道路桥梁路基工程的试验检测方法新探

0 引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，道路桥梁工程规模持续扩大。据交通运输部统计，截至2024 年底，全国公路总里程已突破 540 万公里，其中高速公路里程达18.4 万公里。路基工程作为道路桥梁的基础承载结构，其质量直接关系到工程的安全性与耐久性。然而，传统检测方法存在效率低、精度不足等问题，难以满足复杂地质条件下的技术需求。因此，探索新型试验检测技术对提升工程质量具有重要现实意义。

1 道路桥梁路基工程试验检测的特

1.1 多维度技术融合性

现代路基检测技术体系涵盖物理力学性能测试、材料组分分析、结构完整性评估三大维度。以动态载荷试验为例，中交第一公路勘察设计研究院有限公司在京雄高速公路（北京段）项目中，采用德国 Zorn ZFG 3000 型落锤弯沉仪，通过 10 吨级落锤装置模拟车辆荷载，结合 PCB Piezotronics 356A16 型三向加速度传感器（灵敏度 100mV/g ）与 Keyence IL-1000型激光位移计（分辨率 0.1μm) ），同步获取路基动态变形模量（Evd）与回弹模量（Er）数据。项目团队建立Evd-Er- 压实度（K）三维回归模型，将压实度检测误差率从传统灌砂法的8.3%降至2.1%，使全线120 公里路基验收一次通过率提升至99. 2‰

1.2 环境敏感性

地质条件、水文特征、气候因素对检测结果影响显著。在冻土区路基工程中，黑龙江省交通科学研究所于哈尔滨至伊春高铁（哈伊高铁）冻土区段（K150+200-K180+500），采用北京中科智创冻胀力测试仪（量程 0-500kPa，精度 ±0.5%) ）与美国 Omega 热敏电阻阵列(-50^∘C \~+150℃量程，分辨率 0.1^∘C ），构建冻土路基多场耦合监测系统。通过实时监测冻胀力与地温梯度变化，项目团队建立冻胀量 - 冻胀力 - 含水率动态预测模型，将路基冻胀病害发生率从传统方法的78% 降低至 26% ，较设计预期值减少67%。

1.3 施工工艺关联性

检测结果与压实机械参数、填料级配、分层厚度等工艺要素强相关。中铁十四局集团第三工程有限公司在云南昭通至四川乐山高速公路（昭乐高速）项目（合同段 ZL12 标）中，针对山区红黏土填料特性，采用宝马格 BW226DH-4 型振动压路机（激振力 330kN，频率28/35Hz），通过压实度 - 压实功 - 含水率三因素正交试验，建立工艺参数 - 质量指标关联模型。项目团队研发智能压实控制系统，实现压实遍数、行进速度、激振力动态调节，使路基压实度合格率从基准值89.4% 提升至98.6%，单公里检测成本降低 42% 。

2 道路桥梁路基工程试验检测方法

2.1 动态载荷试验检测技术

该技术通过落锤自由落体产生瞬时冲击荷载，利用高精度传感器阵列采集路基变形数据。技术要点包括：

设备配置：采用10 吨级落锤装置（符合ASTM D4694 标准），配备三向加速度传感器（量程 ±50g，频响 0-5kHz）与激光测距仪（精度 ±0.1mm, ），以实现冲击能量与变形响应的同步量化；

数据采集：采样频率不低于10kHz（满足动态信号频谱分析需求），单点测试时长 ⩽3 分钟（兼顾效率与数据完整性），通过时域- 频域联合分析排除环境振动干扰；

指标分析：建立动态变形模量（Evd）与压实度（K）的二次回归模型 (R²⩾0.92) ），揭示瞬态荷载下路基材料本构关系，为压实质量动态控制提供依据。

2.2 无损检测技术体系

2.2.1 探地雷达（GPR）

适用于土石混填路基空洞、夹层及含水率异常区隐蔽病害诊断，采用 1.5GHz 屏蔽天线（带宽500MHz-2GHz）实现电磁波反射探测。其技术核心在于双频耦合分层解析（高频 0-3m/ 低频3-10m）、Kirchhoff偏移成像消除绕射干扰（定位精度±5cm）及TDR介电常数-含水率-压实度多参数反演，为运营期路基质量评估提供三维可视化诊断依据。

