灌砂法檢測路基壓實(shí)度淺談

石彥軍

摘 要：灌砂法作為壓實(shí)度檢測的一種方法，適用于在現(xiàn)場測定基層（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（但不適用于填石路堤等有大空洞或大孔隙的材料壓實(shí)層的壓實(shí)度的檢測），作者作為馬云公路中心試驗(yàn)室一名參與者，就馬云公路施工路基工程中灌砂法壓實(shí)度的檢測，淺談自己的一些心得與體會(huì)。

關(guān)鍵詞：灌砂法；壓實(shí)度；淺談

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0183-02

引 言

公路過程施工過程中，需要經(jīng)過有效的壓實(shí)處理，如果壓實(shí)度不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)導(dǎo)致路基路面工程的可靠性受到影響，甚至造成后續(xù)的沉降問題，最終導(dǎo)致道路服務(wù)能力受限。而灌砂法則是實(shí)現(xiàn)對壓實(shí)度檢測的重要技術(shù)方式之一，在實(shí)際應(yīng)用中的效果理想，能夠滿足道路施工的需求?；诖耍疚慕Y(jié)合馬云公路路基工程為例，提出自己的一點(diǎn)體會(huì)，詳細(xì)內(nèi)容如下：

1 灌砂法檢測壓實(shí)度的基本原理

灌砂法一般在野外應(yīng)用，灌砂法是利用0.25～0.50mm或者0.3～0.60mm均勻顆粒的砂，由一定高度下落到一規(guī)定容積的筒或者試洞內(nèi)，按其單位中不變的原理來測量試洞的容積。然后根據(jù)試洞內(nèi)的集料的含水量來推算出試樣的實(shí)測干密度，最后根據(jù)室內(nèi)最大干密度的比值計(jì)算壓實(shí)度。

2 灌砂筒的選用及量砂標(biāo)定注意事項(xiàng)

1.1 灌砂筒的選用

（1）當(dāng)集料的最大粒徑小于13.2mm，測定層的厚度不超過150mm時(shí)，宜選用？準(zhǔn)100mm的小型灌砂筒測試。

（2）當(dāng)集料的最大粒徑等于或者大于13.2mm，但不大于31.5mm，測定層的厚度不超過200mm時(shí)，應(yīng)用？準(zhǔn)150mm的大型灌砂筒測試。

（3）如果集料的最大粒徑超過31.5mm，則應(yīng)相應(yīng)增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸，灌砂筒和現(xiàn)場試洞的直徑應(yīng)為200mm。

在現(xiàn)場檢測過程中多使用？準(zhǔn)150mm的灌砂筒，它的測試深度為150mm，但是公路工程現(xiàn)場一般壓實(shí)層厚度在200mm左右。且《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》提到“試洞的深度應(yīng)與標(biāo)定罐高度接近或者一致”，《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中提到“試洞的深度應(yīng)等于測定層的厚度”。而且一般表面層壓實(shí)度較高，因此，在現(xiàn)場檢測集料粒徑較大且厚度為200mm的壓實(shí)層時(shí)，宜選用？準(zhǔn)200mm的灌砂筒。

1.2 量砂標(biāo)定注意事項(xiàng)

（1）《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》及《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中均對量砂標(biāo)定時(shí)量砂的高度和質(zhì)量做了規(guī)定，規(guī)程中提到“在灌砂筒筒內(nèi)高度上，向灌砂筒內(nèi)裝砂至距離筒頂?shù)木嚯x15mm左右為止，并稱取裝入筒內(nèi)砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，以后每次標(biāo)定及試驗(yàn)都應(yīng)該維持裝砂高度與質(zhì)量不變”。原因是不同砂面高度的砂，其下落速度不同，因而灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度也不同，這就直接影響了量砂的密度。

（2）標(biāo)定罐深度對量砂的影響：根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，標(biāo)定罐的深度每減少2.5cm，砂的密度約降低1%。因此，標(biāo)定罐的深度應(yīng)與試洞的深度一致。

