摘要：文章主要對現代公路工程試驗檢測方法的原理及應用問(wèn)題進(jìn)行了探討，首先概述了公路工程試驗檢測基本情況，然后對探地雷達檢測方法的原理及應用進(jìn)行了探討，最后研究了旁壓試驗檢測方法的原理及應用問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：現代公路；工程試驗；檢測方法；探地雷達；探地雷達

　　一、公路工程試驗檢測概述

　　公路工程試驗檢測工作是公路工程施工技術(shù)管理中的一個(gè)重要組成部分，同時(shí)也是公路工程施工質(zhì)量控制和竣工驗收評定工作中不可缺少的一個(gè)主要環(huán)節。通過(guò)試驗檢測能充分地利用當地原材料，能迅速推廣應用新材料、新技術(shù)和新工藝；能用定量的方法科學(xué)地評定各種材料和構件的質(zhì)量；能合理地控制并科學(xué)地評定工程質(zhì)量。因此，工程試驗檢測工作對于提高工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度、降低工程造價(jià)、推動(dòng)公路工程施工技術(shù)進(jìn)步，將起到極為重要的作用。公路工程試驗檢測技術(shù)是一門(mén)正在發(fā)展的新興學(xué)科，它融試驗檢測基本原理和測試操作技能及公路工程相關(guān)學(xué)科基礎知識于一體，是工程設計參數、施工質(zhì)量控制、施工驗收評定、養護管理決策及各種技術(shù)規范和規程修訂的主要依據。作為公路工程試驗檢測工作的一個(gè)組成部分，路基路面現場(chǎng)試驗檢測技術(shù)已經(jīng)被廣范應用于公路改擴建工程，其檢測結果對于合理確定改擴建方案，減少改擴建工程成本都起到舉足輕重的作用。

　　二、探地雷達檢測方法的原理及應用

　�。ㄒ唬┨降乩走_檢測方法的原理

　　雷達檢測技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種特高頻電磁波發(fā)射與接受技術(shù)，它與地震波不同，地震波是在錘擊或小量炸藥引爆情況下產(chǎn)生的一種振動(dòng)輻射波，一般具有低頻性質(zhì)，而雷達波由自身激振產(chǎn)生，直接向路基路面中發(fā)射射頻電磁波，通過(guò)波的反射與接收獲得路基路面的采樣信號，再經(jīng)過(guò)硬件與軟件及圖文顯示系統，得到檢測結果。從地球物理觀(guān)點(diǎn)看，路基路面的結構類(lèi)型可視為典型的水平層狀介質(zhì)模型，鑒于路基路面構筑材料、構筑方法的差異，使其存在著(zhù)各種物性（電性、密度、彈性波或電磁波傳播速度和吸收等）差異，同時(shí)由于是人工構筑比天然的水平層狀地層要均勻單一，因此為應用地球物理方法進(jìn)行無(wú)損檢測提供了物理前提和有利條件。同時(shí)，路基路面檢測是一種超淺層至淺層的探測，要求檢測方法精度高，分辨率高，信噪比高，能在自然和人文強干擾下適應工作，輕便高效。

　　探地雷達是利用高頻電磁脈沖波以寬頻帶短脈沖形式由發(fā)射天線(xiàn)送入地下，該雷達脈沖在地下傳播過(guò)程中，遇到不同電性介質(zhì)交界面時(shí)，部分雷達波的能量被反射回地面，被接收天線(xiàn)接收。探地雷達探測的是來(lái)自地下介質(zhì)交界面的反射波，記錄的每一雷達數據n（t）可看成是雷達脈沖子波b（t）與反射波系數序列R（t）的褶積。子波b（t）取決于所使用的雷達系統，而R（t）則包含了地下介質(zhì)的信息。探地雷達通過(guò)記錄反射波到達地面的時(shí)間t和反射波的波幅來(lái)研究地下介質(zhì)的分布。在用探地雷達對道路結構進(jìn)行檢測時(shí)，如果道路的局部地段受到破壞，則介質(zhì)的電性將發(fā)生變化，從而導致雷達波反射信號的雙程旅行時(shí)、振幅及頻譜特征發(fā)生明顯變化，根據這些變化特征，就可以推測路面下基層、路基等的狀況，達到檢測目的。

