灌砂法在公路路基試驗(yàn)檢測中的應(yīng)用

邱晶晶

摘 要：天然砂礫是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種路基填料，通過室內(nèi)試驗(yàn)，可初步確定天然砂礫的路用性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)參數(shù)等，然而僅選用室內(nèi)試驗(yàn)根本無法確定天然砂礫路基的具體施工參數(shù)與施工工藝。當(dāng)前國內(nèi)相關(guān)研究較多，但土類情況多種多樣，數(shù)據(jù)可比性不足，基于此，在填筑路基前，需通過科學(xué)、有效的試驗(yàn)方法來確定各類施工參數(shù)，如含水量、碾壓遍數(shù)和壓實(shí)功能等，從而確定天然砂礫的最佳施工工藝。該文在公路路基試驗(yàn)檢測中選用灌砂法檢測路基填筑質(zhì)量，可充分了解天然砂礫路基的壓實(shí)功能，保證壓實(shí)質(zhì)量，為公路工程施工質(zhì)量的提升提供強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：灌砂法；路基檢測；路基填筑

中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

路基是公路的主要構(gòu)成部分，路基質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)公路的使用壽命影響巨大。提高路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性是保證公路運(yùn)行安全的關(guān)鍵，為此，必須做好路基壓實(shí)質(zhì)量控制。我國地域遼闊，地形差異大，所需路基填料也有所不同。天然砂礫是當(dāng)前應(yīng)用最多的一種路基填料，具有高強(qiáng)度、壓實(shí)密度良好等特點(diǎn)。對(duì)于路基現(xiàn)場壓實(shí)度檢測，灌砂法是最常見、應(yīng)用最多的方法。做為土基密度測定的主要方式之一，灌砂法于19世紀(jì)50年代由Martin Bullrise（美國人）發(fā)明。灌砂法在現(xiàn)場密度測定中，具有較高準(zhǔn)確性，且簡單易懂，適用性強(qiáng)。灌砂法通常用于檢測細(xì)粒土、砂類土與礫類土密度，土類粒徑需控制在60 mm以下。在公路路基試驗(yàn)檢測中選用灌砂法，可保證檢測的準(zhǔn)確性，及時(shí)了解路基壓實(shí)效果，便于控制天然砂礫路基質(zhì)量，做好路基檢測評(píng)價(jià)。

1 工程概況

某公路工程總長度5.35 km，起止樁號(hào)K7+250～K12+600，為雙向六車道，路基寬度為34.5 m。該路段選用機(jī)械化施工，輔助人工施工，該路段路基工程均為填方土方路堤填筑，包括零挖方、邊溝挖方，決定選擇人工+挖掘機(jī)的方法開挖施工，通過推土機(jī)、裝載機(jī)等進(jìn)行取土、裝土。根據(jù)工程需要，選用天然砂礫作為路基填料，此類填料易密實(shí)、承載力高，施工效果良好。路堤填筑需分3層填筑，各層填筑松鋪厚度各不相同。為保證施工質(zhì)量，現(xiàn)選取K7+650～K7+850段作為路基填筑試驗(yàn)段，以灌砂法用于路基壓實(shí)檢測。

2 公路路基試驗(yàn)檢測中灌砂法的試驗(yàn)流程

當(dāng)前，大多數(shù)公路工程壓實(shí)度現(xiàn)場測定，都會(huì)選用灌砂法，該項(xiàng)技術(shù)測量結(jié)果準(zhǔn)確，但在實(shí)際應(yīng)用中，并不像表面上看到的那樣簡單，在具體操作中，如果操作不當(dāng)，極易產(chǎn)生質(zhì)量問題，導(dǎo)致結(jié)果誤差較大。為此，必須進(jìn)一步規(guī)范公路路基試驗(yàn)檢測中灌砂法的試驗(yàn)流程，更好地提升檢測結(jié)果，提高檢測準(zhǔn)確性，保證公路路基整體質(zhì)量。

（1）按照表面沉降控制法在試驗(yàn)段內(nèi)合理地選擇觀測點(diǎn)，在其周圍選用一塊平整表面，尺寸為40 cm×40 cm，清理干凈。因此試驗(yàn)段具有較為粗糙的表面，可在基板中部圓孔位置放置灌砂筒，隨后開啟灌砂筒，讓砂不斷向基板中孔內(nèi)流入，待無砂向下流時(shí)，將開關(guān)關(guān)閉，并將灌砂筒去除，做好稱量工作，精度控制在1g左右。

