灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的影響因素及對(duì)策探討

王敏

摘 要：灌砂法作為工程施工建設(shè)壓實(shí)度檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，在公路工程建設(shè)質(zhì)量控制中發(fā)揮非常重要的作用。為提高壓實(shí)度檢測(cè)內(nèi)容的可代表性、操作全過(guò)程的可控性、檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，作者根據(jù)咸旬高速公路及相應(yīng)工程建設(shè)施工管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的影響因素及處理措施進(jìn)行了探討研究，希望在今后壓實(shí)度檢測(cè)中引起足夠的重視，提高檢測(cè)質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：公路工程；灌砂法；壓實(shí)度

路基工程現(xiàn)行的壓實(shí)度（密度）指標(biāo)檢測(cè)方法很多，主要包括：環(huán)刀法、電動(dòng)取土器法、蠟封法、夯擊能量法、灌水法、灌砂法、以及核子密度儀測(cè)定法等。上述各種方法在實(shí)際應(yīng)用中均具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，如核子密度儀其使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體造成傷害的核輻射。灌砂法作為路基壓實(shí)度檢測(cè)的最基本的一種方法，利用均勻顆粒的砂，從一定高度落到規(guī)定容積的筒或洞內(nèi)，完成對(duì)壓實(shí)度的檢測(cè)，具有數(shù)值檢測(cè)準(zhǔn)確性高、操作全過(guò)程可控性好、檢測(cè)范圍寬、結(jié)果可代表性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到公路施工壓實(shí)度（密度）檢測(cè)中，得到參建各方的廣泛認(rèn)可。

1 壓實(shí)度灌砂檢測(cè)法的基本原理

灌砂法（公路施工壓實(shí)度檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，但不適用于填石路堤等存在大孔洞或大孔隙材料的施工壓實(shí)度的檢測(cè)），其檢測(cè)原理是采用粒徑在0.30～0.60mm或0.25～0.50mm的清潔干凈均勻顆粒砂，從一定高度自由下落到試驗(yàn)筒或洞內(nèi)，然后根據(jù)單位重不變的原理來(lái)檢測(cè)試筒或洞的容積（即用標(biāo)準(zhǔn)砂來(lái)代替試驗(yàn)筒或洞中的集料），并結(jié)合集料的含水量來(lái)準(zhǔn)確測(cè)算出試驗(yàn)樣品的壓實(shí)度（密度）。由于測(cè)試方法自身存在許多制約性因素，因此其會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成一定影響。本人根據(jù)在咸旬高速公路建設(shè)的施工管理實(shí)踐中的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響壓實(shí)度檢測(cè)準(zhǔn)確的因素進(jìn)行一定歸納總結(jié)，并提出幾點(diǎn)對(duì)策建議，希望在今后公路施工壓實(shí)度檢測(cè)中盡量避免，提高試驗(yàn)檢測(cè)準(zhǔn)確可行度，確保公路工程安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效穩(wěn)定建設(shè)發(fā)展。

2 灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的影響因素及對(duì)策

2.1 室內(nèi)量砂標(biāo)定對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果的影響及對(duì)策

2.1.1 儲(chǔ)砂筒中砂面高度及砂總重對(duì)量砂密度的影響

在《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40-2007）中對(duì)儲(chǔ)砂筒中砂面的高度、質(zhì)量、總重均做了非常明確規(guī)定，要求儲(chǔ)砂筒中砂面的高度同筒頂間的距離應(yīng)控制在15mm以內(nèi)，如太高則由于不同砂面高度的砂其下落速度各異，會(huì)對(duì)灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度產(chǎn)生影響，進(jìn)而會(huì)影響到標(biāo)定量砂的密度檢測(cè)值。因此，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中儲(chǔ)砂筒中砂面高度應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程控制在15mm以內(nèi)，同時(shí)儲(chǔ)砂筒中砂的質(zhì)量應(yīng)精確到1g，確保量砂使用具有較高的準(zhǔn)確可靠性。從大量的工程實(shí)踐檢測(cè)結(jié)果表明：公路壓實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中，始終保持儲(chǔ)砂筒中砂面高度和重量同室內(nèi)標(biāo)定間的一致，其所獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)精確性和可行度會(huì)大大提高。

2.1.2 標(biāo)定罐深度對(duì)量砂密度的影響

從咸旬高速公路及其他工程施工壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：標(biāo)定罐深度每減少1～20mm，量砂密度大約降低1～1.3%。由此可見(jiàn)標(biāo)定罐深度不同，其對(duì)量砂密度的影響較大，相應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性影響也較大。因此，在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)筒或洞的深度應(yīng)與室內(nèi)標(biāo)定罐深度保持一致，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性。

2.1.3 砂的顆粒級(jí)配組成對(duì)量砂密度的影響

砂的顆粒級(jí)配對(duì)密實(shí)度試驗(yàn)的重現(xiàn)性會(huì)帶來(lái)較大影響，不同粒徑的砂，其級(jí)配和密度存在較大差異。因此，在每次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)采用清潔干燥統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的砂（0.30mm～0.60，或0.25mm～0.50mm），其中采用粒徑為0.30mm～0.60的砂其試驗(yàn)重現(xiàn)性最好，對(duì)錐形漏斗體積標(biāo)定的最大偏差也最低只有0.2%，且對(duì)標(biāo)定罐中量砂密度平均值的標(biāo)定最大偏差也最低只有0.1%。采用均勻潔凈的量砂，是確?，F(xiàn)場(chǎng)公路施工壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果具有較高準(zhǔn)確可靠性的基礎(chǔ)。在進(jìn)行公路壓實(shí)度檢測(cè)前，如標(biāo)準(zhǔn)砂密度偏低，則會(huì)導(dǎo)致壓縮度測(cè)試結(jié)果比實(shí)際偏低；反之，則會(huì)偏高。因此，標(biāo)定工作尤為重要，合理標(biāo)定可以降低或盡量避免量砂下降速度、重現(xiàn)性、密度等對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果的影響及對(duì)策