　�。ǘ�）探地雷達檢測方法的應用

　　例如，某高速公路擴建需對現有路況進(jìn)行檢測，為制定擴建對策提供依據，而在已通車(chē)運行的高速公路上進(jìn)行檢測不能中斷現有交通、檢測路線(xiàn)長(cháng)、檢測時(shí)間有限。如何對原有高速公路的路基路面結構狀況進(jìn)行快速準確的現場(chǎng)檢測，是一個(gè)值得深入探討的問(wèn)題。該檢測工作使用瑞典MALA公司制造的RAMAC/GPR型探地雷達，信號采集、數據處理采用專(zhuān)用的Ground Vision和Reflexw軟件系統：

　　1．天線(xiàn)：選用瑞典RAMAC 800MHz屏蔽天線(xiàn)。屏蔽天線(xiàn)特別適合于城市及有干擾背景（如高壓線(xiàn)，車(chē)等）的地方，800MHz屏蔽天線(xiàn)主要用于隧道、路面等淺層高分辨率探測，理想測深為1.5m。

　　2．主機：采用通用型主機（CUII），該主機用采集軟件Ground Vision（Windows2000/XP中文系統）進(jìn)行操作，它通過(guò)并口用ECP方式傳輸資料，因此傳輸速度很快。CUII可與RAMAC/GPR的所有天線(xiàn)兼容，并可升級成多道系統（4道系統MC4及16道系統MC16，升級時(shí)只需將MC4或MC16模塊從外部連接并固定即可）。

　　3．信號采集軟件：Ground Vision是RAMAC/GPR雷達單道或多道系統的數據采集軟件，它可以用UII，X3M或X3M CORDER等主機來(lái)采集數據。該軟件有非常容易使用的用戶(hù)界面，以做文件管理，打印和其他工作。每一個(gè)采集的數據和設置都保存在文件中，可對采集數據進(jìn)行濾波。GROUND VISION軟件支持GPS或多種標記。所有雷達數據都以打印或用其它軟件做后處理。

　　4．數據處理軟件：Reflexw雷達數據處理及解釋軟件包為模塊式組合，包括二維數據分析及解釋、維數據分析及解釋?zhuān)�三維立體顯示，正演，層析成像，CMP數據處理，孔中數據處及解釋等模塊，在歐洲它是權威性的雷達數據處理軟件。此次檢測可以?huà)呙璧玫角逦�的雷達剖面圖，在圖中可以比較清楚直觀(guān)的分辨出路面面層的厚度狀況。

　　三、旁壓試驗檢測方法的原理及應用

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　　旁壓試驗PMT（pressure meter test）又稱(chēng)橫壓試驗，是工程地質(zhì)勘察中原位測試方法的一種，旁壓試驗是將圓柱形旁壓器豎直放在土中，利用旁壓器的擴張，對周?chē)�土體施加均勻壓力，測量壓力和徑向變形之間的關(guān)系，即可得地基土在水平方向上的應力應變關(guān)系。旁壓儀分：預鉆式旁壓儀（PB-PMT）、自鉆式旁壓儀（SB-PMT）、壓入式旁壓儀（PI-PMT）。壓入式旁壓儀包括圓錐壓入式旁壓儀和圓筒壓入式旁壓儀，不同旁壓儀的差異在于將旁壓器設置在土中的方法是不同的。

　　1．預鉆式旁壓試驗是預先在巖土中鉆一符合要求的豎向鉆孔，然后將旁壓器放入孔內試驗標高處進(jìn)行試驗。它對于不易成孔或易縮孔的土層是不適用的。

　　2．自鉆式旁壓試驗是將旁壓器（下端為環(huán)形刃具，內有旋轉切削鉆頭）以靜壓方式一邊壓入土中，一邊利用鉆頭破碎進(jìn)入刃具的土，用泥漿將碎土循環(huán)沖到地面。用自鉆式旁壓儀的自鉆功能，鉆進(jìn)到預定試驗位置后，進(jìn)行旁壓試驗。自鉆式旁壓儀的旁壓器直接與土接觸，旁壓器周?chē)�的土體不如預鉆式那樣經(jīng)過(guò)應力釋放，故對周?chē)�土的應力狀況，基本保持原位的應力狀態(tài)，這是其優(yōu)點(diǎn)。但其操作復雜，對含碎石的土層是不適用的。

