第4章 路基路面工程现场检测技术.ppt
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1、1,第四章 路基路面工程现场检测技术4.1 路基路面几何尺寸检测一、准备工作 恢复桩号 随机选择测点位置 确定路基、路面边界、实际中桩位置等二、纵断面高程测定 以水准仪测定纵断面实际高程并计算与设计高程之差。三、路面横坡测定 以水准仪测定路面横坡并计算与设计横坡之差。,2,四、路基路面宽度及中线偏差测定 以钢尺测定路面实际宽度,不得使用皮尺。有中线坐标的道路用全站仪测放设计中桩位置,计算中桩偏差。无中桩坐标的低等级道路,先恢复交点、转点等,利用切线支距法、偏角法等传统方法测放设计中桩位置,计算中桩偏差。,3,五、检测路段几何尺寸评定 计算一个评定路段内测定值的平均值、标准差、变异系数等质量数据
2、特征值。计算一个评定路段内的代表值:单侧检验的指标:双侧检验的指标:当无特殊规定时,按k倍标准差法舍弃可疑数据:n=3、4、5、6时 k=1.15、1.46、1.67、1.82 n7时,k=3,4,5,4.2 路面厚度检测一、路面厚度代表值与单点合格值的允许偏差 基层或砂石路面:挖坑法 沥青及水泥混凝土路面:钻孔法 代表值及单点允许偏差见路面结构层实测项目表二、抽检频率 水泥混凝土:2处/200m/车道 沥青混凝土、沥青碎石:1处/200m/车道 无机结合料稳定类基层:1处/200m/车道,6,三、仪具与材料 挖坑工具 钻芯取样机,钻头直径100mm或50mm 量尺、补坑材料、工具等四、挖坑法
3、测定路面厚度(1)挖坑(2)将一把钢板尺平放横跨于坑的两边,用另一把钢板尺等量具在坑的中部位置垂直伸至坑底,测量坑底至钢板尺地面的距离,精确至1mm,7,五、钻芯法(1)钻芯(2)用钢板尺或卡尺沿圆周对称的十字方向四处量取表面至上下层界面的高度,取其平均值作为该层的厚度。六、填补试坑或钻孔七、路面结构层厚度评定 根据代表值及单个合格值的允许偏差进行评定。代表值取算术平均值的下置信界限:,8,当厚度代表值大于等于设计厚度减去代表值允许偏差时,则按单个检查值的偏差是否超过极值来评定合格率和计算应得分数;当厚度代表值小于设计厚度减去代表值允许偏差时,则厚度指标评为零分。沥青面层一般按沥青铺筑层总厚度
4、进行评定,高速公路、一级公路还应进行上面层厚度的检验与评定。,9,4.4 压实度检测一、标准密度(最大干密度)和最佳含水量的 确定方法 1、路基土的最大干密度和最佳含水量确定方法 击实法:适用于细粒土粒径不大于25mm的土 和粗粒土粒径不大于38mm的土。振动台法与表面振动压实仪法:无粘性自由 排水粗粒土和巨粒土(包括堆石料)。,10,2、路面基层混合料最大干密度及最佳含水量确定方法 无机结合料稳定类:标准击实法 粒料类:振动法 沥青稳定碎石:马歇尔试验、旋转压实仪法3、沥青混合料标准密度确定方法(1)水中重法:密实的沥青混凝土(2)表干法:吸水率不大于2%的沥青混合料(3)蜡封法:吸水率大于
5、2%的沥青混合料(4)体积法:孔隙率较大的沥青碎石、透水性沥青混合料等,11,二、现场密度试验检测方法灌砂法环刀法核子仪法 钻芯法,12,13,(一)灌砂法(137页)灌砂筒选择 100mm小型灌砂筒:集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm。150mm的大型灌砂筒:集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时。,14,1、仪具与材料 灌砂筒 金属标定罐 基板,15,天平或台称 含水量测定器具:如铝盒、烘箱等。量砂:粒径0.30.6mm清洁干燥的均匀砂,约2040kg盛砂的容器:塑料桶等。其他:凿子、改锥、铁锤、长把勺、小簸箕
6、、毛刷等。,16,17,2、标定筒下部圆锥体内砂的质量 在灌砂筒筒口高度上,向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止。称取装入筒内砂的质量m1。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。将开关打开,让砂自由流出,并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当(可等于标定罐的容积),然后关上开关,称灌砂筒内剩余砂质量m5,准确至1g。,18,不晃动储砂筒的砂,轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上,将开关打开,让砂流出,直到筒内砂不再下流时,将开关关上,并细心地取走灌砂筒。收集并称量留在板上的砂或称量筒内的砂,准确至1g。玻璃板上的砂就是填满锥体的砂m2。重复上述测量三次,取其平均值。,19,3、测定量砂的
