路基施工质量均匀性综合评价法

路基施工质量均匀性综合评价法

邵虎

邵虎

安徽交控集团济祁高速永城至利辛安徽段项目办公室

摘要：随着我国经济的不断发展，城市建设的步伐也在逐渐加快，所以公路建设工程越来越多，道路建设进入黄金时期。对于一个城市甚至一个国家而言，道路的建设是十分重要的，公路建设的好，交通便利，便会促进这个城市的贸易往来更加频繁和经济快速发展。而且公路的质量还直接影响到市民的出行安全，所以公路的质量一定要合格，本文就主要阐述此方面的问题。

关键词：路基；施工质量；综合性评价法

前言

路基是一条公路建设最核心的环节，它的质量好坏直接影响整条公路的最终效果。所以说路基这个基础一定要打好，不能出现任何问题。本文就主要介绍了路基施工质量的综合评价，阐述了路基在我国的重要性和发展现状，还建立模型来具体介绍路基的综合评价方法。目前，路基的质量问题已经成为制约道路建设的重大障碍了，所以这个问题的解决迫在眉睫。希望这篇文章能够引起更多人对路基建设的重视，也希望读者对这方面的工作能有一个更加深入的了解。

1.路基施工的概述

1.1路基施工的重要性

保证路面稳定的基本条件是路基的强度的稳定性，一条公路如果没有坚固、稳定的路基，就没有稳固的路面。高速公路的早期破坏，除受面层和基层因素影响之外，路基施工质量也已成为重要诱因之一。路基施工质量主要与施工设备、施工工艺及路基填筑材料等密切相关。评价路基整体施工质量，可以在先满足单点回弹模量要求的前提下，通过评价路基回弹模量的均匀性来直接反映。原因是传统的弯沉或承载板法单点评价路基强度，不能满足对路基整体施工质量评价的要求，而路基回弹模量是表征路基强度的重要指标，所以选用这个方法比较合适。它流程也比较简单，先计算出不同位置处路基材料的回弹模量，然后根据得到的数据计算出路基强度的均匀性，最后得出路基施工质量的均匀性。此过程操作简单比较容易实现，只要确保一开始得到的数据时准确的就行。

1.2路基质量评价的现状

近年来，伴随着城市建设快速发展我国公路事业也发展迅速，公路施工质量成为公路建设的当务之重，而路基施工质量是公路质量的基础，关乎整个公路使用寿命的长短，但由于我们国家的特殊国情和各方面技术的限制，我国大规模开展公路建设起步比较晚，路基质量的监测和评价方法仍处在一个需要进一步完善的阶段。因此，如何建立一套高效可靠的路基施工质量均匀性检测及评价方法已成为当前众多学者争相研究的热点。目前，国内专家学者已在路基施工质量均匀性检测方面进行了许多有意义的探索。如发明了落锤式弯沉仪（PFWD），并成功在道路施工质量控制和检测方面进行了应用，举得了很大的成功，专家学者也陆续写了很多关于这个技术的文献；后来，又有人在此技术的基础上将统计学的一些内容加入了进去，将统计学中的一致性统计量引入到路基施工质量检测当中。正是由于这些统计量的引入，使得路基质量检测的方法更加科学可靠。但从严格意义上讲，这些技术也是有很大的缺陷的，它的重点主要为路基施工质量均匀性检测中所涉及的仪器应用及检测方法方面，而没有对路基施工质量的均匀性做出总体评价。事实上，如果能有方法对路基施工质量的实际情况做出客观可靠的总体评价，这将为整个公路监管部门的监管工作带来极大的便利，使其决策更加科学可靠，从而也能大大提高整个公路检测和管理的水平。所以我们当前最重要的任务就是找出科学可靠地路基质量评价方法，更好地服务于实际应用。

1.3路基施工的评价方法

按照前文叙述的流程，在评价某一区域路基施工质量时，需对该区域进行大规模、高密度的材料模量量测，我们目前比较常用的方法就是采用便携式落锤弯沉仪（PFWD）进行路基区域内的弯沉值采集工作，再通过专用软件根据弯沉值反算路基各测点的模量。因为此操作要求测量手段具有快速、高效和无破损等特点，只有这个方法可以满足。具体方法如下：将提前选好的800m路基施工区段划分为三个车道，在在道路纵断面上间隔20m、道路横断面车道中点位置处，利用PFWD量测各点弯沉，最终在全区段可获得120测点弯沉数据。然后根据得到的数据进行分析评价，确定路基质量是否合格。