2.2.2 地震波层析成像（MASW）

突破传统静力触探的点式破坏性局限，实现非破坏性全断面三维扫描，效率提升3-5 倍，尤其适配复杂地质地基均匀性评价。其技术核心为 SPAC 法提取瑞利波频散曲线反演剪切波速剖面，引入模拟退火 - 遗传算法优化非线性反演以抑制浅层干扰，最终构建三维波速云图精准划分均质区与软弱夹层，为地基处理提供分层参数化决策依据。

2.2.3 红外热成像检测

红外热成像检测技术可实现混凝土浇筑 24 小时内冷缝缺陷的早期预警，依托混凝土水化热动态响应特征实现无损诊断。其技术逻辑为：高精度红外热像仪（ 640×480 分辨率，NETD ⩽ 50mK）重构表面热流场并模拟内部传导路径，通过温度梯度突变（ ΔT>3^∘C /m）与等温线扭曲指数（ ≥1.2) ）精准定位冷缝，最终结合水化热 - 龄期 - 强度模型量化冷缝对结构耐久性的时效性风险。

2.3 地基承载力检测技术

2.3.1 平板载荷试验

采用直径 0.8m 刚性承压板，分级加载至设计承载力的 2 倍。该技术通过模拟实际荷载作用下的地基渐进破坏过程，建立荷载 - 沉降曲线特征点（如比例界限、极限荷载）与地基承载力的量化关系，为复合地基处理效果验证提供直接依据。

2.3.2 动力触探试验

重型动力触探（N63.5）锤击数与地基承载力呈线性相关。该技术基于锤击能量传递效率与土体抗剪强度的相关性，通过锤击数修正系数反映土体密实度、含水率及粒径级配的综合影响，适用于砂土、粉土及碎石类土的快速分层评价。

2.4 压实度检测技术

2.4.1 灌砂法优化

采用 0.3-0.6mm 标准砂，通过量砂密度标定装置控制误差 ⩽0.01g/cm³ 。该技术通过标准化砂的密实状态反演试坑体积，结合现场含水率测试修正干密度，其核心在于消除砂粒级配、灌砂筒几何尺寸及操作手法对体积测量的系统误差。

2.4.2 核子密度仪法

采用 γ 射线背散射原理，实现含水量与干密度同步检测。该技术基于康普顿散射效应与光电吸收效应的耦合作用，通过双能 γ 射线源（如 241Am-137Cs 组合）建立散射计数率与土体物质组成的非线性方程组，需定期进行标准块率定以消除仪器漂移影响。

2.5 弯沉检测技术

2.5.1 落锤弯沉仪（FWD）

采用 5 吨级落锤装置，通过 7 个压力传感器获取弯沉盆数据。该技术通过瞬态冲击荷载模拟车辆动载作用，利用弯沉盆曲率半径与路面结构刚度的反演关系，可同步评估面层、基

层及路基的协同工作性能，为旧路改造提供层位贡献率分析依据。

2.5.2 自动弯沉仪

通过贝塞尔曲线拟合弯沉 - 距离关系，实现连续动态检测。该技术采用多普勒激光测距原理，以 5km/h 检测速度实现弯沉数据的等间距采样，结合动态标定系数修正车辆振动干扰，适用于长线路基路面结构强度普查与纵向不均匀性评价。

3 道路桥梁路基工程试验检测对策

3.1 技术标准体系完善

建议修订《公路路基施工技术规范》（JTG/T 3610），增加动态载荷试验、无损检测等技术条款。该修订需结合地域气候特征（如冻土区、膨胀土区）建立差异化控制阈值，并通过动态变形模量Evd 与弯沉值的双指标联动机制，实现路基刚度与整体承载力的协同评价。

