公路路基的施工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、進(jìn)度和車(chē)輛運(yùn)行安全，科學(xué)、合理的監(jiān)控測(cè)試方法是保證路基施工的重要措施。在路基施工中，土體壓實(shí)是一個(gè)最基本的問(wèn)題，世界各國(guó)對(duì)土體壓實(shí)質(zhì)量執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同，檢測(cè)方法也各異。各國(guó)現(xiàn)行路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)有10種以上，均是以各個(gè)國(guó)家或部門(mén)根據(jù)自己多年經(jīng)驗(yàn)累積而得的。這些壓實(shí)指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)，可歸納為兩大類(lèi)，即測(cè)試土的物理指標(biāo)和測(cè)試土的力學(xué)指標(biāo)。力學(xué)指標(biāo)是反映土的強(qiáng)度和變形的綜合指標(biāo),如地基系數(shù)K30、二次變形模量Ev2等；物理指標(biāo)是為滿(mǎn)足力學(xué)性能的輔助指標(biāo)，如壓實(shí)系數(shù)K、孔隙率n。目前我國(guó)公路路基土體壓實(shí)主要以密實(shí)度（壓實(shí)度）指標(biāo)即壓實(shí)系數(shù)K來(lái)檢測(cè)和判斷路基的壓實(shí)質(zhì)量。雖然壓實(shí)度為參數(shù)的路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有擊實(shí)試驗(yàn)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但在公路路基施工中發(fā)現(xiàn)僅僅用密實(shí)度指標(biāo)來(lái)檢測(cè)和判斷路基壓實(shí)質(zhì)量有其局限性：從土體性能方面，由于路基填土的施工方法不同，含水量的差異和擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的差別，相同密實(shí)度的土體其力學(xué)性能指標(biāo)有較大差異；從施工控制方面，對(duì)于某個(gè)路基工程，少則幾公里，多則幾十公里，不同土層，不同段落土樣變化大，增加了擊實(shí)試驗(yàn)，存在多個(gè)土的最大干容重，在回填壓實(shí)過(guò)程中，特別是在路基改建工程中，不同土容易混雜一起，造成實(shí)際回填土與擊實(shí)試樣土的最大干容重不對(duì)應(yīng)，壓實(shí)度難以控制，給工程施工增加麻煩。因此，在檢測(cè)密實(shí)度的基礎(chǔ)上，將強(qiáng)度及變形指標(biāo)作為反映路基承載力的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)外路基施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。
     目前我國(guó)鐵路行業(yè)已經(jīng)將強(qiáng)度及變形指標(biāo)作為壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)。《鐵路路基工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(TBl0414—2003)^[1]和《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(TBlOOOl一2005)新建時(shí)速160km客貨共線(xiàn)鐵路基床壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)中^[2]已把壓實(shí)系數(shù)K、孔隙率、相對(duì)密度Dr物理指標(biāo)和地基系數(shù)K30土的力學(xué)指標(biāo)配合使用。
在路基工作區(qū)內(nèi)，路基實(shí)際承受的荷載不僅有靜荷載，還有車(chē)輛行駛時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)荷載，并且以動(dòng)載荷引起的應(yīng)力為主。車(chē)輛行駛速度愈高，動(dòng)荷載產(chǎn)生的沖擊力對(duì)路基的影響更為明顯，也就是說(shuō)，路基的穩(wěn)定性和變形問(wèn)題主要是由于動(dòng)荷載引起的，所以，采用模擬車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力及動(dòng)應(yīng)變指標(biāo)作為路基的填筑質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)將更科學(xué)合理、更符合實(shí)際情況。動(dòng)態(tài)變形模量Evd自1999年秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)路基檢測(cè)中被引入，經(jīng)過(guò)幾年的試驗(yàn)研究，在Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀器、方法等方面取得了進(jìn)展。