　　3．壓入式旁壓試驗中的圓錐壓入式旁壓儀可利用靜力觸探設備以靜壓方式壓入土中，壓到一定試驗深度進(jìn)行旁壓試驗，由于壓入過(guò)程有擠土作用，與擠土樁機理相似，圓筒壓入式旁壓儀是在孔底以靜壓方式壓入土中一定深度進(jìn)行旁壓試驗。它與自鉆式旁壓儀一樣，對周?chē)�土體的擾動(dòng)相對較小，而操作技術(shù)比自鉆式旁壓儀簡(jiǎn)單，壓入式旁壓儀對一般粘性土、粉土和軟土均適用，對于硬粘土或密實(shí)土不易壓入時(shí)，也可在孔底先鉆一個(gè)直徑比旁壓器小些的鉆孔。

　�。ǘ�）旁壓試驗檢測方法的應用

　　旁壓試驗前，最好先進(jìn)行靜力觸探，初選貫入阻力均勻、厚度不小于1m的層位做旁壓試驗，試驗最小深度、連續試驗層位間距、取土鉆孔或其它原位測試與旁壓試驗孔間的水平距離，均不宜小于1m。對于預鉆式旁壓試驗，成孔質(zhì)量極為重要，要盡可能減小孔壁的擾動(dòng)，即使不大的擾動(dòng)帶，也會(huì )顯著(zhù)影響試驗結果�？妆诘臄_動(dòng)包括：鉆具對孔壁的擾動(dòng)、塌孔、循環(huán)液的沖蝕和孔壁土的軟化，不同的土層條件，它們的擾動(dòng)影響是不同的。針對具體土層條件，應選擇合適的鉆進(jìn)成孔工藝，孔深不大的、土層軟的可以手動(dòng)勺鉆，孔深大的，或遇軟巖和風(fēng)化巖，可用回轉鉆進(jìn)成孔。對可塑-硬塑粘性土，可用環(huán)刀成孔器；對軟塑-流塑軟土，可用提土器成孔，成孔直徑比旁壓器外徑大2～8mm為宜，強度高的土孔徑宜小，孔形要圓整，孔壁要垂直，應盡量減輕對孔壁土體的擾動(dòng)，保護孔壁土體的含水量，成孔深度一般應比試驗深度大50cm，對孔壁穩定性差的或有縮孔的土層，宜采用泥漿護壁，成孔后試驗應盡快進(jìn)行，盡可能縮短間隔時(shí)間，一般不宜超過(guò)15min。

　　現場(chǎng)試驗步驟如下：

　　1．先向水箱注滿(mǎn)蒸餾水或干凈的冷開(kāi)水，然后將旁壓器豎立于地面，打開(kāi)水箱至測管和輔管管路上的所有閥門(mén)，并按逆時(shí)針?lè )较驍Q松調壓閥，向水箱稍加壓力，加快注水速度，同時(shí)不停地拍打尼龍管束和搖晃旁壓器，以便排除旁壓器和管中滯留的氣泡，當測管內的水位達到或稍高于零位時(shí)，關(guān)閉注水閥和測量腔注水閥，終止注水。

　　2．將旁壓器垂直舉起，使測量腔中點(diǎn)與測管零刻度齊平，把水位調至零位，并立即關(guān)閉測管閥和輔管閥，然后將旁壓器放入鉆孔預定測試深度。

　　3．打開(kāi)測管閥和輔管閥，此時(shí)旁壓器內產(chǎn)生靜水壓力Pw，系旁壓器測量腔中點(diǎn)至測管水面間產(chǎn)生的水柱壓力，該壓力實(shí)際上為第一級壓力。

　　4．順時(shí)針?lè )较蛐�轉調壓閥，調至所加壓力Pm，逐級加壓并按規定時(shí)間順序測記測管水位下降值Sm。當測管水位下降值接近最大允許值或壓力加至儀器最大額定值，應終止試驗，《巖土工程勘察規范》（GB50021-94）規定，當量測腔擴張體積相當于其固有體積時(shí)可終止試驗。

　　參考文獻：

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　　作者簡(jiǎn)介：周土瑤（1971－），男，浙江磐安人，磐安縣公路管理段工程師，研究方向：公路與橋梁工程設計、監理、施工、檢測。