土方路基填料的最大干密度的確定探討

李慧強

（鶴山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心 廣東省鶴山市 529700）

前言

截止到目前，土方路基填料最大干密度的主要確定方式擊實試驗，該方式的整個過程極為繁瑣，需要做好試樣抽取、處理和曲線圖繪制等，最終根據(jù)曲線圖繪制來確定最大干密度以及最佳含水率。在具體實驗過程中，后一步容易受到前一步操作的制約，應(yīng)確保每一步驟的規(guī)范操作，只有這樣，才能確保最終結(jié)果具備較高的準確性。

1 土源情況分析

由于不同地區(qū)的地質(zhì)成因不相同，導(dǎo)致不同深度的土質(zhì)區(qū)別差異化很大。截止到目前，各地土方路基填料來源主要涉及到的渠道有兩個，其中一個是業(yè)主提供的取土坑，另一種是對其他各個工程中的棄土進行收購。在此過程中，所提取的土體深度一般在2.5m左右，站在單個取土坑角度來說，其取土面積并不會太大，這也導(dǎo)致土的層理變化并不明顯，土源質(zhì)量更加穩(wěn)定和可控。但隨著各個城市土地資源較為匱乏，各種棄土收購成為了土方路基填料的主要來源。由于該類土源結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，在取土位置和取土深度上也無法得到合理控制，而且土質(zhì)混合顯得更加嚴重，為土方路基填料最大干密度確定帶來了極大影響。圖1是廣東省某城市建筑棄土土堆之中的三種不同類型土質(zhì)示意圖，第一部分土樣顏色為褐色，土質(zhì)為淤泥質(zhì)圖，第二部分的土質(zhì)顏色為棕黃色，類型為亞黏土，第三部分主要是淤泥質(zhì)粘土。

圖1 不同類型土質(zhì)示意圖

2 土方路基填料的最大干密度的確定

2.1 土樣抽取

在整個土方路基填料最大干密度確定上，需要確保所抽取的土樣具備一定的代表性，這也是提升最終結(jié)果準確性的關(guān)鍵所在。因此，在填料試樣抽取上，應(yīng)該以代表性為主，將提取坑作為土源，讓選取的試樣具備更強代表性，為后續(xù)實驗提供基礎(chǔ)條件。但對于購買的棄土土源，其構(gòu)成具備很強特殊性，在試樣抽取上，存在很多不確定因素，增加后續(xù)試驗難度。為此，在該類抽樣過程中，工員需要對棄土來源進行查詢，并對不同土堆之中的土質(zhì)情況進行檢測，以現(xiàn)場土質(zhì)為主，對其檢測單元進行有效劃分，在條件允許時候，整個檢測工作也能與具體的棄土單位直接形成對接關(guān)系，將其運送到指定位置。在具體代表性試樣抽取過程中，應(yīng)該以“十”形或者是“米”形為主，設(shè)置9個取樣位置，在取樣數(shù)量確定上，不能少于正常試驗數(shù)量的2倍，確保試驗的完整性[1]。

2.2 試樣制備

該實驗過程中所需要的土樣需要盡可能采取自然風(fēng)干策略，將其中的含水量降到最低，一旦遇到陰雨天氣，可以借助于烘箱等將土樣水分蒸發(fā)，烘箱溫度以50℃為宜。在土樣風(fēng)干過程之中，還要注意不能受到雨水侵襲，否則會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。除此之外，在試樣風(fēng)干上，工作人員還要對其中存在的結(jié)塊進行處理，通過碾碎操作，讓試樣處理速度提升，并將土樣的準備時間縮短，避免由于過分干燥，增加土體分子之間的粘結(jié)度，以及土樣顆粒之間的受損程度。除了土樣之中的個別雜質(zhì)之外，還要進行全部碾碎過篩操作，確保土樣不會受到任何人為因素干擾，降低試驗結(jié)果的準確性。另外，在試樣碾碎過篩之后，還要確保擊實試驗之中的用料含水量降低最低。當土樣風(fēng)干操作結(jié)束之后，可以將其分裝到塑料袋之中進行密封，該操作以四分法為主。不同擊實試驗所需要的樣品質(zhì)量如下：①小試筒，體積為997cm3，根據(jù)不同土質(zhì)來確定質(zhì)量，范圍在2000～2500g之間。②利用大試筒將樣品和無機結(jié)合料材料混合到一起，其中，具體的樣品數(shù)量為5000g，大試筒的體積為2177cm3。在不同擊實試驗小組配置過程中，每組可以配置5～6個樣品，如果是開展平行試驗，工作人員可以進行同步準備工作。

2.3 擊實試驗和試樣制備

2.3.1 預(yù)定含水率確定

在預(yù)定含水率確定過程中，主要涉及到三種方式：①參考具體的土體塑限，對其含水率進行預(yù)估，一般來說，素土的最佳含水率塑限集中在60%左右；②對同地區(qū)同類型土的含水率進行參考；③根據(jù)實際經(jīng)驗來確定。每一組的擊實試驗之中，需要配置5～6個不同的含水率試樣，而且在含水率分布上，其中2個試樣的含水率需要比最佳含水率更小，還要有兩個試樣大于預(yù)定含水率，這樣才能確保試驗結(jié)果具備較高穩(wěn)定性。在具體含水率配置跨度上，也應(yīng)該根據(jù)具體土質(zhì)情況進行詳細考慮，一般以1～3%為宜，如果試樣的塑性指數(shù)較小，應(yīng)該以小跨度為標準開展配置工作。