2.建立模型来说明

2.1建立模型

由于路基所处地地质的复杂性，模量函数不可能恒为某常数，而可能是其他的函数形式，而且我们得到的数据也都推算出来的，与实际数据相比也肯定会有所差距。所以我们在实际操作中一般采用如下的测量方式，即先网格化所要测量的路基，然后测量出各网格点的模量值，最后将上述数据前文提到的映射机制映射做一拓扑变换，并利用变换后的数据来反拟出表达式。考虑到实测中测量误差的存在，可设模型为：y1=f（X1）+ε1，y2=f（X2）+ε2，yN=f（XN）+εN，Xi=（X1i，X2i）表示各测量点为转化后的坐标值；εi为测量误差项；yi表示相应点处的模量测量值，由于在工程实际测量中影响测量值的因素繁多，所以测量起来就十分复杂和困难，因此一般都假设其服从正态分布N（0，σ2），且cov（ei，ej）=0，i≠j，即各项测量值相互独立。这样最终得出的结论就会比较可靠，对路基均匀性的评价也更加科学，这种方法发展到现在已经在实践中得到广泛应用。以上所说的是我们在实际中常用的方法。为了便于理解我们可以将其简化来建立模型，这里主要来举例说明路基质量均匀性的评价方法，假设在实际生产中，公路路基上的每一点都对应一唯一模量值Y，因此可以在路基的点P与模量Y间建立一个相应的函数Y=f（P）。但是这个函数中的P表示的实际上是一曲面上的点，如果直接采用它所处的空间坐标，则会给后续数据处理带来极大的不便。因此为了处理的方便，我们在实际操作或者设计图纸的时候还应对其进行拓扑变换。即先利用许多横向垂直于路基边缘线，纵向平行边缘线的曲线将路基划成许多网络，然后再将其网格点一一映射到一个直角坐标系中（路基其他点也遵循同样映射机制）。这样把原有数据都转化到直角坐标系中区计算就会比较简单，将出现的误差也会减少很多。此时有：y=f（x1，x2），考虑到短期时间内施工队施工的连续性，可以假设一个关于二元组（x1，x2）的光滑正函数。此时若f（x1，x2）≡c，则可以认为路基质量是完全均匀的。

2.2模型求解

在实际应用中薄片是具有很多复杂的特点，使得它适合作为路基模量曲面形状分析的工具。首先，薄片样条通常附加一个线性项，而求解之后所得到相应线性项恰好对应标志点之间变换的仿射成分。因此，薄片样条能够描述标志点分布的形状特征，具有仿射不变性。其次，薄片样条实质上是二次谐波方程的一个解。因此它是非常平滑的二次曲面，能够提供平滑的高维空间多变量的插值或拟合结果。另外，薄片样条使得积分挠度范数最小化，由此可以定义两个不同测量点集之间变形的能量，以此作为两者形状差异的度量。由统计学知识可知，当采用薄片样条时f（X）=1N∑Nj=1cjG（X-Xj）+d0+d1x2+d2x2，G（X）=（x21+x22）ln（x21+x2），最终的结论就会比较可靠。

2.3模型的评价及验证

在实际应用中，我们只能使用测量出来的数据，它是由一定误差的。因为我们事先无法知道路基模量曲面的真实表达形式，所以在进行评价之前，必须先利用曲面拟合方法，拟合出路基模量曲面，然后再利用伪方差-均值综合评价模型对拟合曲面做出评价。我们实际中常用的也是现在比较发达的评价方法就是蒙特卡罗法，对整个评价过程进行随机模拟，以验证这一评价过程的可靠性。

结语

相较于采用测量数据直接进行评价的方法，本文所介绍的先拟合后评价的方法更能反映路基施工质量的实际情况。也更加受到施工人员的欢迎，通过模拟验证和工程实践表明，伪方差-均值综合评价法能对路基施工质量的实际状况进行有效评价，指导路基施工。这一方法的应用，有效地弥补了我国公路建设起步晚的缺陷，逐渐与世界先进水平接轨，使其得到快速的发展。本文就主要对路基施工质量的均匀性进行了详细阐述，希望能对其发展有所帮助。

参考文献：

[1]李跃军.路基施工质量均匀性综合评价法，公路交通科技，2013.

[2]陈涛，高速公路路基施工质量均匀性评价分析，北方交通，2014.