公路工程路基动态回弹模量现场测试规程DB34／T 3704-2020.pdf

ICS 93.080.01 P 11 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 37042020 公路工程路基动态回弹模量现场测试规程 Field Test Methods of Subgrade Dynamic Resilient Modulus for Highway Engineering 文稿版次选择 2020-11-27发布 2020-12-27实施安徽省市场监督管理局 发布 DB34/T 37042020 I 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件提出单位：安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司。本文件归口单位：安徽省交通运输厅。本文件起草单位：安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司、安徽省交通控股集团有限公司、武汉理工大学、安徽省交通建设工程质量监督局、安徽省路桥工程集团有限责任公司、安徽省公路桥梁工程有限公司、安徽省路港工程有限责任公司、安徽省高等级公路工程监理有限公司、北京铁建飞鸿仪器有限公司、阜阳市科信交通工程试验检测有限公司、武汉二航路桥特种工程有限责任公司、安徽开源路桥有限责任公司。本文件主要起草人：杨晓明、孙狂飙、沈国栋、王建立、束冬林、方明镜、王文炳、马贤贵、王亮、程华才、朱慈祥、吕韶全、胡彬、李占甫、王少锋、何玉柒、刘倩倩、查庆、李炎飞、徐朝晖、蒲阳、兰艳军、吴金方、姚瑞通、王斌斌、汪国庆、常乃坤、徐志勇、杨雷、申婧、张新志、刘昂。DB34/T 37042020 1 公路工程路基动态回弹模量现场测试规程 1 范围 本文件规定了公路工程路基动态回弹模量现场测试的适用范围、规范性引用性文件、术语和定义、符号、基本规定、仪器设备、现场检测技术及检测数据处理与结果判定。本文件适用于公路工程最大粒径不大于 150 mm 的填土、土石混填以及填石路基（台背）的分层压实质量检测与评定，也可用于设计指标的验证和路基分层承载能力的参考评价。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。GB/T 12897 国家一、二等水准测量规范 GB 50026 工程测量规范 JTG 3450-2019 公路路基路面现场测试规程 JTG/T 3610 公路路基施工技术规范 JTG D30 公路路基设计规范 JTG D50 公路沥青路面设计规范 JTG E40 公路土工试验规程 JTG F80/1-2017 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程 TB 10102 铁路工程土工试验规程 3 术语和定义 GB/T 12897、GB 50026、JTG D30、JTG E40、JTG D50、JTG F80/1、JTG 3450、JTG/T 3610、TB 10102 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 路基动态回弹模量 Subgrade Dynamic Resilient Modulus 在公路路基现场动态荷载作用下，路基填料压实表面的冲击荷载峰值与相应的动态回弹变形的比值(MPa)。3.2 动应力影响深度 Influence Depth by Dynamic Stress 动荷载在土体中沿深度方向衰减至初始最大应力的 20时对应的影响深度。DB34/T 37042020 2 3.3 填石路基 Rock-Fill Subgrade 用最大粒径 40 mm 150 mm 且含量超过总质量 70的石料填筑的路基。