動(dòng)態(tài)變形模量檢測(cè)方法也已經(jīng)納入鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TBl0102—2004)^[3]，動(dòng)態(tài)變形模量Evd已成為《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定(上、下)》(鐵建設(shè)(2004)157號(hào))^[4]、《新建時(shí)速200—250公里客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定(上、下)》(鐵建設(shè)（2005)140號(hào))^[5]和《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)無(wú)碴軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》(鐵建設(shè)函[2005]754號(hào))^[6]中控制基床表層和過(guò)渡段路基壓實(shí)質(zhì)量的指標(biāo)之一。在這里，通過(guò)介紹動(dòng)態(tài)變形模量檢測(cè)在鐵路路基工程中的發(fā)展，探討其在公路路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用，以供公路行業(yè)參考。
1   動(dòng)態(tài)變形模量概念
動(dòng)態(tài)變形模量Evd(dynamic modulus of deformation)是指土體在一定大小的豎向沖擊力和沖擊時(shí)間作用下抵抗變形能力的參數(shù)。由彈性各項(xiàng)同性半空間體上圓形局部荷載的公式計(jì)算模量：
Evd=ω（1-μ²）dσ/s(MN/m2)^[7]                         （1-1）
式中：End—動(dòng)態(tài)變形模量(MPa)，計(jì)算至0.1MPa；
ω---沉降影響系數(shù)，對(duì)剛性載荷圓形板取0.79;
μ---土的泊松比，取值0.21
d----圓形剛性荷載板的直徑，取值300mm
σ---荷載板下最大動(dòng)應(yīng)力，它是通過(guò)在剛性基礎(chǔ)上，由最大沖擊力F＝7.07 kN；荷載脈沖沖擊時(shí)間r＝18ms時(shí)標(biāo)定得到的，即σ＝O.1MPa
s----實(shí)測(cè)荷載板下沉幅值mm
Evd=0.79*（1-0.21²）*2rσ/s=1.5 rσ/s=22.5/s(MN/m2)    (1-2)
      r-----圓形剛性荷載板半徑，取值150（mm）
2    Evd動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)及特點(diǎn)
Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)法是采用動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀來(lái)監(jiān)控檢測(cè)土體壓實(shí)指標(biāo)——動(dòng)態(tài)變形模量Evd值的試驗(yàn)方法。動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)是一種新的檢測(cè)方法，與其他傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法相比，具有以下特點(diǎn)：
　　1.用Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)方法檢測(cè)路基的動(dòng)態(tài)變形模量Evd指標(biāo)，操作簡(jiǎn)單、測(cè)試速度快，檢測(cè)一點(diǎn)只需三分鐘。所以，在施工中可以增加檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更全面、更有代表性;并且還可以隨時(shí)跟蹤檢測(cè)，真正實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)控。
　　2.該檢測(cè)方法是模擬列車(chē)高速行駛時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，與靜載試驗(yàn)相比，更能反映路基土的實(shí)際受力情況，所以這種測(cè)試方法特別適合鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)等受動(dòng)荷載作用的地基質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試。
　　3.檢測(cè)儀器體積小、重量輕(總重量不超過(guò)35公斤，單件重不超過(guò)15公斤)、安裝攜帶方便，且不需外加附屬設(shè)備。在路基的狹窄地段，如路橋過(guò)渡段、邊坡附近檢測(cè)也非常方便﹑適用。
　　4.通過(guò)在細(xì)粒土、碎石土、粗粒土、級(jí)配碎石等土類(lèi)，幾百組與靜載測(cè)試的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在同一路段，填料相同時(shí)，兩者具有良好的相關(guān)關(guān)系。測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)字顯示且現(xiàn)場(chǎng)打印，確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確、客觀。
　　5.無(wú)核輻射及廢氣等污染，操作使用安全、環(huán)保。
3   動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀及工作原理
