兩種常用的路基壓實(shí)度檢測(cè)方法

楊延軍

（河北省邯鄲市交通運(yùn)輸局公路工程管理處，河北 邯鄲056001）

0 引言

在道路結(jié)構(gòu)中路基是抵抗應(yīng)力的主體。車(chē)流量大、通行能力強(qiáng)的路段對(duì)于路基的要求更加嚴(yán)格。路基的壓實(shí)工作是保證路基強(qiáng)度的主要方法之一，為快速高效地獲得準(zhǔn)確的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，我國(guó)常用的檢測(cè)方法主要有灌砂法和核子密度儀法等。

1 核子密度檢測(cè)法

1.1 工作原理

核心密度檢測(cè)方法主要是通過(guò)放射性元素對(duì)路基和路面材料的穿透性，檢測(cè)路基或者路面內(nèi)部材料的密度和含水率。

（1）γ透射法密度測(cè)量

γ透射法密度檢測(cè)的原理可以概括為：γ放射源垂直方向的檢測(cè)角度是可以隨意改變的，但是探測(cè)器只能原位改變角度，因此檢測(cè)獲得的密度為桿源深度和探測(cè)器間的平均密度，密度單位為g/cm3或kg/cm3。儀器的計(jì)數(shù)率R與物料密度D之間的關(guān)系可表示成：

式中：A、B、C為密度標(biāo)定系數(shù)，不同測(cè)量深度下的A、B、C值各有不同的數(shù)值；系數(shù)B與吸收系數(shù)U/O和測(cè)量層的厚度有關(guān)；系數(shù)A和C與放射源和探測(cè)器之間的距離、角度以及測(cè)探測(cè)器性能參數(shù)有關(guān)。

（2）快中子慢化法檢測(cè)水分

在路基水分檢測(cè)方法中主要使用241Am-Be中子源，241Am可以輻射出α粒子，產(chǎn)生快中子，當(dāng)快中子穿過(guò)檢測(cè)物時(shí)，快中子能夠與檢測(cè)物的原子核發(fā)生反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變?yōu)槁凶雍蜔嶂凶樱?dāng)檢測(cè)物中氫分子含量較大時(shí)，中子慢化的速度加快，在慢化的過(guò)程中會(huì)在中子附近產(chǎn)生“熱中子云”，從而使熱中子的密度變大。核子密度儀就是通過(guò)此種原理檢測(cè)出路基中的含水量。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法

（1）選取光滑平整的場(chǎng)地作為檢測(cè)區(qū)域，并且按照檢測(cè)規(guī)程布置檢測(cè)儀器，將放射源定位至測(cè)試深度（放射源應(yīng)達(dá)壓實(shí)層底部）。

（2）檢測(cè)儀器一旦啟動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員應(yīng)該迅速撤離至安全區(qū)域，安全區(qū)應(yīng)該距離檢測(cè)位置2m以上。

（3）檢測(cè)結(jié)束后，應(yīng)將放射源妥善保存，并及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)。

（4）在同一檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)儀器處于初始位置時(shí)進(jìn)行第一次讀數(shù)，隨后將儀器圍繞檢測(cè)孔旋轉(zhuǎn)180°，進(jìn)行第二次讀數(shù)，兩次結(jié)果取平均值，如果兩次讀數(shù)差值大于0.02cm，應(yīng)將儀器旋轉(zhuǎn)至90°和270°的位置進(jìn)行讀數(shù)，然后四次結(jié)果取平均值。

2 挖坑灌砂法

2.1 試驗(yàn)方法

（1）選取光滑平整區(qū)域作為試驗(yàn)地點(diǎn)，該區(qū)域不能小于基板的面積。

（2）將基板放置于平整后的檢測(cè)區(qū)域上，沿著基板的中孔開(kāi)鑿出洞口。在開(kāi)鑿過(guò)程中，必須要保證鑿出檢測(cè)材料完好，并及時(shí)將材料放置于塑料袋內(nèi)部進(jìn)行適當(dāng)密封。試洞的深度應(yīng)與測(cè)定層厚度保持一致，同時(shí)不能使下層材料混入，最后將洞內(nèi)的全部鑿松材料取出。全部鑿松材料的總質(zhì)量應(yīng)該精確至1g。