3.4 土石混填路基 Soil-Rock Mixed Subgrade 用最大粒径 40 mm 150 mm 且含量占总质量 3070的土石混合材料填筑的路基。3.5 填土路基 Soil Subgrade 用最大粒径 40 mm 且含量超过总质量 70的土质材料填筑的路基。4 符号 下列符号适用于本文件。Ed 路基动态回弹模量，MPa；Ei 第 i 压实遍数下的路基动态回弹模量平均值，MPa；Es 路基动态回弹模量控制标准值，MPa；路基动态回弹模量平均值，MPa；E 路基动态回弹模量代表值，MPa；路基填料的最大粒径，mm。5 基本规定 5.1 采用本文件测试路基动态回弹模量评定路基压实质量，应结合项目所在区域地形地貌、水文地质、工程地质、公路等级、填料材质、施工机械组合、碾压工艺等具体情况，选择代表性路段，通过试验段工程，对路基动态回弹模量与常规压实质量验收指标进行相关性比对试验，确定施工过程质量控制参数和施工质量评定标准。5.2 利用本文件测试原理设计出的其他类型公路路基动态回弹模量测试仪，应对路基填料适用粒径和动应力影响深度进行验证，满足相关要求后，方可应用。6 仪器设备 6.1 测试系统 6.1.1 公路工程路基动态回弹模量测试系统由加载装置、承载板、显示端三部分组成，见图 1。6.1.2 加载装置主要由落锤、挂（脱）钩装置、导向杆、阻尼装置构成。6.1.3 承载板为圆形钢板，上设有电控盒，内部装有力和位移传感器、数据采集器、数据处理器和无线传输模块，其中传感器必须牢固紧密地安装在荷载板的中心位置上。6.1.4 显示端可选用移动显示终端或打印机等。DB34/T 37042020 3 图中：1 承载板底盘；2 无线路由器；3 传感器；4 电控盒；5 电源开关；6 充电插口；7 弹簧阻尼装置；8 锁紧螺母；9 落锤；10 落锤安全锁；11 落锤提手，12 落锤滑动导向轴承；13 导向杆；14 挂（脱）钩装置；15 定位销；16 提手。图1 公路工程路基动态回弹模量测试仪示意图 6.2 测试原理 6.2.1 利用一定质量的落锤，由一定高度自由落下，通过弹簧阻尼装置和一定面积的承载板对路基施加一定大小和作用时间的动应力，进而引起路基表面产生动态弯沉。6.2.2 通过采集最大冲击荷载与相应的回弹变形，计算得到路基动态回弹模量。6.3 技术要求 6.3.1 公路工程路基动态回弹模量测试系统主要技术要求见表 1。表1 主要技术要求 设备类型 DEM300 DEM450 加载装置 落锤质量(kg)10.00.02 12.00.02 落高(mm)100730 100730 最大冲击荷载(N)707070.7 10490104.9 脉冲荷载持续时间(ms)182 162 荷载脉冲形状 半正弦波 半正弦波 测试有效深度(mm)400450 400500 DB34/T 37042020 4 表 1（续）设备类型 DEM300 DEM450 承载板 直径(mm)3000.50 4500.75 厚度(mm)200.20 150.15 表面粗糙度(m)6.3 6.3 适用粒径(mm)75 150 变形测量范围(mm)（0.12.0）0.04（0.12.0）0.04 6.4 检定/校准 6.4.1 公路工程路基动态回弹模量测试仪的检定/校准应符合下列规定：a)启用前；b)每年应至少检定/校准一次；c)遭受严重撞击或其他损害修理后应进行检定/校准。6.4.2 对于加载装置最大冲击荷载、脉冲荷载持续时间、位移传感器回弹变形等参数宜采用检定/校准的方式进行量值溯源。6.4.3 公路工程路基动态回弹模量测试仪在正式使用前，须对检定/校准证书进行确认，且在有效周期内。6.5 保养与运输 6.5.1 仪器应进行定期的清洁保养。清洁过程中，承载板与加载装置切勿用水或具有腐蚀性的试剂清洗或擦拭。6.5.2 加载装置的导向滑杠应定期（每 3个月）用洁净的棉布擦拭干净。6.5.3 当长期不用时，公路工程路基动态回弹模量测试仪应定期（每 3 个月）充电保养一次。