应覆盖全部路基表面，避免形成夹层；c)放置便携式落锤弯沉仪，用水平尺校正使滑杆竖直、承载板水平；d)将承载板左右旋转45°使其与表面紧密贴合。e)检查便携式落锤弯沉仪数据采集系统和数据传输系统正常工作。6.4.2预冲击：将落锤提升至锁定杆并挂住，然后搬动锁定杆使落锤脱钩并自由下落，当落锤弹回后将其抓住并挂在锁定杆上。按此操作进行三次预冲击。测试时可用手轻扶滑杆保持稳定。6.4.3正式测试：每个测点进行3次正式锤击测试并记录数据。6.4.4数据处理：同一测点3次测试结果的最大值与最小值差值不应超过其平均值的10%，否则该组数据无效，应重新测试。7压实均匀性评价7.1基于便携式落锤弯沉仪检测指标的路基压实均匀性判定可通过纵向测点路基动态回弹模量曲线的波动变化程度和检测数据的分布特征进行判定。7.2基于便携式落锤弯沉仪检测指标的路基压实均匀性控制宜按每一测点的路基动态回弹模量数据不小于其平均值的80%进行控制，如图4所示。图4压实均匀性检测判定示意图8压实质量评定8.1路基压实质量应以1000m～3000m长的路段为检测评定单元，按照本文件相关要求的检测频率和方法进行现场压实质量抽样检查，计算每一测点的路基动态回弹模量Ep。8.2计算每个检测单元的路基动态回弹模量代表值E，按照式（2）计算：E=E-式中：E——检测单元各测点的动态回弹模量的平均值，MPa；ta——t分布表中随测点数和保证率而变的系数，其数值见JTGF80/1附录B。采用的保证率，高速公路、一级公路为95%；其他等级公路为90%；n——检测点数；S——检测值的标准差。8.3E≥Ep0，且单测点动态回弹模量Ep全部大于或等于90%EP8.4E＜Ep0，或某单点动态回弹模量Ep小于90%EP8.5路基施工段落短时，分层动态回弹模量Ep应全部符合要求，且样本数量应不少于10个。9压实质量报告9.1公路路基压实质量报告中，应以检测记录表显示整个碾压区域的压实质量状况。9.2压实质量报告应全面提供压实质量信息，应包括便携式落锤弯沉仪检测记录表，参见附录B，检测记录表中应包括Ep频率分布直方图。

附录A（资料性）路基动态回弹模量与压实度相关性检验试验报告工程名称：试验编号：试验段起止桩号填筑层位填层厚度填料类型最大干密度g/cm3最佳含水率%常规检测指标名称及数值编号压实度K动态回弹模量Ep编号压实度K动态回弹模量Ep19210311412513614715816线性回归曲线EpKEpK回归方程：Ep=aK+b=相关系数r=，测点数n=压实度标准值=，对应的路基动态回弹模量标准值=试验：复核：日期：

附录B（资料性）路基动态回弹模量Ep压实质量检测记录表工程名称检测编号