（3）對(duì)鑿松材料中具有代表性的樣品進(jìn)行含水量的測(cè)定。

（4）將基板安放在試坑上，將灌砂筒安放在基板中間，使灌砂筒的下口對(duì)準(zhǔn)基板的中孔及試洞，打開(kāi)灌砂筒的開(kāi)關(guān)，讓砂流入試坑內(nèi)。在此期間，應(yīng)注意勿碰動(dòng)灌砂筒。直到儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)。仔細(xì)取走灌砂筒，并稱(chēng)量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，余砂質(zhì)量應(yīng)精確至1g。

2.2 計(jì)算公式

式中：mb為填滿試坑的砂的質(zhì)量（g）；m1為灌砂前灌砂筒內(nèi)砂的質(zhì)量（g）；m2為灌砂筒下部錐體內(nèi)砂的質(zhì)量（g）；m4為灌砂后灌砂筒內(nèi)所剩余砂的質(zhì)量（g）；mw為填滿試坑的砂的質(zhì)量（g）；γs為量砂的單位質(zhì)量（g/cm3）；ρw為試樣的濕密度（g/cm3）；ρd為試樣的干密度（g/cm3）；ρc為由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（g/m3）；ω為試坑材料的含水量（%）；K為測(cè)試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（%）。

3 兩種檢測(cè)方法的優(yōu)劣對(duì)比

3.1 檢測(cè)環(huán)境要求對(duì)比

核子密度檢測(cè)儀在進(jìn)行路基密度檢測(cè)時(shí)容易受到路基表面濕度影響。在路基壓實(shí)完成后進(jìn)行了表面灑水的路段上采用核子檢測(cè)儀法，實(shí)測(cè)出的含水量會(huì)偏高，從而與實(shí)際情況不符?，F(xiàn)場(chǎng)的原位檢測(cè)應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后盡快進(jìn)行，特別是填方路段，因?yàn)檎舭l(fā)會(huì)使表面材料干燥，降低平均濕度。由此可見(jiàn)表面材料的干濕度對(duì)核子儀的測(cè)量結(jié)果影響很大。灌砂法檢測(cè)區(qū)域表面必須要平整，否則會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。在挖坑取土過(guò)程中，應(yīng)該保證坑壁垂直，避免上大下小或者上小下大的情況，否則會(huì)導(dǎo)致密度結(jié)果發(fā)生偏差。由以上分析可知，坑壁的垂直度對(duì)灌砂法的檢測(cè)結(jié)果有較大影響。

3.2 檢測(cè)速度對(duì)比

如果采用灌砂法對(duì)一組低劑量的灰土進(jìn)行檢測(cè)，一組灰土的采集時(shí)間約為20min，余砂測(cè)量時(shí)間約為5min，綜合測(cè)量25min，總時(shí)間約為50min；利用核子檢測(cè)儀，機(jī)械打眼2min，測(cè)量1min，總耗時(shí)約3min。由此可知測(cè)量同樣一組灰土核子檢測(cè)儀法的檢測(cè)速度約是灌砂法的16倍。

3.3 安全性對(duì)比

核子儀是像電鋸或焊槍一樣的工具，若不采取適當(dāng)?shù)陌踩胧﹦t會(huì)對(duì)檢測(cè)人員造成傷害，核子儀放射α粒子時(shí)產(chǎn)生的輻射會(huì)對(duì)人體造成潛在危害。相比之下灌砂法則比較安全，無(wú)需采取安全措施。

4 結(jié)語(yǔ)

在路基壓實(shí)度的測(cè)定中，灌砂法和核子儀法各有優(yōu)劣。例如，核子儀檢測(cè)法對(duì)環(huán)境要求較高，安全性低，但其檢測(cè)速度遠(yuǎn)大于灌砂法檢測(cè)。因此對(duì)于路基壓實(shí)度的測(cè)定，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件選擇合適的方法，以提高檢測(cè)精度。

[1] JTG E40—2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] JTG E60—2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[3] 梁新政，丁武洋. 路基路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：人民交通出版社，2009．

[4] 黃衛(wèi)東.公路土石混填路基壓實(shí)度波動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：人民交通出版社，2006．