6.5.4 在试验结束后或运输前，应检查各部件电源关闭情况，确认关闭后，将加载装置、承载板、显示端等放入运输箱内，并将各部件锁紧、盖好箱盖，应置于干燥阴凉处。7 现场检测技术 7.1 一般规定 7.1.1 试验场地及环境条件还应符合下列规定：a)测试面应干燥、平整、无坑洞及松散填料，表面宜呈板结状态。b)试验时测试面应远离振动。7.1.2 采用路基动态回弹模量测试仪检测路基回弹模量时，应收集下列资料：a)工程名称、设计单位、施工单位、检测里程桩号、检测部位、填筑压实层次。b)路基填料类型、填料最大粒径、填料最大干密度、最佳含水率、填料级配组成、填料松铺与压实厚度、路基压实方式。c)填筑压实层设计回弹模量、CBR 值。7.1.3 路基动态回弹模量检测宜在路基每层施工碾压成型完毕后当日内完成。7.1.4 用于路基填料压实过程质量检测时，分层检测厚度不宜超过 40 cm。7.2 检测频率 7.2.1 公路工程路基动态回弹模量检测频率见表 2。DB34/T 37042020 5 表2 公路工程路基动态回弹模量检测频率 公路等级（工程部位）检测频率 高速、一级公路 每车道每 50 m 每压实层不少于 1 处，每作业段每压实层不少于 6 处 二级公路 每车道每 100 m 每压实层不少于 1 处，每作业段每压实层不少于 6 处 三级、四级公路 每车道每 100 m 每压实层不少于 1 处，每作业段每压实层不少于 6 处 台背 每压实层单侧不少于 6 处 7.3 比对试验 7.3.1 在路基常规试验段施工过程中，开展路基动态回弹模量现场比对试验工作。针对填土路基，应建立路基填筑层压实度与路基动态回弹模量的相关关系。针对土石混填或填石路基，应建立路基填筑层沉降差或孔隙率与路基动态回弹模量的相关关系。7.3.2 按照 JTG 3450-2019 中附录 C 建立相关关系，采用“对应性原则”确定相应填筑层的路基压实质量过程控制的路基动态回弹模量控制标准。7.3.3 现场试验段比对试验具体步骤见附录 A。7.4 测试步骤 7.4.1 确定路段检测单元。在现场路基填料和施工工艺保持不变的条件下，检测单元可为一个路基压实作业段，或按相关规范的规定选取一定长度的路基压实路段，根据表 2 确定测点数。7.4.2 按照 JTG 3450 规定的选点方法确定检测的位置。7.4.3 检测工作开始前，检查公路工程路基动态回弹模量测试仪电源状况，调试仪器设备，确认其完好状态，并根据测试路段填料种类，设置相应的检测参数。根据附录 B 填写相关记录。7.4.4 在测点处应用毛刷清扫测试面，必要时可用少量标准砂整平测试面。7.4.5 将承载板放置在平整好的测试面上，安装导向杆并保持垂直。7.4.6 将落锤提升至挂（脱）钩装置上挂住，然后打开脱钩装置，使落锤自由落下，当落锤弹回后迅速提升至挂（脱）钩装置上并挂住，按此操作进行 3 次预冲击。7.4.7 正式测试时按上述 7.4.6 的操作方法进行 3 次冲击测试，并自动采集最大冲击力和回弹变形值。测试时应注意避免荷载板与导向杆接触位置处的移动或跳跃。7.4.8 测试过程中，若因接触点跳动等因素导致测试数据中出现异常时（如最大冲击荷载或回弹变形示值明显异常），应重新测试或另选测点。7.4.9 当路基填料、含水率、压实层厚度或施工工艺等要素发生明显变化，应重新开展比对试验。8 检测数据处理与结果判定 8.1 路基动态回弹模量应按代表值和单个合格值的允许偏差分层评定。8.1.1 路基动态回弹模量计算公式（1）如下：.(1)式中：路基动态回弹模量，MPa；DB34/T 37042020 6 承载板压力，N；承载板直径，mm；路基材料泊松比，根据 JTG D50 的规定取用。当无规定时，参照 JTG 3450 的规定，非粘性填料可取 0.30，高粘性填料取 0.50。一般可取 0.35 或 0.40；承载板中心处的回弹变形，mm。