7、密度 用水确定标定罐的容积V,准确至lmL。在储砂筒中装入质量为m1的砂,并将灌砂筒放在标定罐上,将开关打开,让砂流出,直到砂不再下流时,将开关关闭。取下灌砂筒,称取筒内剩余砂质量m3。计算填满标定罐所需砂的质量ma ma=m1-m2-m3 重复上述测量三次,取其平均值。,20,计算量砂的密度:,21,4、试验步骤 在试验地点,选一块平坦表面,并将其清扫干净,其面积不得小于基板面积。将基板放在平坦表面上。当表面的粗糙度较大时,则将盛有量砂m5的灌砂筒放在基板中间的圆孔上,将灌砂筒的开关打开,让砂流入基板的中孔内,直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒,并称量筒内砂的质量m6,准确至1g
8、。圆锥体内及基板与地面缝隙之间砂的质量为m5-m6。,22,取走基板,并将留在试验地点的量砂收回,重新将表面清扫干净。将基板放回清扫干净的表面上,沿基板中孔凿洞。应注意勿使凿出的材料丢失,并不使水分蒸发。试洞的深度应等于测定层厚度,但不得有下层材料混入。称取全部取出材料的总质量为mw。,23,取有代表性的样品测定其含水量。当为沥青表面处治或沥青贯入结构类材料时,则省去测定含水量步骤 将基板安放在试坑上,将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂质量m1),使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞,打开灌砂筒的开关,让砂流入试坑内。直到储砂筒内的砂不再下流时,关闭开关。小心取走灌砂筒,并称量筒内剩余砂的质
9、量m4,准确到1g。,24,如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大,可省去上述和的操作。在试洞挖好后,将灌砂筒直接对准放在试坑上,中间不需要放基板。打开筒的开关,让砂流入试坑内。直到灌砂筒内的砂不再下流时,关闭开关,小心取走灌砂筒,并称量余砂的质量m4,准确至1g。,25,仔细取出试筒内的量砂,以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混杂质,则应该重新烘干、过筛,并放置一段时间,使其与空气的湿度达到平衡后再用。,26,5、结果计算 计算填满试坑所用的砂的质量mb:灌砂时,试坑上放有基板时:灌砂时,试坑上不放基板时:,基板与地面缝隙之间的量砂质量+锥体内的砂质量,27,试坑材料的湿密度w:试
10、坑材料的干密度d:,28,测试点的施工压实度,29,6、试验中应注意的问题 量砂要规则。每换一次量砂,都必须测定松方密度。地表面处理要平整。在挖坑时试坑周壁应笔直。灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚,不能只取上部或者取到下一个碾压层中。,30,(二)核子仪法 利用放射性元素(射线和中子射线)测定路基土或路面结构层材料的密度和含水量。1)仪具与材料(1)核子密度湿度仪:密度测定范围1.12-2.73g/3,测定误差不大于0.03 g/3。含水率测定范围是0-0.64g/3,测定误差不大于0.015g/3。,31,(1)射线源:同位素放射源铯137,钴-60用来测量密度。(2)中子源:镅241铍,用来
11、测量水分。(3)探测器:射线探测器或中子探测器(4)读数显示设备:液晶显示器。(5)标准计数块:密度和含氢量都不变的材料。(6)安全防护设备(7)刮平板,32,2.细砂:0.150.3。3.天平或台秤。4.其它:毛刷等。2、准备工作(1)标准计数 每天测试前或对测定结果有怀疑时,测定仪器标准计数值,测定时应距其它放射源10m以上的距离,测点应平整。预热仪器 将仪器置于标准计数块上,进行标准计数。,33,(2)对比试验 在使用核子仪前应采用灌砂法对其测定结果进行标定,求出二者测定结果之间的相关方程。用核子仪测定密度,读数。在同一位置用钻机钻孔法或罐砂法取样,量测厚度,按规定方法测定材料的密度。同
12、一种路面厚度及材料类型,在使用前至少测定15处,求两种测定方法的相关关系,相关系数应不小于0.95。,34,3、测定步骤 散射法:沥青路面 直接透射法:路基及基层材料(1)散射法测定时,核子仪平稳地置于测试位置上,测点位置应随机选择,测定温度与试验段测定时一致,一组不少于13点。(2)直接透射法测定时,将放射源插入已打好的孔内。(3)打开仪器,工作人员退出仪器2m以外,按照选定的测定时间进行测量。,35,36,四、路基、路面压实度评定 路基、路面压实度以1-3km长的路段为检验评定单元,按规定的频率进行抽检。检验评定段的压实度代表值K,按下式计算tt分布表中随测点数和保证率而变的系数;,37,