（2）去除基板，回收余留在試驗(yàn)點(diǎn)的量砂，并且做好清理工作。表面清理干凈后將基板放回，順著基板中孔開洞，Φ200 mm。開鑿孔洞深度應(yīng)與測試層厚度一致，嚴(yán)禁混入下層材料，最后取出所有洞內(nèi)松散材料。完成上述所有工作后，對(duì)鑿除的材料進(jìn)行放置、稱量，作為試樣。

（3）將試樣放于烤箱內(nèi)烘烤干燥，對(duì)其含水量進(jìn)行測定。在試洞上安設(shè)基板，在基板中間位置放置灌砂筒，待砂灌滿后，保證基板中孔和試洞高度統(tǒng)一，且灌砂筒下口與基板中孔對(duì)齊，隨后將灌砂筒開啟，讓砂不斷向試洞內(nèi)流入，待砂不再下流后即可關(guān)閉。此時(shí)可去除灌砂筒，并對(duì)剩余砂進(jìn)行稱量，精度控制在1 g左右。在整個(gè)過程中，不允許觸碰灌砂筒，盡可能地降低震動(dòng)。

（4）將灌砂筒內(nèi)的量砂取出，便于下次試驗(yàn)使用。如果量砂濕度發(fā)生改變，或混有雜物，需要再次進(jìn)行過篩、烘干，且放置一定時(shí)間后才能使用。

3 公路路基試驗(yàn)檢測中灌砂法的試驗(yàn)結(jié)果

通過灌砂法試驗(yàn)，可得出如下結(jié)果，見表1。

由此可見，完成碾壓施工后，路基所有測點(diǎn)的壓實(shí)度均在設(shè)計(jì)要求（96 %）以上，與路基規(guī)范規(guī)定相符。其路基壓實(shí)度數(shù)據(jù)大多在97 %～99 %，則表明現(xiàn)有壓實(shí)設(shè)備碾壓5遍即可滿足施工要求。當(dāng)36 cm松鋪厚度時(shí)，壓實(shí)度平均值在99.6 %，相較設(shè)計(jì)要求96 %最小壓實(shí)度值明顯多出許多。當(dāng)45.6 cm松鋪厚度時(shí)，壓實(shí)度平均值為97.8 %，相較36 cm松鋪厚度層，壓實(shí)度有所減小，但仍符合施工要求。由此可見，在碾壓設(shè)備、壓實(shí)遍數(shù)等條件相同的情況下，松鋪厚度將嚴(yán)重影響壓實(shí)度的大小，隨著松鋪厚度的增加，壓實(shí)度將會(huì)隨之減小。

4 公路路基試驗(yàn)檢測中灌砂法試驗(yàn)超百問題分析

當(dāng)前，很多工程現(xiàn)場均選用灌砂法用于壓實(shí)度檢測，表面看通俗易懂，較為簡單，但在具體操作中把控難度較大，極易產(chǎn)生較大誤差，特別是壓實(shí)度超百問題較為常見，根據(jù)該工程實(shí)際檢測情況，發(fā)現(xiàn)存在超百情況，為避免盲目減少碾壓遍數(shù)，需要針對(duì)壓實(shí)度超百問題做分析。

4.1 壓實(shí)度超百原因分析

壓實(shí)度是壓實(shí)路堤填料之后，填料干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之間的比值。據(jù)此可知，可干密度、標(biāo)準(zhǔn)最大干密度都會(huì)影響壓實(shí)度，從而出現(xiàn)超百問題，結(jié)合本工程實(shí)際情況，壓實(shí)度超百原因如下。

第一，檢測設(shè)備方面因素。路基壓實(shí)度通過灌砂法檢測時(shí)，要求試洞深度和標(biāo)定筒深度一致，以此確保量砂密度相同，為此，在檢測過程中，必須在試筒直徑內(nèi)合理控制各層填筑壓實(shí)厚度。本工程選用Φ200 mm灌砂筒，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，相比灌砂筒直徑，填筑層厚度必須在200 mm以下。但在具體填筑過程中，填筑層厚度略大，產(chǎn)生了僅檢測碾壓層上部壓實(shí)度的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致填料干密度偏大，進(jìn)而產(chǎn)生壓實(shí)度超百情況。

