灌砂法與核子密度濕度儀壓實(shí)度檢測對比試驗(yàn)

張偉

摘 要：路基填筑是高速公路施工的重要組成部分，由于路基質(zhì)量問題會在后期運(yùn)營出現(xiàn)崩塌、錯落、滑坡、下陷、坍塌和邊坡滑坍等病害，嚴(yán)重影響行車安全。做好路基施工的質(zhì)量控制要從路基填筑和試驗(yàn)檢測兩個方面入手，共同控制，有效提升路基施工的質(zhì)量，以保證行車安全。

關(guān)鍵詞：灌砂法;核子密度濕度儀;壓實(shí)度;比對試驗(yàn)

中圖分類號：U416.06 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

隨著高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展，路基施工機(jī)械化程度不斷的提高，路基的壓實(shí)質(zhì)量受到人們的關(guān)注。在路基施工中，填筑和試驗(yàn)檢測任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。

1 工程基本情況

公司施工的某高速公路八合同段，路基工程占工程總里程的85%左右，路基是控制性工程，路基壓實(shí)度檢測就成了實(shí)驗(yàn)室外業(yè)的主要工作。傳統(tǒng)的壓實(shí)度檢測方法—灌砂法在滿足檢測頻率的情況下從開始試驗(yàn)到做出合格與否結(jié)論需要很長時間，無論是在人力成本還是在時間成本方面，都需要較高的投入，尤其是當(dāng)下的路基工程工期要求越來越嚴(yán)格，如果無法保障檢測效率，就會導(dǎo)致道路工程浪費(fèi)大量時間在檢測工作上。建設(shè)單位也意識到這一點(diǎn)，為了減少檢測工作為路基施工工期帶來的壓力，就需要改善傳統(tǒng)的檢測方式，為此提出使用核子密度濕度儀進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測。這一舉措受到施工單位的普遍歡迎。核子密度濕度儀具備較強(qiáng)的可操作性，檢測效率較高并且能夠保障檢測的準(zhǔn)確性，并且檢測的準(zhǔn)確性也能夠得到保障，大大減少了路基檢測工作對路基施工工期施加的壓力，提高了檢測速度，其檢測效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于灌砂法，非常適合于路基為控制性工程的合同段，能夠基本滿足路基施工的工期要求。那么在使用核子密度濕度儀檢測前應(yīng)做好灌砂法與核子密度濕度儀對比試驗(yàn)，保障檢測準(zhǔn)確度，建立回歸方程就非常關(guān)鍵。但是，在實(shí)際的檢測工作中，部分試驗(yàn)人員可能會忽略掉核子密度濕度儀器測試的對比試驗(yàn)程序，難以保障測試的準(zhǔn)確性，如若直接使用初次檢測得到的數(shù)值作為路基檢測的結(jié)果，就有可能存在一定的誤差。在通過核子密度濕度儀對路基進(jìn)行檢測時，就需要考慮到核子密度濕度儀進(jìn)行單次檢測時可能出現(xiàn)的誤差，通過對比試驗(yàn)，降低誤差的范圍，在檢測之前，必須按規(guī)范對不同填料用核子密度濕度儀與灌砂法進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，并且將監(jiān)測過后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行回歸分析，并且構(gòu)建專門的回歸方程式對監(jiān)測數(shù)值進(jìn)行修整。在試驗(yàn)中，為了保障整個試驗(yàn)過程的合理性，必須要做好試驗(yàn)現(xiàn)場的監(jiān)管，監(jiān)理旁站見證整個比對過程，試驗(yàn)結(jié)果報監(jiān)理工程師審批后實(shí)施。

合同段現(xiàn)場進(jìn)行對比試驗(yàn)并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理。

對比試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：

1.1 室內(nèi)試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）核子密度濕度儀：美國MC-3型核子密度濕度儀，山東公路交通學(xué)院檢定。

