灌砂法檢測路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)

摘要：保證路基應(yīng)有強(qiáng)度和穩(wěn)定性的最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施是路基壓實(shí)，而現(xiàn)場路基壓實(shí)的質(zhì)量通常用壓實(shí)度來衡量。路基壓實(shí)度的檢測有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗(yàn)方法，而灌砂法是路基壓實(shí)度檢測中最常用的試驗(yàn)方法，適用于現(xiàn)場測定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。文章根據(jù)路基工程中壓實(shí)度檢測的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮了影響灌砂法檢測路基壓實(shí)度精確度的各個相關(guān)因素，對如何保證灌砂法檢測路基壓實(shí)度的精度進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：灌砂法；檢測；路基；最大密度；含水量

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）16-0156-02

一、路基檢測方法概述

保證路基應(yīng)有強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一項(xiàng)最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施是路基壓實(shí)，而現(xiàn)場路基壓實(shí)的質(zhì)量通常用壓實(shí)度來衡量。路基壓實(shí)度的檢測有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗(yàn)方法，而灌砂法是路基壓實(shí)度檢測中最常用的試驗(yàn)方法，適用于現(xiàn)場測定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。灌砂法雖簡單易學(xué)，但影響測試結(jié)果的因素較多，如果掌握不好，容易引起較大誤差或錯誤。如何保證灌砂法檢測路基壓實(shí)度的精度，作者結(jié)合近幾年在幾條公路上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對這方面進(jìn)行了分析與探討。

二、土的最大干密度的確定

壓實(shí)度就是土在壓實(shí)后達(dá)到接近最大干密度的程度，施工壓實(shí)度公式：

K=ρd /ρc ×100

式中：K——測設(shè)地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（％）；

ρd——試樣的干密度（g/cm³）；

ρc——由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（g/cm³）。

試樣最大干密度ρc 的值通過擊實(shí)試驗(yàn)方法來確定，而且土質(zhì)不同它的值也不相同。

（一）擊實(shí)試驗(yàn)方法的選取

《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）中明確規(guī)定，路基壓實(shí)度以重型擊實(shí)試驗(yàn)法為準(zhǔn)。

現(xiàn)在各國使用的擊實(shí)試驗(yàn)方法分為輕型擊實(shí)試驗(yàn)法和重型擊實(shí)試驗(yàn)法，兩種擊實(shí)試驗(yàn)法的差異主要是擊實(shí)功能的差別，重型擊實(shí)試驗(yàn)法的單位擊實(shí)功比輕型擊實(shí)試驗(yàn)法要提高4.5倍，這樣對同樣的土質(zhì)來講，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)法時其最大干密度提高（經(jīng)試驗(yàn)一般可提高6％～20％）。但有的施工單位卻仍使用輕型擊實(shí)試驗(yàn)法，這樣得出的最大干密度值比實(shí)際要小，導(dǎo)致計算得到的壓實(shí)度值偏大。

（二）不同類土最大干密度的確定

不同性質(zhì)的土其最大干密度差別很大，因此應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范中相關(guān)規(guī)定來確定不同土類、不同取土場的土的最大干密度。有些施工單位及監(jiān)理單位為了省事，施工段中僅用一個或極少數(shù)幾個最大干密度值，當(dāng)用土數(shù)量、土類發(fā)生變化和取土場更換時也不去重新做擊實(shí)試驗(yàn)來確定該類土的最大干密度，而是仍采用原來的試驗(yàn)值，這樣所選取的最大干密度已經(jīng)沒有了代表性，從而使計算得到的壓實(shí)度不能真正反映實(shí)際壓實(shí)質(zhì)量。

三、灌砂筒的選用

施工中用灌砂法測定壓實(shí)度時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1．當(dāng)集料的最大粒徑小于13.2mm，測定層的厚度不超過150mm時，宜采用φ100mm的小型灌砂筒測試。

2．當(dāng)集料的最大粒徑等于或大于13.2mm，但不大于31.5mm，測定層的厚度不超過200mm時，應(yīng)用φ150mm的大型灌砂筒測試。

3．如集料的最大粒徑超過31.5mm，則應(yīng)相應(yīng)地增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸，灌砂筒的直徑以200mm或大于200mm為宜。

目前市面上只有φ150mm的大型灌砂筒和φ100mm的小型灌砂筒兩種，工地上普遍應(yīng)用φ150mm的灌砂筒，它的測深為150mm，其所測壓實(shí)度僅為這150mm的壓實(shí)度。但是近幾年壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)功能增大，相應(yīng)的壓實(shí)層厚度往往超過200mm左右，而且路基填方如為礫類土，最大粒徑往往超過31.5mm，如果再繼續(xù)用φ150mm的灌砂筒測出的壓實(shí)度結(jié)果的準(zhǔn)確性就可想而知了，這就需要相關(guān)部門制定出新的灌砂筒標(biāo)準(zhǔn)來適應(yīng)各種路基填料的要求。

四、量砂松方密度的標(biāo)定

（一）儲砂筒中砂面高度、砂的總重對量砂密度的影響

《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中對筒內(nèi)砂的高度和質(zhì)量都做了明確規(guī)定。筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過15mm，原因是不同高度的砂，其下落速度不同，因而灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度也不同，這就直接影響了量砂的密度。因此，儲砂筒中砂面高度必須嚴(yán)格控制。另外，筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1g，每次標(biāo)定及以后的試驗(yàn)都維持這個質(zhì)量不變，因?yàn)闃?biāo)定時，只要砂總重相同，即砂的自重一樣，顯然其下落速度也能保持一致，從而提高量砂使用的準(zhǔn)確性。實(shí)踐證明，現(xiàn)場測試時，儲砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時保持一致，大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（二）標(biāo)定罐深度對量砂密度的影響