3 灌砂法測定壓實(shí)度的細(xì)節(jié)問題

（1）量砂的選擇：根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程檢測時(shí)必須采用粒徑0.25～0.50mm或者0.30～0.60mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，而且要保持砂的潔凈干燥，如再次使用時(shí)一定要注意晾干，篩除雜質(zhì)，并放置足夠的時(shí)間，使其與標(biāo)定時(shí)的潔凈、干潮狀況一致，并且經(jīng)常標(biāo)定，否則量砂的松方密度就會(huì)發(fā)生變化。在試驗(yàn)檢測時(shí)，切記不能隨時(shí)臨時(shí)找砂，又對量砂的松方密度不檢測，直接采用以前的松方密度檢測就大錯(cuò)特錯(cuò)了。

（2）檢測點(diǎn)和檢測頻率的選擇。在現(xiàn)場檢測過程中，檢測點(diǎn)位置的選用和檢測頻率是否合理，將直接影響到試驗(yàn)的結(jié)果。那么，檢測點(diǎn)選在靠路基中間、還是左側(cè)、右側(cè)，不是自己隨意所為，正確的選點(diǎn)嚴(yán)格按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTGE60-2008）附錄A進(jìn)行選點(diǎn)。檢測頻率按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》每200m每壓實(shí)層測2處，但是此為雙車道公路的最低檢測頻率，多車道必須按照車道數(shù)與雙車道比例增加相應(yīng)的檢測數(shù)量。這樣，才能與工地現(xiàn)場的實(shí)際情況相符。

（3）基板的使用：檢測時(shí)要盡量選擇地面較平整的地面，且將其表面清掃干凈，只要所測的地面表面不平整（即使1mm），其體積也會(huì)算到試坑中去了，將會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，因此一般情況下，在挖試坑前先現(xiàn)場標(biāo)定一次錐體的體積，消除粗糙面消耗的量砂的質(zhì)量。

（4）開挖試洞。在進(jìn)行開挖試洞的過程中，需要盡量保障每個(gè)試洞的形狀統(tǒng)一，特別是試坑的底部，要使試坑呈圓柱體，且確保試洞的垂直效果，規(guī)避不良形狀的存在。試洞開挖完成后，需及時(shí)展開存儲工作步驟，遏制水分散失的情況。

（5）灌砂時(shí)間的控制。規(guī)程中提到“直到儲砂筒內(nèi)的砂不在下流時(shí)，關(guān)閉關(guān)閉”，部分試驗(yàn)操作者往往忽略了一點(diǎn)，就是在檢測過程中看見砂不在流動(dòng)馬上關(guān)閉，因?yàn)樯白邮菑脑嚩吹闹虚g往試洞的邊緣擴(kuò)展的，這樣提前關(guān)系灌砂筒開關(guān)，必然導(dǎo)致灌入砂的質(zhì)量偏小，這樣測定的壓實(shí)度就會(huì)偏大。所以，在現(xiàn)場檢測時(shí)，我們要等灌砂筒內(nèi)的砂不在流動(dòng)后再等十秒以上的時(shí)間在停止灌砂。

上述幾點(diǎn)內(nèi)容，為具體的灌砂法檢測壓實(shí)度中的細(xì)節(jié)問題，需要對這些問題進(jìn)行控制與管理，從而保障灌砂法能夠得到有效的應(yīng)用，綜合提升灌砂法的質(zhì)量，能夠迎合公路路基檢測的基本需求。

4 灌砂法檢測壓實(shí)度準(zhǔn)確度影響因素

在分析壓實(shí)度準(zhǔn)確度的影響因素之間，我們應(yīng)先知道壓實(shí)度的概念。壓實(shí)度是指土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。其公式見下：

式中：K-測試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（%）；ρc-擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（g/cm3）；ρd-試樣的干密度（g/cm3）；ρw-試坑材料的濕密度（g/cm3）；ω-試坑材料的含水率（%）；mw-試坑中取出的全部材料的質(zhì)量（g）；mb-填滿試坑的砂的質(zhì)量（g）；ρs-量砂的松方密度（g/cm3）。

從上邊的公式我們可以看出：最大干密度在通過室內(nèi)的擊實(shí)試驗(yàn)所得，那么與壓實(shí)度有直接關(guān)系的就是試樣的干密度。而試樣干密度的則與試坑內(nèi)土樣的質(zhì)量、試坑內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量以及試坑內(nèi)材料的含水率有關(guān)。前面，我們對量砂的標(biāo)定及檢測過程中量砂的時(shí)間控制等已經(jīng)進(jìn)行了闡述，下面，就試樣的最大干密度、試坑內(nèi)土樣的質(zhì)量、含水率等影響壓實(shí)度準(zhǔn)確度的因此做以下闡述：