（2）儀器標(biāo)定：1）在展開檢測工作之前，首先對儀器的電量進(jìn)行檢查，確保儀器的電量能夠保障儀器完成該次檢測工作。另外，在實(shí)驗(yàn)的前15 h，就要對儀器進(jìn)行檢測，預(yù)留出充足的充電時間，確保儀器在進(jìn)行檢測之前電量充足。另外，還需要對檢測儀器的質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保儀器能夠正常運(yùn)作。2）每次測試前，還要對儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)。在操作時，應(yīng)當(dāng)保障儀器擺放在潔凈的標(biāo)準(zhǔn)塊上，做好檢測現(xiàn)場的管理工作，檢測所在地的環(huán)境進(jìn)行整理，以檢測儀器為圓心，周圍3 m不得存在建筑物，10 m內(nèi)不得有其他放射源。標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)如若處于標(biāo)準(zhǔn)范圍的規(guī)定以內(nèi)，方可進(jìn)行后續(xù)的檢測工作。

（3）灌砂筒、標(biāo)準(zhǔn)砂標(biāo)定：將足量的標(biāo)準(zhǔn)砂風(fēng)干，確定標(biāo)準(zhǔn)砂密度。

（4）填筑層的土做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)：最大干密度及最佳含水率。

1.2 現(xiàn)場準(zhǔn)備

（1）在壓實(shí)的路基段選5個斷面，一個斷面4個點(diǎn)，點(diǎn)間距5 m，共計20個點(diǎn)。

（2）試驗(yàn)前給試驗(yàn)員進(jìn)行試驗(yàn)檢測交底并分工。1）核子密度濕度儀操作1人，記錄1人，輔助1人。2）灌砂法：挖試坑5個組，每組4個點(diǎn)。3）灌砂設(shè)專人，砂不重復(fù)使用，減少誤差。

1.3 試驗(yàn)方法、要求

核子密度濕度儀、灌砂法的試驗(yàn)方法均嚴(yán)格按有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，儀器使用注意事項(xiàng)等在此不再敘述。參閱《填土密度濕度核子密度濕度儀測試規(guī)程》、《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集整理

2.1 核子密度濕度儀與灌砂法原始數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)整理后見表1。

2.2 數(shù)據(jù)分析

用3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（拉伊達(dá)法）剔除可疑數(shù)據(jù)。

2.2.1 利用下列公式計算偏差

1）偏差系數(shù)：

濕密度偏差（kg/m3）=灌砂法測定的濕密度-核子密度濕度儀測定濕密度

絕對含水率（kg/m3）=濕密度-干密度

絕對含水率偏差（kg/m3）=灌砂法測的絕對含水率-核子密度濕度儀測的絕對含水率

2.2.2 計算分析

1）濕密度偏差：

利用3倍標(biāo)準(zhǔn)差法分析對比數(shù)據(jù)：

X=-22.8 S=27.7

X-3s=-105.9 X+3s=60.3

灌砂法與核儀對比的濕密度偏差，經(jīng)數(shù)據(jù)分析在誤差范圍內(nèi)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。

2）絕對含水率偏差：

利用3倍標(biāo)準(zhǔn)差法分析對比數(shù)據(jù)：

X=-10.7 S=22.5

X-3s=-78.2 X+3s=56.8

灌砂法與核儀對比的絕對含水率偏差，經(jīng)數(shù)據(jù)分析在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。

2.3 確定核子密度濕度儀修正值

根據(jù)濕密度偏差與絕對含水率偏差的平均值來確定核子密度濕度儀的修正系數(shù)值。修正系數(shù)值為：

濕密度修正值：γ=-23（kg/m3）

絕對含水率修正值：n=11（kg/m3）

2.4 建立相關(guān)方程

根據(jù)一元線性回歸分析，以核子密度濕度儀所測的干密度值為橫坐標(biāo)與灌砂法干密度值為縱坐標(biāo)建立γ=a+bx關(guān)系式（見下圖）。并求出相關(guān)系數(shù)是否滿足要求。（相關(guān)系數(shù)大于0.9，則符合要求，可用于施工檢測。如小于0.9，則分析原因，報試驗(yàn)監(jiān)理工程師同意后方可使用）。

