灌砂法在路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用思考

滕耀兵

（四川縱連橫建設(shè)工程檢測(cè)有限公司）

影響路基壓實(shí)度的因素有很多，比如施工組織設(shè)計(jì)不合理，碾壓遍數(shù)不足，松鋪厚度過(guò)大，填料級(jí)配不良，存在離析及超粒徑現(xiàn)象，尤其是砂礫土應(yīng)特別注意，含水量未達(dá)到最佳含水量范圍，含水量過(guò)高或過(guò)低都不能使路基填料達(dá)到最佳壓實(shí)狀態(tài)。除了對(duì)路基填料原材質(zhì)量控制和施工工藝控制外，壓實(shí)度檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)原理理解是否全面，操作是否規(guī)范，選點(diǎn)是否合理等因素也會(huì)對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)造成影響。路基作為道路的重要組成部分，其施工質(zhì)量的好壞直接影響上承層的整體穩(wěn)定性、使用壽命和使用功能。路基壓實(shí)度不足，后期沉降將導(dǎo)致路面局部沉降或開裂，涵背、橋臺(tái)臺(tái)背回填沉降，導(dǎo)致橋頭跳車，影響行車舒適性，嚴(yán)重者造成大面積臺(tái)背沉降必須進(jìn)行返工處理，造成施工成本增加及工期延誤。由此可見，施工過(guò)程中重視質(zhì)量，做好路基壓實(shí)度檢測(cè)，試驗(yàn)檢測(cè)人員與現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行信息反饋，調(diào)整施工碾壓遍數(shù)，保障路基質(zhì)量。

1 檢測(cè)路基壓實(shí)度灌砂法的原理

灌砂法是利用一定粒級(jí)的顆粒均勻的量砂，從一定高度下落至試洞內(nèi)，按其密度可事先求得且不變，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)稱量計(jì)算出試洞中量砂的質(zhì)量后，進(jìn)而求出試坑的體積，可以計(jì)算出試坑中試樣的濕密度，扣除含水率后求得最終的干密度值，與事先從施工現(xiàn)場(chǎng)取回的相同料源的路基填料在室內(nèi)所做擊實(shí)試驗(yàn)求得的最大干密度相比較，就可以求出該點(diǎn)的壓實(shí)度。路基填料應(yīng)及時(shí)取樣做最大干密度和最佳含水率試驗(yàn)，取樣應(yīng)分層取并具有代表性，能代表施工段落所鋪筑的路基材料，不同施工段落采用對(duì)應(yīng)的室內(nèi)最大干密度進(jìn)行壓實(shí)度計(jì)算，不同料源的路基填料應(yīng)分層分段填筑不得混填，當(dāng)料源發(fā)生改變時(shí)需重新取樣試驗(yàn)，否則造成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)測(cè)得的壓實(shí)度不準(zhǔn)，失去了作為施工質(zhì)量檢驗(yàn)和指導(dǎo)施工的意義。

2 量砂的選擇

2019 年新版的《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTG 3450-2019)中對(duì)量砂粒徑的規(guī)定依舊是0.3mm-0.6mm 之間清潔干燥的顆粒，與《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)中要求的粒徑0.25mm-0.5mm 的量砂范圍大同小異。砂的顆粒組成對(duì)試驗(yàn)的重復(fù)性有影響，量砂在使用前須放置一段時(shí)間使其與周圍的環(huán)境的濕度達(dá)到平衡，進(jìn)而保持量砂松方密度的穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中，需準(zhǔn)備充足的量砂，其次是試洞中的量砂是需要回收利用的，在回收過(guò)程中應(yīng)注意不要引入雜質(zhì)，可在壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)攜帶0.3mm 和0.6mm 的集料篩，需要回收量砂時(shí)，將量砂重新過(guò)篩后再放回盛砂容器中，可以有效避免雜質(zhì)的混入。值得注意的是，盡管采取上述措施可以減少雜質(zhì)的混入，但量砂使用一段時(shí)間后須重新標(biāo)定其松方密度。對(duì)于被水浸濕的量砂不能直接裝回盛砂容器中，而應(yīng)單獨(dú)收集烘干后放置一段時(shí)間后再用。