2.3.2 擬配試樣用水量計算

在擊實試驗開展的前一天，工作人員需要對土樣風(fēng)干含量率進行檢測，為試樣的配水量確定提供基礎(chǔ)。另外，在試樣含水量配置之前，需要對各個含水率試樣進行計算，確定好無機結(jié)料的具體數(shù)值，并由上級人員審核無誤之后，方可繼續(xù)下一步操作。在配料工作開展上，人們還應(yīng)該根據(jù)具體天氣狀況對加水量進行計算，具體范圍是0.1～0.3%，從而對整個試驗過程中的含水量損失進行補償。在素土浸潤上，人們可以按照具體含水量情況和要求，將水一次性加入到樣品之中進行攪拌，隨后悶浸一晚上。當上述工作結(jié)束之后，可以繼續(xù)添加一些填料，如水泥、石灰等，在浸潤方式和浸潤時間確定上，應(yīng)按照具體無機結(jié)合料種類進行確定。以摻水泥的填料為例，除了水泥之外，其他材料均需要按照之前預(yù)定的配置用量進行添加，之后進行攪拌操作，在混合均勻之后方可用于浸潤操作。在擊實試驗開展之前，需要將水泥逐個加入，并做好攪拌操作。需要注意的是，整個實驗應(yīng)該在水泥加入的1h之內(nèi)完成，否則試樣將會作廢，而且試樣的浸潤時間也不會超過24h。黏性土質(zhì)的浸潤時間一般為12～24h，粉質(zhì)土一般為6～8h，如果是砂類土，可以將時間縮短到4h左右[2]。

2.4 土的擊實試驗

站在公路工程土方路基填料角度來說，所采用的擊實試驗方法和標準一般以重型為主，具體來看，細粒土?xí)x用小擊實筒，填料數(shù)量為5層，每層的錘擊次數(shù)為27次，也可以選擇大筒，填料數(shù)量為3層，每層的錘擊次數(shù)為98次。另外，在每層錘擊過程中，可以利用4.5kg的擊錘炒年糕45cm高位置處進行下落擊實。在擊實操作開始之前，可以在試筒壁上抹一層凡士林，之后在筒底或者是墊塊之上放置好塑料薄膜，便于擊實操作完成之后，完成試筒的取下操作。在擊實操作過程中，工作人員還需要注意裝料均勻性放置，將擊錘自由落下，當擊實工作完成之后，人們需要對擊實厚度進行詳細檢查，并作出適當調(diào)整工作，直到與相關(guān)標準相符。當擊實工作結(jié)束之后，工作人員還要做好筒內(nèi)削刮工作，這樣一來，試樣和套筒才能實現(xiàn)完全脫離，為擊實高度測量創(chuàng)造有利條件。還要將試樣周邊的物質(zhì)清除出去，并將中間試樣迅速碾碎，提升含水量測量結(jié)果的代表性。最后，工作人員應(yīng)確保含水量樣品抽取工作保持迅速狀態(tài)，還要在密閉容器之中開展，在降低水量損失同時，避免對含水量真實性產(chǎn)生過大影響。

2.5 數(shù)據(jù)處理

當擊實操作全部完成之后，整個試樣的濕密度計算可以根據(jù)以下公式進行：

該式中：pw代表試樣的濕密度，單位為g/cm3；m1代表試筒和濕試樣總質(zhì)量，單位為g；m2代表試筒質(zhì)量，單位為g；V代表試筒的總體積。

在干密度計算上，可以利用以下公式進行：

該式中：pd代表試樣干密度，w代表試樣含水量。

小組試樣的干密度數(shù)值應(yīng)伴隨著含水量的提升而提升，隨后再逐漸降低，呈現(xiàn)出拋物線狀態(tài)。另外，各個小組的擊實結(jié)果應(yīng)確保最大干密度值兩側(cè)分布兩個逐步降低的數(shù)值，否則在后續(xù)需要進行有效的補點檢測操作。

2.6 數(shù)據(jù)分析

截止到目前，在最大干密度確定上，依然以圖解法為主，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定和標準進行曲線繪制。當曲線與檢測點相接近時，檢測數(shù)值的離散性大大降低，而具體的曲線繪制方式選擇，還要根據(jù)路基調(diào)料類型進行最終確定。從具體的干密度和含水量關(guān)系曲線之中可以看出，頂峰所在的干密度和含水率代表著整個試驗的最大干密度和最佳含水量。工作人員還可以根據(jù)具體的平行檢測結(jié)果之后的平均值計算，將其作為最終的研究結(jié)果。如果在試驗結(jié)束之后，得到的兩個最大干密度數(shù)值偏差大于0.05g/cm3，最佳含水量偏差超過0.5%，可以判定該試驗結(jié)果無效，此時工作人員需要重新進行檢測或者是補點操作。如果是穩(wěn)定的單一土源，擊實試驗的準確程度將會大幅提升，可以直接在施工現(xiàn)場之中開展控制工作。如果土源種類多樣，人們可以根據(jù)具體的鋪筑試驗段情況，對最終結(jié)果進行再次驗證，確保整個試驗的準確程度不會受到任何影響[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，整個土方路基填料最大干密度試驗過程較為復(fù)雜，但這也是確定土方路基填料壓實度的唯一指標，重要性極為明顯。因此，在最大干密度確定上，相關(guān)試驗人員應(yīng)定期開展試驗總結(jié)工作，將其中存在的影響因素明確，制定出與之相關(guān)的解決對策，最終為土方路基壓實工作開展創(chuàng)造一個良好條件。