砂的密度隨著標(biāo)定罐深度的變化其數(shù)值有較明顯的變化?！豆吠凉ぴ囼?yàn)規(guī)程》中說明：標(biāo)定罐深度減少2.5cm，砂的密度約降低1％?，F(xiàn)在假定土樣最大干密度為1.78g/cm³，灌砂筒和砂的總質(zhì)量為7000g，錐體及基板和粗糙面間砂的總質(zhì)量為850g，灌砂后筒和砂的質(zhì)量為3100g，濕土重4000g，含水量10％，如果采用20cm標(biāo)定罐標(biāo)定的砂的密度1.433g/cm³，得出碾壓層的壓實(shí)度為96.0％，如果采用15cm標(biāo)定罐來標(biāo)定砂的密度，其數(shù)值應(yīng)該是1.405g/cm³，那么，此時壓實(shí)度為94.1％。由此看來，對于同一個試坑，采用不同標(biāo)定罐標(biāo)定的砂密度，對壓實(shí)度數(shù)值產(chǎn)生了較大影響。因此，現(xiàn)場試洞深度應(yīng)與室內(nèi)標(biāo)定罐深度一致。

（三）量砂的顆粒級配組成對量砂密度的影響

不同顆粒粒徑組成的砂，其級配不同，密度也明顯不同，故每次檢測使用時量砂必須采用粒徑0.25～0.50mm 或0.30～0.60mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，而且要保持砂的潔凈干燥，如果重復(fù)使用時一定要注意晾干，篩除雜質(zhì)，并且經(jīng)常標(biāo)定，否則影響量砂的松方密度。

由上述可見，儲砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等均在一定程度上影響量砂的密度。量砂密度標(biāo)定準(zhǔn)確與否，將影響路基壓實(shí)度的檢測精度。所以，在進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測之前，標(biāo)定工作不容忽視，必須引起足夠的重視。

五、現(xiàn)場檢測注意事項(xiàng)

（一）試坑數(shù)量、位置、深度、形狀的選擇

1．檢測點(diǎn)數(shù)量。施工單位在完成每一壓實(shí)層后應(yīng)該首先自檢，自檢頻率按照技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行全頻率試驗(yàn)。依據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定：檢驗(yàn)頻率為每1000m²至少檢驗(yàn)2點(diǎn)，不足1000 m²時檢驗(yàn)2點(diǎn)，必要時可根據(jù)需要增加檢測點(diǎn)。灌砂法檢測每點(diǎn)需要操作時間約15min，如果以報檢寬度為30m 的路基為例，即使每天只報檢500m，每天的報檢面積為15000 m²，需要檢測點(diǎn)數(shù)為30個點(diǎn)，需要時間約為7.5h，僅僅自檢的現(xiàn)場操作就需要如此漫長的時間，如果再加上現(xiàn)場監(jiān)理抽檢時間，那就更長，這就需要現(xiàn)場監(jiān)理、施工單位自檢和抽檢一塊進(jìn)行。

2．試坑的位置。檢測點(diǎn)地表面處理要平，只要表面凸出一點(diǎn)（即使1mm），使整個表面高出一薄層，其體積便算到試坑中去了，將影響試驗(yàn)結(jié)果，因此除非非常的平，否則應(yīng)先放上基板測定一次粗糙表面消耗的量砂。必須注重對薄弱點(diǎn)的檢測，由于工程結(jié)構(gòu)的特殊性，一般路基中間部位的壓實(shí)度較兩側(cè)接近路邊緣處壓實(shí)度高，所以加強(qiáng)對路基邊部的檢測也是非常必要的。

3．試坑的深度。按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》要求，試坑的深度應(yīng)該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下每壓實(shí)層厚度約為15cm，所以試坑深度也應(yīng)該為15cm。由于現(xiàn)場操作時，挖坑這道工序往往由工地務(wù)工人員完成，其挖坑深度經(jīng)常達(dá)不到要求。壓路機(jī)在碾壓過程中其應(yīng)力分布呈倒三角形，所以就每一壓實(shí)層而言，越向下的部位其壓實(shí)度越小。因此，坑的深度不夠，將導(dǎo)致測得的壓實(shí)度值偏大。

4．試坑的形狀。試坑的形狀應(yīng)該是圓柱體，坑洞周壁應(yīng)豎直，但實(shí)際操作中會出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形，這樣形狀的試坑導(dǎo)致測得的壓實(shí)度值偏大或偏小。

（二）土的含水量的測定

含水量試驗(yàn)最準(zhǔn)確的方法是烘干法，在測定中粒土和粗粒土的含水量時，不能僅取其中的細(xì)粒土，因?yàn)樗鼰o代表性。用酒精法測含水量與土類有關(guān)，因該種方法測含水量會由于將土壤中的有機(jī)質(zhì)燃燒掉而產(chǎn)生誤差，另外，潮濕的黏性土難于粉碎，也使酒精法的精度降低。路基經(jīng)過風(fēng)吹日曬，路基表面含水量偏低，所以，在做含水量時，應(yīng)將試坑內(nèi)取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再測含水量。在鑿洞過程中，應(yīng)隨時將鑿松的土取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。

六、結(jié)語

文章對灌砂法技術(shù)要點(diǎn)的提出，從根本上解決了壓實(shí)度檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確性，對提高路基壓實(shí)度檢測的精確度，加強(qiáng)路基壓實(shí)度監(jiān)控將起到重要作用。

參考文獻(xiàn)

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[3]公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTG E40-2007）[S]．北京：人民交通出版社，2008．

作者簡介：孫衍泉（1973-），男，山東肥城人，山東省肥城市公路局工程師，研究方向：公路施工技術(shù)。