灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)探討

李小松湯 琨

(1.重慶市長壽區(qū)交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401220; 2.重慶市長壽區(qū)規(guī)劃局，重慶 401220)

灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)探討

李小松1湯 琨2

(1.重慶市長壽區(qū)交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，重慶 401220; 2.重慶市長壽區(qū)規(guī)劃局，重慶 401220)

介紹了灌砂法的基本原理及適用范圍，對(duì)量砂的選擇與標(biāo)定進(jìn)行了研究，從選點(diǎn)及檢測(cè)頻率、試坑開挖、含水率測(cè)定等方面提出了灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度的技術(shù)要點(diǎn)，以達(dá)到提高測(cè)試結(jié)果精度的目的。

灌砂法，壓實(shí)度，路基，檢測(cè)

路基壓實(shí)是道路施工過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，路基在充分壓實(shí)后能夠保證足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，防止?jié)B透并能消除沉陷，這對(duì)于道路的安全運(yùn)營起著重要的作用。作為路基檢驗(yàn)評(píng)定的關(guān)鍵項(xiàng)目，壓實(shí)度的測(cè)試結(jié)果對(duì)于路基工程的驗(yàn)收起著舉足輕重的作用。

現(xiàn)階段壓實(shí)度檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法是灌砂法，此方法雖然原理簡單，但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作過程中由于需要注意的細(xì)節(jié)太多而不好控制，任何一方面的不當(dāng)操作都會(huì)引起較大的誤差甚至是錯(cuò)誤;又因?yàn)楣嗌胺ㄋ鶞y(cè)定的壓實(shí)度是檢驗(yàn)評(píng)定的依據(jù)和將來發(fā)生質(zhì)量糾紛的仲裁依據(jù)，因此也經(jīng)常成為施工單位與質(zhì)量檢測(cè)部門之間發(fā)生矛盾的環(huán)節(jié)。

從灌砂法測(cè)定路基壓實(shí)度的原理出發(fā)，深入分析操作過程中需要注意的各個(gè)環(huán)節(jié)，以達(dá)到提高測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的目的，更好的用于指導(dǎo)路基施工質(zhì)量的檢驗(yàn)評(píng)定。

1 灌砂法的基本原理及適用范圍

灌砂法的基本原理就是利用粒徑均勻一致的標(biāo)準(zhǔn)砂，用體積置換的方法將試坑內(nèi)的材料置換出來，算出試坑的體積，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試集料的含水率，即可求出試樣的實(shí)測(cè)干密度?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得最大干密度的比值即為該點(diǎn)的壓實(shí)度。

JTG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程中明確規(guī)定:灌砂法適用于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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)度檢測(cè);但不適用于填石路基等有大孔洞或大孔隙的材料壓實(shí)度檢測(cè)［1］。

2 量砂的選擇與標(biāo)定

砂的顆粒級(jí)配對(duì)砂的密度有較大影響，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)過程中，應(yīng)采用顆粒均勻、清潔干燥的標(biāo)準(zhǔn)砂(粒徑一般為 0.30 mm～ 0.60mm或0.25mm～0.50mm)，這是確保壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果具有可靠性的基礎(chǔ)。量砂重復(fù)使用一定要嚴(yán)格篩選，清除混入的雜質(zhì)，然后烘干重新標(biāo)定其密度。

在進(jìn)行量砂的標(biāo)定時(shí)，首先要做到標(biāo)定量砂密度所使用的灌砂桶應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)所使用的灌砂桶保持一致。變換灌砂桶型號(hào)時(shí)，應(yīng)重新標(biāo)定量砂密度。

灌砂桶內(nèi)的砂面高度、砂的總重都會(huì)對(duì)量砂的密度產(chǎn)生影響［2］。JTG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程中規(guī)定:灌砂桶內(nèi)砂距離筒頂?shù)母叨葹?5 mm。這樣做的目的就是保證砂子自由下落的速度一致，從而使標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度保持不變，量砂的松方密度就不會(huì)受到影響。在實(shí)際操作過程中，對(duì)于灌砂桶內(nèi)的砂距離桶頂?shù)木嚯x為15 mm往往不好控制，這就會(huì)導(dǎo)致同樣的量砂在重復(fù)標(biāo)定時(shí)的松方密度有較大波動(dòng)。為了避免該問題的產(chǎn)生，根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議在進(jìn)行標(biāo)定操作前在灌砂桶內(nèi)壁上將15mm的位置標(biāo)出，以后每次往灌砂桶加砂時(shí)到此刻度為止即可。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)注意事項(xiàng)