4.1 最大干密度

最大干密度的準(zhǔn)確性對灌砂法檢測壓實(shí)度的準(zhǔn)確性具有直接影響。如果最大干密測試結(jié)果準(zhǔn)確性不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，或是擊實(shí)試驗(yàn)的方式選擇錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致最大干密度的結(jié)果不能保障，最終導(dǎo)致檢測結(jié)果受到干擾。

為保障灌砂檢測壓實(shí)度精確度，需要嚴(yán)格對最大干密度的測試精度進(jìn)行控制。具體的最大干密度測試中，需要選擇有效的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》P11頁和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》P7頁規(guī)定，在公路工程施工過程中，應(yīng)選擇重型擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度。

同時(shí)，擊實(shí)試驗(yàn)一定要做到取樣有代表性，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的試樣與路基填料相一致，要根據(jù)檢測土樣的數(shù)量、針對不同的土類、不同取土場的土樣要進(jìn)行各自的擊實(shí)試驗(yàn)，在現(xiàn)場檢測過程中，當(dāng)超過規(guī)范所允許的用土量或者填筑的土類發(fā)生變化時(shí)，要重新做室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，確定新土樣的最大密度，同時(shí)采用新土方的最大干密度進(jìn)行檢測。

4.2 試坑內(nèi)土樣的質(zhì)量

《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中提到“在試坑開挖過程中，要注意不是鑿出的材料丟失，并隨時(shí)將鑿松的材料取出裝入塑料袋中”。而且從壓實(shí)度計(jì)算公式中我們可以看出，試坑中土樣的質(zhì)量與壓實(shí)度成正比，同等的試坑體積下試坑中土樣的質(zhì)量越大，壓實(shí)度也就越大，反之則小。所以，在試驗(yàn)檢測過程中，要及時(shí)將土樣收集稱重，避免開挖過程中土樣遺失而影響壓實(shí)度的準(zhǔn)確性。

4.3 含水率的測試

根據(jù)壓實(shí)度計(jì)算公式，我們可以看出含水量大則壓實(shí)度小，含水量小則壓實(shí)度大，在檢測過程中，較常用的方法為烘干法和酒精燃燒法。

在現(xiàn)場更多采用酒精燃燒法進(jìn)行含水量的檢測。在現(xiàn)場檢測含水量我們要注意以下幾點(diǎn)：①取樣應(yīng)有代表性，嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程取樣方法進(jìn)行，不能隨便從試洞內(nèi)挖出的土樣中取一些進(jìn)行含水率檢測；②酒精的純度要達(dá)到95%以上，如采用不純的酒精，含水率就會(huì)發(fā)生變化；③在酒精燃燒土樣的過程中，要防止土樣外濺；④每一土樣至少燃燒三次以上，并且要保證燃燒后土樣質(zhì)量不在發(fā)生變化為止；⑤結(jié)果整理，含水率5%以下時(shí)允許平行差值0.3%，含水率40%以下時(shí)允許平行差值不能超過1%，否則結(jié)果無效。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合馬云公路路基工程中灌砂法檢測壓實(shí)度的實(shí)際情況，簡介了灌砂法檢測壓實(shí)度基本原理及灌砂筒的選擇及量砂標(biāo)定的注意事項(xiàng)，分析灌砂法檢測壓實(shí)度的細(xì)節(jié)問題，研究影響檢測壓實(shí)度準(zhǔn)確度的因素。在實(shí)際施工過程中，只要我們掌握了檢測壓實(shí)度的各個(gè)要點(diǎn)，有效正確的分析出各項(xiàng)影響因素，就可以得出準(zhǔn)確的壓實(shí)度，真正的做到保證路基路面工程質(zhì)量，為公路施工提供幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40-2007）.人民交通出版社.

[2]《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTGE60-2008）.人民交通出版社.

[3]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF10-2006）.人民交通出版社.

[4]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2017）.人民交通出版社.

收稿日期：2018-10-11