灌砂法在公路路基壓實(shí)度應(yīng)用技術(shù)分析

沈曉青

摘要：灌砂法檢測路基壓實(shí)度是公路施工最常用的試驗(yàn)方法之一，其適用于現(xiàn)場測定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。文章筆者結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對該方法談?wù)勛约阂恍?yīng)用心得。供于借鑒。

關(guān)鍵詞：路基；壓實(shí)度；灌砂法；應(yīng)用技術(shù)

一、概述

灌砂法是利用粒徑為0.30mm～0.60mm、已知松方密度的清潔干燥的砂，從灌砂筒中自由下落到試洞中，即用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的試樣，從而測定試洞的體積，并根據(jù)試樣的含水率計(jì)算出試樣的干密度。該方法適用于在現(xiàn)場測定基層（或底基層）、砂石路面及路基土的各種材料壓實(shí)層的密度和壓實(shí)度的檢測，但不適用于填石路基等有大孔洞或大孔隙的材料壓實(shí)層的壓實(shí)度檢測。

二、灌砂筒的選用

用灌砂法測定壓實(shí)度時，應(yīng)根據(jù)集料的最大粒徑及壓實(shí)層厚度選用灌砂筒，原則為：（1）試樣的最大粒徑<15mm、測定層的厚度≤150mm時，宜采用φ100mm的小型灌砂筒；（2）試樣的最大粒徑≥15mm，但小于40mm，測定層的厚度>150mm，但不超過200mm時，選用φ150mm的中型灌砂筒；（3）集料的最大粒徑≥40mm時，選用φ200mm的大型灌砂筒為宜。

三、選點(diǎn)及取樣頻率

（1）點(diǎn)位的確定

點(diǎn)位的選取是否適當(dāng)將直接影響檢測評定的結(jié)果。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。在日常檢測尤其是在質(zhì)量驗(yàn)收時，應(yīng)嚴(yán)格按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》附錄A規(guī)定的隨機(jī)選點(diǎn)的方法確定檢測點(diǎn)的位置。

（2）取樣頻率

筆者認(rèn)為：選點(diǎn)太少，位置不客觀，代表性不足，很難反映實(shí)際情況；選點(diǎn)太多，不但費(fèi)時費(fèi)力，降低工作效率，而且由于試洞較多，往往會破壞結(jié)構(gòu)層整體強(qiáng)度。因此，在實(shí)際工作中，我們除了按《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的頻率進(jìn)行選點(diǎn)檢測外，必須注重對薄弱點(diǎn)的檢測，這樣檢測結(jié)果才能較客觀的反映工程質(zhì)量的實(shí)際情況。

四、量砂密度的標(biāo)定

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。而量砂密度的標(biāo)定，卻受儲砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等因素的影響。因此，進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測之前，應(yīng)進(jìn)行量砂密度的標(biāo)定。

（1）儲砂筒中砂面高度、砂的總重對量砂密度的影響

由于不同高度的砂，因下落速度的不同，會對量砂的密度有影響，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制儲砂筒中砂面高度。根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過15mm。而根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1g。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。

（2）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。《公路土工試驗(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。

（3）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0.25mm～0.50mm或0.30mm～0.60mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，而且要保持砂的潔凈干燥。

五、灌砂法檢測的質(zhì)量控制

按要求進(jìn)行壓實(shí)后再填筑路基，利用置換的方式加強(qiáng)地基，換填部分的壓實(shí)度應(yīng)不小于90%。軟土厚度薄，并且存在2m以上的硬殼層的路段，采用堆載預(yù)壓處理。對于路基土、路面半剛性基層以及粒料類柔性基層而言，壓實(shí)度就是指施工區(qū)域的土地實(shí)際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度的比值，對于瀝青面層以及瀝青穩(wěn)定基層而言，壓實(shí)度就是指現(xiàn)場實(shí)際達(dá)到的密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的比值，壓實(shí)度是填土工程的質(zhì)量控制指標(biāo)。先取壓實(shí)前的土樣送試驗(yàn)室測定其最佳含水量時的干密度，此為試樣干密度。再取由擊實(shí)試驗(yàn)后所得試樣的最大干密度，用實(shí)際干密度除以最大干密度即是土的實(shí)際壓實(shí)度。用此數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓實(shí)度比較，也就得到了公路路基土的壓實(shí)程度是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。路面路基的壓實(shí)度評定要點(diǎn)是，控制平均壓實(shí)度的置信下限，以保證整體水平。規(guī)定單點(diǎn)極值不得超出規(guī)定值，防止局部隱患。規(guī)定扣分界限以區(qū)分質(zhì)量的優(yōu)劣。當(dāng)路面路基的單點(diǎn)壓實(shí)度全部大于或者等于規(guī)定值時，說明評定路段的壓實(shí)度合格。此外，在公路路基施工過程中由于混合料中碎石粒徑不穩(wěn)定，造成了混合料的最大干容重不固定，每一層甚至每一段填料的最大干容重均不一樣，所以用灌砂法檢測常出現(xiàn)壓實(shí)度超密的現(xiàn)象，因此現(xiàn)場監(jiān)理需要對路基的每一層確定最大干容量。