3.1 選點(diǎn)及檢測(cè)頻率

在現(xiàn)場(chǎng)采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)的選取對(duì)于最終的檢測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。選點(diǎn)太少就不具有客觀性，不能真實(shí)反映路基的壓實(shí)情況;選點(diǎn)太多又會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)工作量大大增加，同時(shí)這些試坑的位置也是薄弱點(diǎn)，對(duì)于路基強(qiáng)度的均勻性會(huì)有一定程度的影響。一般而言，路基兩側(cè)邊緣處的壓實(shí)度相對(duì)中間部位的壓實(shí)度較低，這就存在一些相對(duì)薄弱的部位，在選點(diǎn)時(shí)應(yīng)充分考慮到這一因素的影響，加強(qiáng)對(duì)路基邊緣部位的檢測(cè)也是非常必要的。在實(shí)際操作過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)TG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程附錄A中的檢測(cè)頻率進(jìn)行選點(diǎn)檢測(cè)，這樣檢測(cè)結(jié)果才能較客觀的反映工程質(zhì)量的實(shí)際情況。

3.2 試坑開挖

確定好檢測(cè)位置后，首先應(yīng)將檢測(cè)點(diǎn)地面表層的浮土清掃干凈，并用修土刀修理平整。只要表面凸出一點(diǎn)(即使1 mm)，使整個(gè)表面高出一薄層，其體積算到試坑中將影響試驗(yàn)結(jié)果。為了保證檢測(cè)結(jié)果的精確性，應(yīng)先放上基板測(cè)定一次粗糙表面所消耗的量砂，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)將該部分的質(zhì)量從填滿試坑的砂的質(zhì)量中減去。只有在非常光滑的情況下可以省去該步驟。

放置好基板之后，可以用修土刀沿著基板外圍在路基上刻劃出基板的具體位置，這樣做可以保證在挖坑過程中即使不小心移動(dòng)了基板也能將其恢復(fù)到初始位置。

按照“先中間后邊緣”的順序開挖試坑，一定避免以邊緣為支點(diǎn)挖洞撬起試坑內(nèi)材料，致使邊緣受擠密。在用鑿子或螺絲刀挖坑的過程中，應(yīng)避免力度過大導(dǎo)致坑中的材料飛濺出來。由于公路工程施工大都在夏秋時(shí)節(jié)，此時(shí)白天氣溫一般都較高，要特別注意防止被測(cè)材料水分蒸發(fā)導(dǎo)致測(cè)出的含水量偏小，因此對(duì)于挖出的材料應(yīng)立即放入塑料袋中并密封好。

開挖試坑的過程中盡量做到不攪動(dòng)洞壁的材料，保證洞壁的完整性。如果不慎已經(jīng)攪動(dòng)，但是攪動(dòng)量十分小，則要將洞壁重新整平;如果攪動(dòng)量過大則要廢棄此試坑，在附近重新選擇測(cè)試點(diǎn)。

3.3 試坑形狀和深度

試坑的形狀應(yīng)該是中空的圓柱形，坑壁垂直，其深度等于該碾壓層的厚度。在實(shí)際操作過程中，檢測(cè)人員往往會(huì)將試坑挖成內(nèi)徑上大下小的不規(guī)則形狀，這樣最終測(cè)得的壓實(shí)度會(huì)比真實(shí)值偏大。由于壓路機(jī)的壓實(shí)功是從壓實(shí)層表面沿深度方向逐漸減小的，壓實(shí)層頂部相對(duì)于底部會(huì)密實(shí)一些，因此只有將試坑挖成內(nèi)徑上下一致的規(guī)則形狀并取出試坑內(nèi)所有的材料，這樣計(jì)算最終得出的壓實(shí)度才能反映該碾壓層真實(shí)的壓實(shí)情況。最后要注意，試坑的深度應(yīng)該等于測(cè)定層的厚度，但不得有下層材料混入。

3.4 含水率測(cè)定

含水率的測(cè)定是灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度中非常重要的一步，只有準(zhǔn)確測(cè)定出試坑材料的含水率，才能通過計(jì)算求出現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)干密度。含水率測(cè)定最準(zhǔn)確的方法是烘干法，但由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)條件所限，往往采用酒精燃燒法進(jìn)行含水率檢測(cè)。首先應(yīng)當(dāng)明確，對(duì)于含有機(jī)質(zhì)的土壤不適合采用該法，原因就在于酒精在燃燒過程中會(huì)將有機(jī)質(zhì)燃燒掉而使最終結(jié)果不準(zhǔn)確。

對(duì)于采用酒精燃燒法進(jìn)行含水率測(cè)定的土壤，首先取樣應(yīng)有代表性，建議將挖坑取出的材料攪拌均勻后采用四分法取樣;其次就要求酒精的濃度滿足規(guī)范要求;第三在酒精燃燒土樣的過程中，要防止鋁盒內(nèi)試樣“嘣”出鋁盒，每一土樣至少燃燒三次，直至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，然后求出試樣的含水率。