8.1.2 路基动态回弹模量代表值计算公式（2）如下：.(2)式中：路基动态回弹模量控制标准值，MPa；路基动态回弹模量平均值，MPa；路基动态回弹模量代表值，MPa；路基动态回弹模量标准差，MPa;检测数量；分布表中随测点数和保证率 而变化的系数，查附录C；保证率，按照 JTG F80/1-2017 中附录B 的规定，高速公路、一级公路取 0.95,其他公路取 0.90。8.1.3 当，且单点路基动态回弹模量全部大于或等于 的 95时，评定路段的路基动态回弹模量合格率为 100；当，且单点路基动态回弹模量全部大于或等于 的 85且小于 95时，按测点数计算合格率。8.1.4 当 或某一单点路基动态回弹模量小于 的 85时，该评定路段路基动态回弹模量为不合格，相应分项工程为不合格。8.2 当路基施工作业段落较短时，分层路基动态回弹模量值点点应全部符合要求，且样本数不少于 6个。8.3 路基动态回弹模量检测结果准确到 0.1 MPa。DB34/T 37042020 7 A A 附 录 A（规范性附录）路基动态回弹模量与常规压实质量验收指标的比对试验 A.1 基本要求 A.1.1 选取试验段长度可根据现场需要确认，一般不宜小于 200 m。试验过程中，应按路基不同压实度分区、不同填料种类开展比对试验，建立路基动态回弹模量与常规压实质量验收指标的相关关系式。比对过程应详细记录，分析结果报告作为现场路基填料压实质量的检测标准依据。A.1.2 不同类型路基的推荐比对参数为：a)对于填土路基，宜选取的比对参数为压实度。b)对于土石混填、填石路基，宜选取的比对参数为沉降差。A.2 比对试验步骤 如下：步骤 1：初压完成后，沿路基纵向每隔 40 m（填土路基）或 20 m（土石混填、填石路基）作为一个检测断面，每个检测断面沿横断面方向每隔 5 m10 m 均匀布设检测点位，并做好标识。步骤 2：从复压开始，随碾压遍数采集不少于 3 次数据。步骤 3：对于填土路基，在每次碾压工序完毕后，依次在标识位置处检测填筑压实层路基动态回弹模量、压实度；对于土石混填、填石路基，在每次碾压工序完毕后，依次检测填筑压实层路基动态回弹模量、沉降差。步骤 4：再次碾压完毕后，应重新检查标识位置。对于填土路基，检测位置应重新标识，与原标识位置间距不宜小于 3 m；对于土石混填、填石路基，标识位置宜保持不变。步骤 5：确认标识位置后，按照步骤 3 开展试验，至完成全部的碾压遍数和检测数据采集，比对试验结束。A.3 比对试验结果分析 如下：步骤 1：分别计算不同碾压遍数下路基动态回弹模量、沉降差或孔隙率（土石混填、填石路基）/压实度（填土路基）。若选取的比对参数为沉降差，则在沉降差满足规定要求的工序条件下，孔隙率指标也应满足规定要求，如不满足，则应选择孔隙率作为土石混填、填石路基的比对参数重新进行比对试验。步骤2：将超出 的路基动态回弹模量特异值舍弃，重新计算路基动态回弹模量平均值，进行比对关系分析。步骤 3：用数理统计的回归分析方法建立不同碾压遍数下路基动态回弹模量与沉降差或孔隙率（土石混填、填石路基）/压实度（填土路基）的关系曲线，得出相关关系方程。对于填土路基，相关系数 R 不应小于 0.95，对于土石混填、填石路基，相关系数 R 不应低于 0.90。DB34/T 37042020 8 步骤 4：通过相关关系方程，计算满足沉降差（土石混填、填石路基）/压实度（填土路基）指标对应的路基动态回弹模量标准值（不得低于回弹模量设计值）。步骤 5：对于土石混填路基，应检验复核满足沉降差要求下的压实度指标。对于填石路基，应检验复核满足沉降差要求下的孔隙率指标。若压实度或孔隙率指标满足规范要求，则计算出的路基动态回弹模量标准值，报主管单位确认批复，作为后续路基压实质量控制标准。若压实度或孔隙率指标不满足规范要求，则需要继续碾压采集检测数据，直至满足规范要求，计算对应沉降差下的路基动态回弹模量标准值。