3 標(biāo)定量砂松方密度

向儲(chǔ)砂筒中裝入量砂至距筒頂距離為15mm±5mm，一般將滿足此高度要求的量砂質(zhì)量微調(diào)為一個(gè)便于記憶的數(shù)值，方便稱量。將裝好量砂的灌砂筒輕輕平穩(wěn)地放在對(duì)應(yīng)的標(biāo)定罐上并對(duì)齊，打開開關(guān)，可用鋼直尺靠近灌砂筒內(nèi)側(cè)，隨砂面下移而往下移動(dòng)，當(dāng)砂面下移距離大致等于標(biāo)定罐深度時(shí)，關(guān)閉開關(guān)，此時(shí)量砂填滿的體積就大致等于標(biāo)定罐的體積，取下灌砂筒放在玻璃板上，但不要晃動(dòng)筒壁，再次打開開關(guān)，直至筒內(nèi)的砂停止流動(dòng)后，關(guān)上開關(guān)，取走灌砂筒，此時(shí)玻璃板上的量砂質(zhì)量就是填滿灌砂筒下部錐體的質(zhì)量。

在進(jìn)行標(biāo)定罐體積標(biāo)定時(shí)，新版的測(cè)試規(guī)程對(duì)水的溫度范圍作了要求，使用儀器中還增加了溫度計(jì)，步驟更加詳細(xì)明確。

標(biāo)定罐的深度應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)試洞深度一致，深度不同對(duì)量砂密度會(huì)有影響，量砂密度的準(zhǔn)確性也會(huì)影響壓實(shí)度的檢測(cè)，重視量砂密度測(cè)試很有必要。每次檢測(cè)時(shí)向灌砂筒中裝入量砂的質(zhì)量和距筒口的距離都必須與標(biāo)定時(shí)的一致，這樣大大提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。如果檢測(cè)中途變換了量砂或摻入了其它量砂，應(yīng)重新標(biāo)定量砂密度和灌砂筒下部錐體內(nèi)量砂質(zhì)量。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)

外業(yè)試驗(yàn)檢測(cè)前，需提前準(zhǔn)備檢測(cè)器具，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)地點(diǎn)，施工段落長(zhǎng)度，填料粒徑，壓實(shí)層厚度等因素以及結(jié)合路基施工規(guī)范，選擇適合尺寸的灌砂筒，對(duì)于涵背、橋臺(tái)臺(tái)背壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)選用小直徑的灌砂筒，如直徑150mm 的灌砂筒。而對(duì)于填料粒徑或?qū)雍褫^大的路基應(yīng)選用更大尺寸的灌砂筒，新版的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程對(duì)灌砂筒類型的選擇、適用的填料最大粒徑和測(cè)試層厚都進(jìn)行了明確的規(guī)定。

現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度測(cè)點(diǎn)的選擇應(yīng)具有代表性，一般選用隨機(jī)取樣的方法選取，依據(jù)路基施工規(guī)范中檢測(cè)頻率為每1000m2不少于2 點(diǎn)和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)中對(duì)土方路基壓實(shí)度要求為每200m 每壓實(shí)層測(cè)2 處的要求，一般選取最嚴(yán)格的要求進(jìn)行檢測(cè)頻率和點(diǎn)數(shù)的制定，這樣檢測(cè)結(jié)果既能滿足規(guī)范要求，又能較客觀的反映工程質(zhì)量的實(shí)際情況。

到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)事先確定的隨機(jī)檢測(cè)點(diǎn)位，用卷尺根據(jù)隨機(jī)表上的橫向偏位確定測(cè)點(diǎn)的具體位置。清除測(cè)點(diǎn)表面的松散土粒，若表面不平整，應(yīng)放上基板后先測(cè)試該點(diǎn)處填滿灌砂筒下部錐體及基板和粗糙表面間砂的合計(jì)質(zhì)量后，再進(jìn)行試坑開挖。