回歸方程：Y=0.8433X+0.2709

式中：X-核子密度濕度儀測的干密度（g/cm3）

Y-修正后真實(shí)的干密度（g/cm3）

經(jīng)計算相關(guān)系數(shù)γ=0.93，符合規(guī)范大于0.9的要求，可以用于施工檢測。

3 對比試驗(yàn)過程中為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，人員安全，施工和試驗(yàn)檢測時應(yīng)按以下要求執(zhí)行

（1）壓實(shí)層厚度均勻，土質(zhì)無變化，填筑時嚴(yán)格控制層厚，碾壓成型表面平整。

（2）核子密度儀測孔深度一致，檢測時統(tǒng)一從小里程方向開始;灌砂法試坑按標(biāo)準(zhǔn)修整，設(shè)專人量測并修正。

（3）專人灌砂，標(biāo)準(zhǔn)砂不重復(fù)使用。

（4）核子密度儀預(yù)熱15 min，標(biāo)準(zhǔn)塊標(biāo)定核子密度濕度儀時符合要求。

（5）在決定測點(diǎn)位置后，需要對該地進(jìn)行整理，確保測點(diǎn)表面平整。平整工作可以通過薄刮板刮平或者通過細(xì)顆粒填平，但是填平后不得進(jìn)行壓實(shí)。

（6）測點(diǎn)表面平整后，就可以通過導(dǎo)板以及鉆桿造孔。通常情況下，孔深要控制在測試深度以上，留出一定的富余。在鉆孔時，也要保障孔洞垂直，并且確?？妆诠饣瑹o凸起。另外造孔作業(yè)不得使用儀器放射源進(jìn)行。

（7）輸入設(shè)定參數(shù)應(yīng)包括下列各項(xiàng)：

1）計數(shù)時間不得小于30 s;

2）計量單位為g/cm3或者kg/m3;

3）最大干密度（由室內(nèi)試驗(yàn)測得）;

4）密度、含水率的偏移量輸入“0”;

5）測點(diǎn)記錄號，當(dāng)人工記錄時可不輸入。

（8）在進(jìn)行現(xiàn)場檢測工作時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)規(guī)定要求，將儀器放置到規(guī)定位置;并將放射源定位到預(yù)定的測試深度，放射源應(yīng)達(dá)到壓實(shí)層的底部。

（9）啟動儀器時，要保障檢測設(shè)備方圓2 m內(nèi)沒有人員逗留。

（10）測試結(jié)束后，收起放射源，記錄測試數(shù)據(jù)。

（11）同一測點(diǎn)，考慮到檢測的準(zhǔn)確性，需要通過多次讀數(shù)得出準(zhǔn)確度較高的檢測結(jié)果，儀器完成首次讀數(shù)后，將儀器圍繞測控旋轉(zhuǎn)180°進(jìn)行二次讀數(shù)，并且取兩次讀數(shù)的平均值;當(dāng)兩次干密度的讀數(shù)差值大于0. 02 g/cm時，應(yīng)將儀器再繞測孔旋轉(zhuǎn)到90°和270°的位置進(jìn)行兩次讀數(shù)，取四次讀數(shù)的平均值。

4 結(jié)束語

正確使用核子密度濕度儀，充分發(fā)揮核子密度濕度儀在路基填土壓實(shí)度檢測中的自身優(yōu)勢，做好核子密度濕度儀與灌砂法對比試驗(yàn)，建立該段路基填料的回歸方程式，就能夠有效、快捷、準(zhǔn)確地控制了路基的填筑質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢雅麗.淺談核子密度儀檢測壓實(shí)度[J].山西建筑，2004，30（07）：108-109.