随着高等级高速公路的快速发展,在山区及丘陵地区的高速公路建设中,经常遇到大面积的厚层土石路堤填筑。这种土石混合填筑路基的压实质量将直接影响路堤的沉降变形和稳定性,因此在施工过程中必须严格控制填筑路堤的压实度。我国公路路基压实度检测的传统方法有灌砂法、核子测定法、环刀法等,这些方法仅适用于填筑集料粒径小、厚度较薄的路基现场压实度检测。对于土石混填路堤,由于其填料的粒度变化大、含水量又很不均匀,从而限制了现有的压实度测试方法的使用。如何有效评价厚层土石路堤的压实质量并实时修正压实方案已成为我国厚层土石混填路堤修筑技术中亟待解决的关键技术问题。
随着岩土动力学研究的不断深入,波动测试技术因具有测试距离大、操作简单、成本低廉、可在施工中进行实时监测等特点,因而在岩土工程领域中得到了广泛的应用。从理论上讲,无论是路基还是路面,均可运用波动测试技术测定其强度和压实度,波动速度越高、波能量越强,土层的强度和压实度越大。实验研究也表明,随着土体中的波速增大,土体的容重增大,含水量和孔隙比降低。但实际上,测定土体的物性参数远比测定土体强度的难度要大,其原因就是缺乏一个有效土体物性参数的反演方法研究。
为了解决上述问题,2002年重庆交通大学成功研制了土石混填路基的压实度波动检测技术,并开发了相应的仪器设备。该项技术于2004年获得了重庆市科技进步二等奖,可以说是土石混填路基压实度测试技术的重大进步。然而,在该技术中,由于路基的天然含水量需要通过常规方法获取,其效率受到一定程度的限制。为了实现填方路基压实质量的快速检测与评价,必须解决路基天然含水量的快速测试这个核心问题,同时还要与波动测试模型相衔接。2006年,编者团队充分利用介质电阻率对含水量敏感这一特性,通过建立理论模型解决含水量的测试问题,然后通过波场和电场的耦合研究,构建土石混填路基压实质量的电震综合成像诊断方法,并将该构想申报了国家发明专利。在此基础上,为了实现填方路基压实质量的快速检测,进一步提出“填方路基压实质量的波电场耦合快速检测技术研究”,并于2010年由江西省交通运输厅下达科研计划进行立项(项目编号:2010C0016)。通过该项目的研究提出了一套基于波电场耦合理论的快速检测技术。大量工程应用表明:该项技术测试精度高、测试简便,能显著提高检测效率、加快施工进度,便于推广应用,具有广阔的应用前景。该项目研究成果获得了2015年度江西省科技进步二等奖。
为了更好地指导波电场耦合测试技术在路基压实质量检测中的应用,现根据上述研究成果,编写本指南。本指南以《公路路基施工技术规范》(JTG/ T 3610—2019)、《公路土工试验规程》( JTG 3430—2020)为基础,根据我国高速公路路基压实质量检测技术的实际发展情况进行编制。
编 者
2023年11月