3.2 检测设备智能化升级

研发集成多传感器的智能检测车，实现数据自动采集与实时分析。该设备需融合北斗定位、5G 通信与边缘计算技术，构建" 传感器阵列- 车载工控机- 云端平台" 三级数据处理架构，支持检测数据时空关联分析与异常预警的实时推送。

3.3 全流程质量控制

建立" 检测- 反馈- 调整" 闭环管理体系：

（1）施工前：通过地质雷达预探测识别不良地质体。该环节需结合地质剖面与电磁波反射特征建立三维地质模型，为地基处理方案提供参数化决策依据。此模型可量化岩土体介电常数异常区与强度衰减带分布，为换填、注浆等处理措施提供空间定位与参数优化依据，实现不良地质体的靶向治理。

（2）施工中：采用压实度实时监测系统控制分层压实质量。该系统需集成智能压实传感器与压实质量反演算法，实现压实度、含水率与振动频率的动态联动控制。此联动机制可建立压实能量与土体密实度的非线性响应模型，通过振动频率自适应调节消除离析带，保障压实层间连续性与整体刚度均匀性。

（3）施工后：利用三维激光扫描技术进行竣工验收。该技术需通过点云数据配准与曲面重构算法，建立毫米级精度的路基数字孪生体，支持结构尺寸偏差与表面平整度的自动化评价。此数字孪生体可量化边坡坡率偏差、排水沟线性误差及台背回填不均匀沉降，为质量缺陷追溯与责任界定提供可视化证据链，支撑工程验收的标准化与透明化。

3.4 人员能力建设

推行检测人员持证上岗制度，要求具备以下资质：

（1）公路水运工程试验检测师：需建立“材料- 工艺- 标准”三角校验机制：通过击实试验与 CBR 值验证填料级配合理性，结合弯沉检测、动态模量试验量化路基承载性能，实现检测数据与施工参数的双向溯源，确保技术标准与工程实践无缝衔接。

（2）无损检测（UT/RT）Ⅱ级及以上证书：需构建“信号特征 - 缺陷类型 - 处置方案”关联图谱：利用超声波频谱分析定位夹层、脱空缺陷的几何边界，结合射线透照成像解析钢筋锈蚀、混凝土离析的微观劣化机理，为隐蔽工程缺陷修复提供靶向技术支撑。

（3）注册安全工程师资格：需建立“环境- 操作- 结构”三维风险矩阵：通过有限元模拟预判地质雷达扫描对地下管线的电磁干扰风险，结合振动波传播规律评估动态荷载试验对邻近结构物的扰动阈值，最终形成覆盖设备吊装、高空作业、辐射防护的全场景标准化安全规程。

4 结语

道路桥梁路基工程试验检测技术正朝着智能化、集成化方向发展。通过动态载荷试验、无损检测、地基承载力检测等技术的深度融合，结合智能检测设备与全流程质量管控体系，可有效提升工程质量检测水平。未来研究应聚焦于检测大数据分析、数字孪生技术应用等领域，为交通基础设施高质量发展提供技术支撑。

参考文献：

[1] 道路试验检测方法探究. 杨德忠. 黑龙江交通科技,2019(12)

[2] 道路桥梁路基工程的试验检测方法新探. 樊治佳. 居业,2020(07)

[3] 高速公路原材料及道路路基试验检测方法. 许爱霞. 居业,2022(05)

[4] 公路工程施工材料及路基试验检测方法. 赵远丽. 运输经理世界,2023(11)

[5] 公路施工中沥青混合料试验检测方法分析. 沈慧. 运输经理世界,2020(07)

[6] 道路桥梁路基工程的试验检测方法及其特征分析. 尤文龙. 建材与装饰,2017(42)

[7] 公路工程施工中的试验检测方法及要点研究. 徐焕明. 运输经理世界,2023(33)

作者简介：李磊，男（1999），籍贯：安徽六安，硕士研究生，目前职称：初级工程师研究方向：道路桥梁工程