3.1 動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀結(jié)構(gòu)
動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀也稱(chēng)輕型落錘儀(德文縮寫(xiě)：LFG)，是用于檢測(cè)土體壓實(shí)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變形模量值的專(zhuān)用儀器，主要有落錘儀和沉陷測(cè)定儀組成。落錘儀包括：脫鉤裝置、落錘、導(dǎo)向桿、阻尼裝置、承載板等；沉陷測(cè)定儀主要包括傳感器、放大器、數(shù)據(jù)處理器、打印機(jī)和電源。見(jiàn)圖21.3.1

3.2  動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的工作原理
動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀是采用一定質(zhì)量的落錘，從一定高度自由落下，通過(guò)阻尼裝置、承載板，對(duì)路基產(chǎn)生瞬間的沖擊，使路基產(chǎn)生沉陷。也就是采用一定質(zhì)量的落錘，從一定高度自由落下，模擬列車(chē)運(yùn)行時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)荷載效應(yīng)沖擊路基，在沖刷能相同的條件下，測(cè)試路基的垂直變形值，以此計(jì)算路基的動(dòng)態(tài)變形模量Evd指標(biāo)。根據(jù)公式（1-2）計(jì)算的動(dòng)態(tài)變形模量值即代表被測(cè)點(diǎn)的承載力。從理論上講，路基碾壓越密實(shí)，沉陷值越小，路基的動(dòng)態(tài)變形模量Evd值越高;反之，路基的Evd值越低。

1. 動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀技術(shù)參數(shù)的確定

公式（1-1）中動(dòng)應(yīng)力（沖擊力）σ是由落錘的落高和阻尼裝置控制，它的大小及延時(shí)時(shí)間要符合列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的沖擊力，“暫規(guī)”中規(guī)定，路基最大設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力為0.1MPa。動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的測(cè)試深度，即落錘自由下落對(duì)路基產(chǎn)生的沖擊影響深度，也是該測(cè)試儀的主要技術(shù)指標(biāo)和研究?jī)?nèi)容之一。落錘的質(zhì)量和落高是決定沖擊影響深度的主要因素，落高一定時(shí)，落錘越重，影響土體的深度越深，反之則越淺。但對(duì)于便攜式測(cè)試儀來(lái)說(shuō)，落錘太重，不便于攜帶。所以在研制時(shí)，采用直徑為300mm的承載板，10kg的落錘。落錘從一定高度自由落下，通過(guò)阻尼裝置、承載板對(duì)路基產(chǎn)生沖擊，再通過(guò)在土體中不同深度處分層埋設(shè)壓力傳感器的試驗(yàn)方法，測(cè)試沿土層深度方向錘擊能量衰減的程度，來(lái)確定沖擊影響深度。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，錘擊能量的大部分(約70%)消耗在40cm厚的土層內(nèi)。因此可以得出落錘沖擊路基的影響深度為40～50cm，滿(mǎn)足路基施工中每層填土碾壓后30cm的分層檢測(cè)要求。
　　用動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀檢測(cè)路基的承載力，與動(dòng)力觸探法檢測(cè)路基的承載力相比，它們的相似之處在于：它們都是采用一定質(zhì)量的落錘，以一定高度自由落下。但兩者的檢測(cè)原理和檢測(cè)方法完全不同：動(dòng)力觸探設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，檢測(cè)速度快，但影響檢測(cè)結(jié)果的因素較多，如探桿側(cè)壁摩擦阻力的影響、地下水的影響、探桿的連接剛度等，是一種較為粗略的定性方法;而動(dòng)態(tài)變形模量的檢測(cè)方法是采用電子技術(shù)獲得路基填筑信息或數(shù)據(jù)的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法，可直接測(cè)得路基在動(dòng)荷載作用下所發(fā)生的力和變形的參數(shù)，即動(dòng)態(tài)變形模量。
4    動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試驗(yàn)儀的主要技術(shù)性能參數(shù)及適用范圍^[8]　　

1.測(cè)試范圍滿(mǎn)足:10MPa＜Evd＜225MPa;                             
2.測(cè)試深度范圍:400～500mm;
　   3.測(cè)試面最大坡度:5%;
　   4.總重:35kg,落錘重:10kg;
　　 5.最大沖擊力:7.07kN;沖擊持續(xù)時(shí)間:18±2ms
　　 6.承載板直徑:300mm;厚度:20mm;
　　 7.沉陷測(cè)試范圍:（0.1～2.0）mm±0.05mm
　　 8.環(huán)境溫度范圍:0～50℃;
9.電源：4節(jié)1.2V，700mAh鎳鎘電池或12V汽車(chē)電力供電