3.5 試坑灌砂

相關(guān)試驗(yàn)表明，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)灌砂桶中砂面高度和重量與室內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)保持一致，能夠大大提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因?yàn)楣嗌巴皟?nèi)砂的高度不同，這樣標(biāo)準(zhǔn)砂對(duì)于孔底的壓強(qiáng)就不同，從而導(dǎo)致砂從孔底流出的速度不同，最后的結(jié)果就是砂的密實(shí)程度會(huì)發(fā)生變化。

對(duì)同一體積的試坑進(jìn)行灌砂時(shí)，如果灌砂桶內(nèi)砂的高度較高，灌砂時(shí)流出的砂量較大;如果灌砂桶內(nèi)砂的高度較小，灌砂時(shí)流出的砂量較小。前面已經(jīng)指出，在進(jìn)行量砂標(biāo)定時(shí)，在灌砂桶內(nèi)壁上將距離灌砂桶頂部15 mm的位置標(biāo)出，這樣就能保證灌砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量是一個(gè)定值。

開始灌砂后，不得碰動(dòng)灌砂桶，更不能去敲打灌砂桶，應(yīng)該讓砂自由流入試洞內(nèi)，操作要一次完成，不可進(jìn)行兩次灌砂。關(guān)于灌砂的結(jié)束時(shí)間，JTG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程中的描述是:“直到儲(chǔ)砂桶內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開關(guān)，仔細(xì)取走灌砂桶”，通過在現(xiàn)場(chǎng)大量的試驗(yàn)檢測(cè)表明，當(dāng)灌砂桶內(nèi)邊緣處的標(biāo)準(zhǔn)砂不再流動(dòng)后再等幾秒鐘時(shí)間，才可關(guān)閉開關(guān)停止灌砂。如果提前結(jié)束灌砂，勢(shì)必導(dǎo)致灌入的標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量偏少，從而導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。

3.6 其他注意事項(xiàng)

由于灌砂法消耗的標(biāo)準(zhǔn)砂數(shù)量比較大，因此在實(shí)際施工檢測(cè)過程中所用量砂經(jīng)常都是重復(fù)使用的，使用過的量砂從試坑中取出時(shí)不可避免的會(huì)與被測(cè)材料接觸，從而使量砂中混入被測(cè)材料的細(xì)小顆粒;另外，量砂在與被測(cè)材料接觸后其含水率也會(huì)發(fā)生變化。因此，量砂如果需要重復(fù)使用的話，一定要過篩洗凈、烘干，并放置一段時(shí)間，使其與空氣濕度達(dá)到平衡后再用，否則將會(huì)影響量砂的密度。

在有風(fēng)的天氣環(huán)境下進(jìn)行灌砂試驗(yàn)，應(yīng)將天平放在避風(fēng)處進(jìn)行稱量，或者采用擋板圍擋住天平以保證稱量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

灌砂法作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)路基壓實(shí)度最常用的試驗(yàn)方法，其原理簡單，但實(shí)際操作過程中往往受較多因素的影響，任何細(xì)節(jié)上的操作不當(dāng)都可能導(dǎo)致最終的試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，不能真實(shí)的反映路基的壓實(shí)情況。只有按照規(guī)范的要求嚴(yán)格操作，注意以上提到的各個(gè)細(xì)節(jié)，才能從根本上提高現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的準(zhǔn)確性與精度，得出準(zhǔn)確真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而客觀真實(shí)的反映路基的壓實(shí)情況。

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

［2］ 孫衍泉.灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2009(16):156-157.

［3］ JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］ 李 浩.淺析影響灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度準(zhǔn)確度的因素［J］.福建建設(shè)科技，2011(5):66-67.

Discussion of techniques using sand filling method to detect the subgrade degree of compaction

Li Xiaosong1Tang Kun2

(1．Communications Engineering Quality Inspection Station of Changshou District in Chongqing City，Chongqing 401220，China; 2．Changshou District Planning Bureau of Chongqing City，Chongqing 401220，China)

The paper introduces the basic principle and applied scopes for the sand-pouringmethod，researches the selection for themeasured sand and calibration，and points out the technical points for the testof roadbed compaction with the sand-pouringmethod from the selected points，tested frequency，excavation of trial pits，and measurement ofwater content，so as to improve the accuracy of the test result.

sand-pouringmethod，compaction，roadbed，test

U416.1

A

1009-6825(2015)29-0152-02

2015-08-04

李小松(1984-)，男，工程師; 湯 琨(1982-)，女，工程師