第二，操作精度因素。灌砂法表面看通俗易懂，較為簡單，因此，增加了隨意操作的可能性，進(jìn)而會(huì)對(duì)檢測結(jié)果的精度造成一定影響。如測點(diǎn)表面標(biāo)定不準(zhǔn)確、試洞形狀與要求不符、試洞深度不足等，都會(huì)造成操作失誤。在攤鋪路基填料時(shí)，如填料粒徑差距大，粗細(xì)分布不均，將會(huì)影響檢測結(jié)果。如測點(diǎn)設(shè)置在密集粗料部位，將大大增加填料干密度，進(jìn)而導(dǎo)致壓實(shí)度增加。

該工程存在天然砂礫粒徑差異大分布不均勻等情況，在現(xiàn)場測定時(shí)，難以管控試洞形狀，導(dǎo)致試洞壁不平整，如持續(xù)修整，則試洞將越來越大，更無法保證其形狀的規(guī)則。除此之外，由于本地區(qū)多風(fēng)、天氣干燥，檢測過程中水分蒸發(fā)情況較為顯著，室內(nèi)檢測所得結(jié)果含水量普遍較低，干密度則過大。同時(shí)，多風(fēng)天氣下，在稱量灌砂、填料質(zhì)量時(shí)，將加大誤差，極易產(chǎn)生壓實(shí)度超百情況。

4.2 壓實(shí)度超百防治措施

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，在全面了解灌砂法試驗(yàn)壓實(shí)度超百原因的前提下，為了提升壓實(shí)度檢測的精度，提高準(zhǔn)確性，保證填筑施工質(zhì)量，必須針對(duì)問題，采取切實(shí)可行的措施予以處理，只有這樣才能最大限度地降低誤差，提高檢測準(zhǔn)確性。

4.2.1 改進(jìn)檢測設(shè)備及方法

檢測設(shè)備是路基試驗(yàn)檢測的必備條件，檢測方法是路基試驗(yàn)檢測的基礎(chǔ)要求，灌砂法試驗(yàn)所選設(shè)備為灌砂筒，在路基壓實(shí)度測定時(shí)，必須保證灌砂筒質(zhì)量合格，且合理控制填層厚度，如果填層厚度大于規(guī)定值，極易出現(xiàn)壓實(shí)度較大等問題。隨著高效、大功率設(shè)備的廣泛使用，根據(jù)路基填筑施工要求，如還以25 cm分層，則與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求不符，為此，需進(jìn)一步改進(jìn)灌砂設(shè)備，加寬灌砂筒直徑，更好地應(yīng)用于路基壓實(shí)度檢測。

4.2.2 灌砂法操作精度控制

路基壓實(shí)度選用灌砂法進(jìn)行測定時(shí)，必須做好操作精度控制，才能降低誤差，確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確。要求盡可能地保證試洞平整、光滑、順直、規(guī)則，不得出現(xiàn)上下不同、大小不一等情況。同時(shí)，在挖掘試洞時(shí)，需多次稱量挖出的填料，盡量降低水分蒸發(fā)影響。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國公路建設(shè)行業(yè)也得到了極大的發(fā)展，路基是公路的主要承重結(jié)構(gòu)，如何提高路基質(zhì)量極為關(guān)鍵。路基壓實(shí)效果直接關(guān)系到公路工程的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，提高壓實(shí)度可有效保證工程整體質(zhì)量，延長工程使用壽命。目前，公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測方法眾多，如環(huán)刀法、核子密度儀法、灌砂法等，其中最通用的方法為灌砂法，這種檢測方法準(zhǔn)確性高、適用范圍廣，以天然砂礫為路基填料的壓實(shí)度檢測，選用灌砂法測定，需充分了解影響灌砂法檢測的因素，規(guī)范檢測流程，找出問題，結(jié)合實(shí)際情況，采取科學(xué)、有效的措施積極處理，只有這樣才能保證壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，才能確保工程質(zhì)量。

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