試坑開挖應(yīng)沿著基板內(nèi)邊緣垂直向下，深度達(dá)到壓實(shí)層厚度但不得混入下層填料。試坑周邊應(yīng)修整豎直，上下孔徑一致，對(duì)細(xì)粒土較容易達(dá)到，就每一壓實(shí)層而言，越往下壓實(shí)度越小，若試坑孔洞上大下小，則測(cè)出的壓實(shí)度會(huì)偏大，反之偏小。對(duì)砂礫土路基，試坑開挖過(guò)程中若出現(xiàn)坑壁存在局部突出的超粒徑礫石時(shí)，不宜將其強(qiáng)行取出，也不能強(qiáng)行將其鑿碎，否則會(huì)使周邊土體松動(dòng)，造成體積測(cè)量不準(zhǔn)。在以往的施工壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，超粒徑現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，出現(xiàn)超粒徑時(shí)，往往參照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)通過(guò)對(duì)室內(nèi)最大干密度進(jìn)行超粒徑修正的方式來(lái)計(jì)算該點(diǎn)的壓實(shí)度，但新版的《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTG 3450-2019)中，不建議依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)對(duì)超粒徑顆粒進(jìn)行修正，而是采用重新做擊實(shí)試驗(yàn)或壓實(shí)度修正系數(shù)的方式進(jìn)行校正，如果挖坑過(guò)程中發(fā)現(xiàn)超出規(guī)范規(guī)定粒徑10%的填料時(shí)，一般另選點(diǎn)重做。

從試坑中取出的填料應(yīng)及時(shí)裝入稱量盒或塑料袋中蓋好封嚴(yán)，尤其是天氣炎熱或多風(fēng)季節(jié)，取出的土樣應(yīng)放置在陰涼處減少水分蒸發(fā)損失，路基表面經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬，含水率偏低，故將試坑內(nèi)的土樣全部取出后應(yīng)拌合均勻，取出有代表性的試樣進(jìn)行含水率的測(cè)定，對(duì)于粗粒土應(yīng)將全部試樣進(jìn)行含水率測(cè)定。施工現(xiàn)場(chǎng)往往采用酒精燃燒法對(duì)土樣進(jìn)行含水率的快速測(cè)定，燃燒時(shí)應(yīng)將土樣充分燃燒干，待水分揮發(fā)后再稱量，因該方法會(huì)將土中的有機(jī)質(zhì)燃燒掉，故在使用時(shí)應(yīng)注意其適用性和對(duì)含水率測(cè)定的影響。含水率的大小直接影響壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果，也是壓實(shí)度檢測(cè)中的關(guān)鍵步驟之一。

5 結(jié)束語(yǔ)

強(qiáng)國(guó)富民公路先行，公路建設(shè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，其工程質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與可靠性有著最為直接的影響?，F(xiàn)代工程建設(shè)，逐漸趨于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、現(xiàn)代化。灌砂法因其原理簡(jiǎn)單，作為路基壓實(shí)度檢測(cè)最為常用的方法之一，在長(zhǎng)期的施工檢測(cè)中不斷吸收成熟的經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)完善而沿用至今，是檢測(cè)路基壓實(shí)度的重要方法之一。然而隨著施工機(jī)械化的推進(jìn)，灌砂法壓實(shí)度檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)工的缺點(diǎn)也顯露出來(lái)，檢測(cè)效率跟不上施工進(jìn)度，急需研究更加高效的檢測(cè)方法來(lái)提高壓實(shí)度檢測(cè)效率，比如建立彎沉與壓實(shí)度之間的關(guān)系，回彈模量與壓實(shí)度之間的關(guān)系等等方式來(lái)提高壓實(shí)度檢測(cè)效率。相信隨著科技的發(fā)展，在未來(lái)將會(huì)有更多樣化的、高效的檢測(cè)手段應(yīng)用到工程檢測(cè)之中。