2.2.1 檢測(cè)位置的合理選定

檢測(cè)位置選取的代表性會(huì)對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響。為了確保檢測(cè)的壓實(shí)度具有代表性和準(zhǔn)確可靠性，應(yīng)在橫向、縱向均取點(diǎn)。從外觀上可以通過(guò)選取薄弱點(diǎn)、邊部點(diǎn)等進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于檢測(cè)條件允許的工地，則推薦配合落錘式彎沉儀（FWD）和貝克曼梁（BB）進(jìn)行綜合選點(diǎn)，同時(shí)要注意測(cè)點(diǎn)表面的平整性。

2.2.2 合理去除表土

表面土體會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響。如果不去除表土，則可能會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果偏低。作者建議去除表層1～20mm的松土，確保壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確可靠性。另外，要結(jié)合測(cè)試位置的實(shí)際情況，通過(guò)找平確保灌砂筒內(nèi)的余砂高度同灌砂完后筒內(nèi)余砂高度保持相等，確保兩者的密度和質(zhì)量相等。土樣選擇時(shí)，對(duì)于粘性土則宜取30～50g，而對(duì)于砂類土則宜取50～100g。

2.2.3 試坑開(kāi)挖及深度

試坑開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采取先中間后邊緣的開(kāi)挖工序，同時(shí)要確保足夠的試坑內(nèi)徑和深度。試坑深度不夠，則可能導(dǎo)致所測(cè)得的壓實(shí)度偏大。建議試坑深度應(yīng)盡量與標(biāo)定時(shí)深度保持一致，坑壁應(yīng)筆直，上下口直徑應(yīng)保持相等，避免出現(xiàn)上大下小或上小下大的不利情況。目前，按照150mm深度進(jìn)行檢測(cè)，比較符合工程實(shí)際情況，同時(shí)能很好反映測(cè)定層的實(shí)際壓實(shí)度和提高試驗(yàn)檢測(cè)工作效率，建議試洞深度按照150mm設(shè)計(jì)為宜。

3 灌砂法測(cè)定壓實(shí)度質(zhì)量控制指標(biāo)

從咸旬高速公路及其他工程施工壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，作者建議采用灌砂法測(cè)定壓實(shí)度時(shí)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)嚴(yán)格按照下述技術(shù)指標(biāo)提高壓實(shí)度測(cè)試質(zhì)量水平，即：

（1）當(dāng)集料的最大粒徑在<15mm時(shí)，測(cè)定層厚度在150mm以內(nèi)，宜優(yōu)選100mm的小型灌砂筒進(jìn)行測(cè)試。

（2）當(dāng)集料的最大粒徑為15mm≤Φ≤40mm時(shí)，測(cè)定層厚度150mm≤H≤200mm以內(nèi)，宜優(yōu)選150mm的大型灌砂筒測(cè)試。

（3）當(dāng)集料的最大粒徑>40mm時(shí)，則應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際合理增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸，宜優(yōu)選200mm或>200mm直徑的大型灌砂筒進(jìn)行測(cè)試為宜。

從工程實(shí)踐應(yīng)用來(lái)看，目前市場(chǎng)中只有兩種灌砂筒，分別為150mm的大型灌砂筒和100mm的小型灌砂筒。而工地上常用150mm灌砂筒，其測(cè)深最大為150mm，只能對(duì)150mm深壓實(shí)度進(jìn)行測(cè)定。而隨著近年來(lái)壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)功能的不斷增大，相應(yīng)壓實(shí)厚度也大多超過(guò)200mm，同時(shí)路基填方逐步采用礫類土等大直徑材料，其最大粒徑通常在40mm以上。因此，常用的150mm灌砂筒，在測(cè)定深度、集料材料等方面，均很難滿足工程施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定需求，建議根據(jù)工程實(shí)際需求對(duì)于直徑大于40mm的礫類集料，宜優(yōu)選200mm的大灌砂筒進(jìn)行檢測(cè)，確保壓實(shí)度檢測(cè)的可行性和準(zhǔn)確度。

4 結(jié)束語(yǔ)

灌砂法是工程施工壓實(shí)度測(cè)試的基本方法，雖然其具有測(cè)試原理簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際測(cè)試過(guò)程中影響測(cè)試結(jié)果的因素較多，需要在工程實(shí)踐中加以重視。除了上述的幾種影響因素外，實(shí)際測(cè)量中含水量、基板合理使用、灌砂時(shí)間等均會(huì)對(duì)壓實(shí)度測(cè)試結(jié)果帶來(lái)影響。在實(shí)際測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)上述影響因素加以重視并采取合適的處理措施，降低或避免各種影響因素的影響，提高檢測(cè)結(jié)果的可行性和準(zhǔn)確可靠性，確保工程具有較高質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

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