13、采用的保证率:高速公路、一级公路:基层、底基层为99 路基、路面面层为95;其他公路:基层、底基层为95 路基、路面面层为90;,38,分数评定:路基、基层和底基层:KK0,且单点压实度Ki全部大于等于规定值减2个百分点时,评定路段的压实度可得规定满分;当KK0,且单点压实度全部大于等于规定极值时,对于测定值低于规定值减2个百分点的测点,按其占总检查点数的百分率计算扣分值。KK0或某一单点压实度Ki小于规定极值时,该评定路段压实度为不合格,评为零分。,39,路堤施工段落短时,分层压实度控制要求点点符合要求,且实际样本数不少于6个。沥青面层:当KK0且全部测点大于等于规定值减1个百分点时,评定路
14、段的压实度可得规定的满分;当KK0时,对于测定值低于规定值减1个百分点的测点,按其占总检查点数的百分率计算扣分值。KK0时,评定路段的压实度为不合格,评为零分。,40,4.5 弯沉测试方法一、概述 国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力,回弹弯沉值越大,承载能力越小,反之则越大。回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。,41,1弯沉值的几个概念 弯沉:指在规定的标准轴载作用下,路基或路面表面轮隙位置产生的,总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉),以0.01mm为单位。设计弯沉值:根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定
15、的路面弯沉设计值。,42,2弯沉值的测试方法 贝克曼梁法自动弯沉仪法落锤式弯沉仪法;,贝克曼梁,落锤式弯沉仪,43,自动弯沉仪,44,二、贝克曼梁法1试验目的 测定各类路基、路面的回弹弯沉,用以评定其整体承载能力,可供路面结构设计使用。2 仪具与材料(1)测试车 BZZ-100标准车,双轴、后轴标准轴荷载100KN 轮胎充气压力0.70MPa 单轮传压面当量圆直径21.30cm 轮隙宽度应满足能自由插入弯沉仪测头,45,(2)路面弯沉仪 由贝克曼梁、百分表及表架组成;贝克曼梁由铝合金制成,上有水准泡,其前臂(接触路面)与后臂(装百分表)长度比为2:1。弯沉值采用百分表量得,也可用自动记录装置进
16、行测量。,贝克曼梁,46,(3)接触式路面温度计(4)其他:皮尺、口哨、白油漆或粉笔等。3试验方法与步骤(1)试验前准备工作 检查汽车后轴轴重 测定轮胎接地面积 检查百分表灵敏情况 测定气温及地表温度等。,47,(2)测试步骤 测点布置。测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔画上标记。将试验车后轮轮隙对准测点后约3-5cm处的位置。将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处,弯沉仪测头于测点上(轮隙中心前方35cm处),并安装百分表于弯沉仪的测定杆上,百分表调零。弯沉仪可以是单侧测定,也可以双侧同时测定。,48,测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到
17、最大值时,迅速读取初读数dl。汽车仍在继续前进,表针反向回转,待汽车驶出弯沉影响半径(3m以上)后,吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数d2。汽车前进的速度宜为5kmh左右。,49,贝克曼梁弯沉仪测定路面弯沉,50,标准车后轮轮隙,51,弯沉测试,52,4结果计算整理 每个测点的回弹弯沉值:Li=(dld2)2 沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过(202)范围时,回弹弯沉值应进行温度修正。另外,还应考虑季节影响系数和湿度影响系数。,53,温度修正方法(1)查图法 测定层沥青的平均温度按下式计算;T=(T25+Tm+Te)/3T25:根据T0查图得出的路表下25mm处的温度,T
18、m:根据T0查图得出的沥青层中间深度的温度,Te:根据T0查图得出沥青层底面处的温度,T0:测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和,日平均气温为日最高气温与最低气温的平均值。,54,55,不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K,根据沥青平均温度T及沥青层厚度,分别由图6-7及图6-8求取,56,57,沥青路面弯沉按下式计算:L20=LTK K:温度修正系数;,58,三、自动弯沉仪 1主要设备 自动弯沉仪测定车:洛克鲁瓦型,由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。2工作原理,59,四、落锤式弯沉仪 落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer,简称