A.4 针对填土路基和土石混填、填石路基，开展路基动态回弹模量与常规压实质量验收指标的比对试验流程，分别见图A.1、图A.2 和图A.3。图A.1 填土路基现场比对试验流程 DB34/T 37042020 9 图A.2 土石混填路基现场比对试验流程 DB34/T 37042020 10 选取试验段初压第1次复压 h1E1沉降差动态回弹模量E2h2En-1Enhn-1hn第2次复压第n-1次复压终压建立E与h关系图确定动态回弹模量标准值Esh0高程h1=h1-h0h2=h2-h1hn=hn-hn-1孔隙率n是否满足要求？是否h满足规范要求孔隙率nn 图A.3 填石路基现场比对试验流程 DB34/T 37042020 11 B B 附 录 B（资料性附录）路基动态回弹模量试验检测记录表和报告 原始记录表格受控编号*表B.1 路基动态回弹模量试验检测记录表 检测单位名称：记录编号：第 页，共 页 工程名称 任务编号 工程部位/用途 段落桩号 段落描述 样品编号 检测依据 检测条件 判定依据 检测日期 主要仪器设备及编号 结构层次 填料最大粒径（mm）填料类型 路基动态回弹模量控制 标准值（MPa）序号 检测桩号 检测位置 回弹变形量（mm）冲击荷载（N）路基动态回弹模量（MPa）单个值 平均值 备注：检测：复核：日期：年 月 日 DB34/T 37042020 12 表格受控编号*表B.2 路基动态回弹模量试验检测报告 检测单位名称：记录编号：第 页，共 页 委托单位 委托编号 工程名称 段落桩号 工程部位/用途 检测依据 段落描述 判定依据 主要仪器设备及编号 结构层次 填料最大粒径（mm）填料类型 路基动态回弹模量控制 标准值（MPa）序号 检测桩号 检测位置 路基动态回弹模量（MPa）结果判定 平均值（MPa）标准差（MPa）代表值（MPa）检测数量 合格数量 合格率（）检测结论：备注：检测：复核：日期：年 月 日 DB34/T 37042020 13 表格受控编号*表B.3 路基压实指标相关性比对试验报告 检测单位名称：记录编号：第 页，共 页 工程名称 任务编号 工程部位/用途 段落桩号 段落描述 样品编号 检测依据 检测条件 判定依据 检测日期 主要仪器设备及编号 结构层次 填料最大粒径（mm）填料类型 常规压实质量 验收指标 碾压遍数 常规压实质量验收指标 平均值 路基动态回弹模量 平均值 回归方程 相关系数 R 相关关系图：常规质量压实质量验收指标规定值 路基动态回弹模量控制标准值 备注：检测：复核：日期：年 月 日 DB34/T 37042020 14 C C 附 录 C（资料性附录）t/N 分布表 表C.1 测点数 N 保证率 测点数N 保证率 95 90 95 90 2 4.465 2.176 21 0.376 0289 3 1.686 1.089 22 0.367 0.282 4 1.177 0.819 23 0.358 0.275 5 0.953 0.686 24 0.350 0.269 6 0.823 0.603 25 0.342 0.264 7 0.734 0.544 26 0.335 0.258 8 0.670 0.500 27 0.328 0.53 9 0.620 0.466 28 0.322 0.248 10 0.580 0.437 29 0.316 0.244 11 0.546 0.414 30 0.310 0.239 12 0.518 0.393 40 0.266 0.206 13 0.494 0.376 50 0.237 0.184 14 0.473 0.361 60 0.216 0.167 15 0.455 0.347 70 0.199 0.155 16 0.438 0.335 80 0.186 0.145 17 0.423 0.324 90 0.175 0.136 18 0.410 0.314 100 0.166 0.129 19 0.398 0.305 20 0.387 0.297 _