高速公路路基检测平板载荷试验研究

引言

在高速公路的建设和维护过程中，路基的质量检测是确保道路安全和稳定性的关键环节。平板载荷试验作为一种高效的路基检测手段，能够准确评估路基的承载能力和弹性模量。该试验通过模拟车辆载荷，提供了一种直观、实用的方法来评估路基材料的反应和性能。随着高速公路建设的迅速发展，平板载荷试验在路基检测中的应用变得尤为重要 [1]。本文旨在深入探究平板载荷试验的技术原理、操作方法及其在高速公路路基检测中的应用，以期为高速公路的安全运营和维护提供理论支持和实践指导。

1 平板载荷试验原理及应用特征

平板载荷试验是一种用于评估道路路基和路面结构承载能力的实验方法，其基本原理是通过对路面施加已知的静态载荷，测量路面的变形响应，从而评估路基的强度和变形特性 [2]。这种试验方法在公路工程中应用广泛，尤其是在高速公路路基检测中，因为它能直观、有效地模拟车辆对路面的压力影响。

1.1 试验技术原理

平板载荷试验主要包括使用一定直径的刚性圆形平板对路面施加垂直压力，通过测量不同压力下路面的垂直变形（沉降或弹性回弹），从而计算路面结构的承载能力。试验中，载荷的施加通常是逐渐增加的，以便精确记录不同载荷水平下的路面响应。路面变形的测量通常采用精密的位移传感器或沉降测量仪器进行。

1.2 应用特征

平板载荷试验的一个主要特点是它能够提供关于路基材料变形模量的直接信息。变形模量是衡量路基材料抵抗变形能力的重要参数，对于设计和评估路基结构至关重要。此外，平板载荷试验还能估算比例界限压力和极限压力，这两个参数分别代表路基在不产生永久变形和发生破坏时所能承受的最大压力。这些数据对于确定路面设计厚度和预测路面寿命具有重要价值。

此外，平板载荷试验在实际应用中还表现出一些其他特点。例如，它能够适用于各种类型的路基材料，包括土、砂石和混合材料等。试验操作相对简单，能够快速获得结果，有助于及时评估路基状态，对于道路养护和紧急修复工作尤为重要。同时，平板载荷试验也有助于识别路基潜在的弱点和不均匀性，为路基改良和加固提供依据。

2 高速公路路基检测中平板载荷试验的应用要点

2.1 试验要求

在高速公路路基检测中实施平板载荷试验，首先需遵守严格的试验要求以确保准确性和可靠性。试验前的准备是关键，包括选择具有代表性的测试地点，这些地点应在环境稳定、无杂物干扰的条件下，同时考虑地质和气象因素。安全是至关重要的，需要确保施工人员和设备的安全，避免任何可能的危险。试验过程中，严格遵循相关技术标准。此外，试验场地的清理和准备工作不可忽视，包括确保试验区域平整、干燥、无杂物。在进行试验时，要使用经过校准的设备，以确保数据的准确性。对于试验数据的记录和处理，必须精确无误，以便于后续的分析和评估。最后，试验结束后，应对试验区域进行适当的恢复工作，以保护环境和避免对后续施工造成干扰。

2.2 试验设备选择

首先，承压板的选择，需要有足够的刚性和适宜的直径，以确保能夠模拟实际路面受载的情况；同时，承压板的材质和强度也需满足特定标准，以抵抗试验过程中的应力。加荷系统，通常为液压或机械式，需能平稳、连续地施加和调整压力，这对于模拟不同交通载荷并准确记录路面的响应至关重要。反力系统，如重型车辆或固定装置，应提供足够且稳定的反作用力，以确保试验的准确性。观测系统方面，精密的位移传感器或沉降测量仪器是必需的，它们能够精确记录载荷下的变形数据，这些数据对于后续分析路基承载能力和弹性模量等关键参数至关重要。此外，试验设备应易于携带和安装，尤其在复杂的施工现场环境中。设备的维护和校准也是保证试验结果准确性的重要方面，定期校准和维护不仅延长设备使用寿命，也保证数据的准确可靠。

2.3 试验方法及步骤

平板载荷试验的目的是通过施加竖向压力来测定地基的承载力和变形沉降。试验开始前，应选择具有代表性的试验地点，并确保试验场地表面平整，如有必要，铺设中砂垫层以找平。试验设备包括液压油泵、千斤顶（作为加荷设备），承压板和沉降观测设备。在安装加荷设备时，千斤顶应对准载荷台架中间部位，而沉降观测设备则需固定到不受变形影响的位置，并对称分布。平板载荷试验主要包括以下步骤：

（1）试坑准备：试坑的宽度应控制在承压板宽度的 3 倍以上，以保持路基土层的天然状态。（2）逐级加载：通常采用单循环慢速维持荷载法或荷载逐级递增法。荷载量一般应控制在8 级以内，最大加载量应控制在设计要求的2 倍以内。（3）沉降量观测：每施加一级荷载后，应定时观测地基沉降情况，特别是在前两小时内，观测间隔需更短。（4）终止加荷条件判断：若出现如承压板周边土体两侧明显挤出、沉降突然增大等情况时，应立即停止加荷。（5）承载力特征值的确定：在加载试验完成后，进行卸载回弹试验，并通过荷载- 沉降曲线图分析确定承载力的特征值。（6）变形模量的计算：将试验测量的数据代入变形模量计算公式，得出地基的变形模量。

3 平板载荷试验注意事项

在高速公路路基检测中使用平板载荷试验时，需要特别注意以下几个要点以确保试验的规范性、精准性，以及高速公路路基检测质量的准确把握 [3] ：

（1）地质与水文分析：在路基检测的初期阶段，必须对施工区域的地质基础和水文状况进行细致分析。地质与水文分析决定了平板载荷试验设备和方法的选择。对地质基础的准确理解能够为试验检测工作的可靠性提供坚实基础。（2）检测设备的选择和调试：检测设备，包括承压板、加荷系统、反力系统和观测系统，是影响平板载荷试验效率和精准性的重要因素。因此，在实验过程中，应优先选择和严格调试这些设备。设备应与工程项目的试验检测标准和精度要求相匹配，并确保设备具有高精度。特别是在观测系统设备的应用中，应尽量使用现代高精度设备，并实现与计算机、互联网等技术的有效整合，以便快速、准确地完成数据处理。（3）实验人员的专业素养：实验人员的专业素养对平板载荷试验的成功实施具有重大影响。因此，应选择具有高专业素养的人员进行实验，并在实验中注重每个操作环节的细节控制。这不仅有助于提高平板载荷试验的效率和精度，还为高速公路路基检测和后续工作的顺利进行奠定了良好基础。

4 结语

平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用对于保障道路的安全和稳定运行具有至关重要的意义。本文探讨了平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用，包括其技术原理、操作方法以及注意事项，不仅为平板载荷试验的正确执行提供了指导，也为高速公路路基检测的准确性和有效性提供了重要保障。

参考文献：

[1] 靳泽华 . 平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用 [J]. 交通世界（上旬刊）,2022(10):43-45.

[2] 牟勇 , 朱浩 . 平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用研究 [J]. 黑龙江交通科技 ,2021,44(1):184,186.

[3] 张 璟 . 公 路 路 基 检 测 中 平 板 载 荷 试 验 的 应 用 [J]. 技 术 与 市场 ,2019,26(4):84-86.