19、FWD)模拟行车作用的冲击荷载下的弯沉量测,计算机自动采集数据,速度快,精度高。采用落锤式弯沉仪(FWD)测定路面的动态弯沉,并用来反算路面的回弹模量,60,1主要设备 落锤式弯沉仪分为拖车式和内置式。荷载发生装置:包括落锤(200kg)和直径300mm的四分式扇形承载板。弯沉检测装置:由57个高精度传感器组成。运算及控制装置。牵引装置:牵引FWD并安装运算及控制装置等的车辆。,61,62,2工作原理 将测定车开到测定地点,通过计算机控制下的液压系统,启动落锤装置,使一定质量的落锤从一定高度自由落下。冲击力作用于承载板上并传递到路面,导致路面产生弯沉,分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面
20、的变形,记录系统将信号输入计算机,得到路面测点弯沉及弯沉盆。,63,落锤式弯沉仪工作原理,64,(五)弯沉值评定(1)每一双车道评定路段,检查80-100个点,多车道公路按车道数与双车道之比,相应增加测点;(2)弯沉代表值,按下式计算,保证率系数,65,(2)当路基和柔性基层、底基层的弯沉代表值不符合要求时,可将超出(2-3)s的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值大于(2-3)s的点,应找出其周围界限,进行局部处理。(3)用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时,应按两个独立测点计,不能采用左右两点的平均值。(4)弯沉代表值大于设计要求的弯沉值时,相应分项工程为不合格。,66,(5)测定时的路表温度
21、对沥青面层的弯沉值有明显影响,应进行温度修正。当沥青层厚度小于或等于50mm时,或路表温度在20士2时,可不进行温度修正。若在非不利季节测定时,应考虑季节影响系数。,67,4.6 土基回弹模量试验检测,一、承载板法 1、目的和适用范围 在现场土基表面,通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法,测出每级荷载下相应的土基回弹变形值,经过计算求得土基回弹模量。土基回弹模量可作为路面设计参数使用。,68,2、试验仪具与材料(1)加载设施:后轴重不小于60kN的载重汽车一辆,距后轴后80cm处附设加劲梁一根作为反力架。轮胎充气压力0.5MPa。(2)现场测试装置:由千斤顶、测力计(测力环或压力表)及球座组成
22、。(3)刚性承载板一块:板厚20mm,直径为30cm,直径两端设有立柱和可以调整高度的支座供安放弯沉仪测头。,69,(4)路面弯沉仪两台:由贝克曼梁、百分表及其支架组成。(5)液压千斤顶一台,80100kN。(6)秒表。(7)水平尺。(8)其他。,70,3、试验前准备工作(1)根据需要选择有代表性的测点;(2)仔细平整土基表面,撒干燥洁净的细砂填平土基凹处;(3)安装承载板,并用水平尺校正;(4)将试验车置于测点上,在加劲小梁中部悬 挂垂球测试使之恰好对准承载板中心;(5)在承载板上安放千斤顶;(6)安放弯沉仪,将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上,百分表对零。,71,4、测试步骤(1
23、)预载 用千斤顶开始加载,预压至0.05MPa,稳压1min,使承载板与土基紧密接触,然后放松千斤顶油门卸载,稳压1min,将指针对零或记录初始读数。(2)测定土基的压力变形曲线 采用逐级加载、卸载法。荷载小于0.1MPa时,每级增加0.02MPa,以后每级增加0.04MPa左右。,72,每次加载至预定荷载后,稳定1min,立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0。卸载稳定1min后,再次读数,每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时,取平均值。如超过30%,则应重测。当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。,73,(3)各级荷载的回弹变形和
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