六、現(xiàn)場檢測注意事項(xiàng)

（1）《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）中規(guī)定壓實(shí)度檢驗(yàn)頻率為雙車道每200m每壓實(shí)層測4處。以報(bào)檢1km為例，需要檢測20點(diǎn)，大約5h，再加上監(jiān)理抽檢，整個檢測過程耗時還是比較長的，因此要配備足夠數(shù)量的檢測設(shè)備和人員，最好能做到自檢與抽檢同時進(jìn)行。

（2）因?yàn)閮ι巴采懊娓叨群蜕翱傊夭煌瑫?dǎo)致進(jìn)入試洞內(nèi)的砂密度發(fā)生變化，在施工現(xiàn)場試驗(yàn)檢測時，儲砂筒砂面高度和筒內(nèi)砂重量要與標(biāo)定時相同。

（3）除非測點(diǎn)表面非常平坦，粗糙度不大，否則應(yīng)使用基板測定粗糙表面消耗的量砂，消除不規(guī)則表面對計(jì)算試洞體積的影響，注意如果灌砂筒底板、基板與地面之間有砂漏出，要將其收集稱重，計(jì)算密度時予以扣除。

（4）試洞的深度要達(dá)到壓實(shí)層底部。按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》要求，試洞的深度應(yīng)該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。工地上最常見的灌砂筒規(guī)格為150mm，只能測150mm厚壓實(shí)層的壓實(shí)度，隨著目前壓實(shí)設(shè)備性能提高、壓實(shí)功加大，壓實(shí)層的厚度基本都達(dá)到200mm左右，《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF10-2006）中對壓實(shí)度檢測特別要求，灌砂法、灌水法取土樣的底面位置為每一壓實(shí)層底部，因此應(yīng)用Φ150mm的灌砂筒檢測厚度在200mm左右的壓實(shí)層時應(yīng)先清除表層50mm再挖洞檢測。

（5）試洞形狀要規(guī)整，呈圓柱體，洞壁光滑垂直，上下洞口直徑一致，洞深應(yīng)盡量等于標(biāo)定時深度。

（6）灌砂時間要充分，邊緣處量砂雖然不再流動，但砂筒內(nèi)部砂可能還在下落，如果此時停止灌砂，必然導(dǎo)致試洞內(nèi)砂量不足，按此砂量計(jì)算會使壓實(shí)度結(jié)果數(shù)據(jù)值偏大，因此應(yīng)再等10s后結(jié)束灌砂。

（7）含水量試驗(yàn)最準(zhǔn)確的方法是烘干法，但受現(xiàn)場檢測條件限制，通常采用酒精法。使用酒精法要注意土的類別，有機(jī)質(zhì)含量高的土?xí)驗(yàn)橛袡C(jī)質(zhì)被燒掉導(dǎo)致檢測到水量數(shù)值偏大，潮濕的黏性土必須要粉碎，否則也會產(chǎn)生較大的誤差，酒精純度必須要達(dá)到95%，劣質(zhì)酒精燃燒不充分反而變成水份，影響檢測結(jié)果，路基表面往往含水量偏低，在做含水量時，應(yīng)將試洞內(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，使水分不蒸發(fā)。

（8）量砂重復(fù)使用時一定要處理一致，洗凈、過篩，除掉雜質(zhì)，重新烘干，并放置一段時間使其濕度與空氣達(dá)到平衡后再用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG-F80/1-2004）.

[2]史麗然.灌砂法檢測路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)[J].建筑科技與管理，2011，（5）.