灌砂法在公路路基壓實(shí)度檢測中的應(yīng)用

胡 蓉

（句容市昌達(dá)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，江蘇 句容 212400）

路基是公路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其承載性直接關(guān)系著道路行車的安全性與舒適性，加強(qiáng)公路路基質(zhì)量檢測是當(dāng)前公路建設(shè)及改擴(kuò)建項(xiàng)目中必不可少的工作。其中壓實(shí)度是決定公路路基質(zhì)量的一個關(guān)鍵指標(biāo)，其合理性與否關(guān)系到路基的質(zhì)量。而灌砂法是一種檢測路基壓實(shí)度的有效方法，為了可以準(zhǔn)確獲取路基壓實(shí)度數(shù)值，有必要對灌砂法的應(yīng)用過程進(jìn)行管控，保證檢測工作的順利開展。

1 灌砂法

灌砂法主要是從一定高度下使干凈、清潔且粒徑比較均勻（0.3 mm ～0.6 mm）的砂子在重力作用下自由落入放有集料的試洞中，之后依據(jù)單位重量不變的原則來測量試洞的容積，并運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)砂替換試洞當(dāng)中的集料后測定集料的含水量，最后結(jié)合測定的結(jié)果來推導(dǎo)和計算其干密度。在實(shí)際的灌砂法中主要涉及的儀器及試劑包括圖1 中的標(biāo)準(zhǔn)砂、量砂筒等。當(dāng)前灌砂法在實(shí)踐應(yīng)用中的范圍比較廣，如基層測定、路面/路基壓實(shí)度測定以及其他種類的材料壓實(shí)層密度檢測等，但是不適宜應(yīng)用于大孔隙施工材料或伴有大孔洞的填石路堤檢測當(dāng)中。在實(shí)際的應(yīng)用中，灌砂法的最大試樣粒徑通常保持在31.5 mm 之內(nèi)，相應(yīng)測定密度層厚度一般控制在150 mm～200 mm。該種檢測方法的實(shí)際檢測原理看似比較簡單，但是卻具有比較大的實(shí)操難度，并且非常容易出現(xiàn)誤差，所以在實(shí)際的應(yīng)用中必須要注意對相應(yīng)的應(yīng)用流程進(jìn)行有效控制。

圖1 灌砂法主要儀器與試劑

2 公路路基壓實(shí)度檢測中灌砂法的應(yīng)用流程

在公路路基壓實(shí)度檢測實(shí)踐中應(yīng)用灌砂法時，首先需要保證最大的集料試樣粒徑以及檢測層厚度等都滿足規(guī)定的應(yīng)用要求[1]，之后即可依據(jù)規(guī)定的操作流程開展各項(xiàng)工作，具體內(nèi)容有6 點(diǎn)。1）選擇某一公路標(biāo)段開展路基壓實(shí)度檢測試驗(yàn)，對試驗(yàn)檢測中應(yīng)用的量砂密度進(jìn)行標(biāo)定。2）在試驗(yàn)路段中選擇一塊表面比較平坦的區(qū)域，并將其進(jìn)行清掃處理，相應(yīng)的面積要≥基板面積。3）在試驗(yàn)區(qū)域表面上準(zhǔn)確設(shè)置基板。如果表面具有比較大的粗糙度，那么可以將盛有量砂的灌砂筒擱置在相應(yīng)基板的中間圓孔上面。然后將灌砂筒打開，這樣使砂流入基板中孔內(nèi)，待砂不再下流的時候可以關(guān)閉并取下灌砂筒。對灌砂筒中剩余的砂進(jìn)行稱量，同時將留在實(shí)驗(yàn)區(qū)域的砂收回，清理干凈測量區(qū)域。4）順著基板中孔位置鑿出一個直徑維持在100 mm 左右的試洞，相應(yīng)的試洞深度控制和碾壓層保持一致，并且要避免混入下層材料。而挖出來的土料要擱入塑料袋中進(jìn)行稱重。5）取出檢測試樣中具有代表性的土樣，借助試驗(yàn)檢測的方式對它們的含水量進(jìn)行仔細(xì)的檢測。6）在基板上面安裝灌砂筒，使其下口和基板中孔以及試洞之間保持對準(zhǔn)。然后將灌砂筒打開使其中的量砂注入試洞當(dāng)中，并測定其中砂的重量（灌砂筒打開前后的重量差），然后根據(jù)砂的密度來對試洞的體積進(jìn)行求解。

3 公路路基壓實(shí)度檢測中灌砂法的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 合理地選擇灌砂筒

灌砂筒是灌砂法應(yīng)用中的一種基本試驗(yàn)儀器，其選擇的合理性會對最終的試驗(yàn)檢測結(jié)果產(chǎn)生比較大的影響，所以在路基壓實(shí)度檢測期間要結(jié)合實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)墓嗌巴病Ｔ诠嗌巴策x擇時，需要切實(shí)依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定與要求進(jìn)行。如果檢測公路路面的最大集料粒徑≤13.2 mm，且測定的路基厚度≤150 mm，那么灌砂法應(yīng)用中適宜采用的灌砂筒內(nèi)徑適宜控制在100 mm。如果檢測公路路面的最大集料粒徑在13.2 mm～31.5 mm，且測定的路基厚度≤200 mm，那么灌砂法應(yīng)用中適宜采用的灌砂筒內(nèi)徑適宜控制在150 mm。如果檢測公路路面的最大集料粒徑處于40 mm ～60 mm，那么灌砂法應(yīng)用中適宜采用的灌砂筒內(nèi)徑適宜控制在200 mm[2]。

3.2 注意準(zhǔn)確標(biāo)定量砂

將灌砂法應(yīng)用于檢測路基壓實(shí)度的時候，要保證所用的砂粒徑控制在0.3 mm ～0.6 mm，并且要具備均勻性、干燥性和清潔性。在量砂制定作業(yè)時需要嚴(yán)格依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定及要求來開展制備工作。在準(zhǔn)備工作完畢之后要將其放置一段時間，保證它們可以和外部空氣的濕度保持一致，否則就會影響量砂的實(shí)際含水率，進(jìn)而會對后續(xù)最終的測定結(jié)果精度帶來影響。在實(shí)際的施工現(xiàn)場進(jìn)行檢測的過程中，如果涉及比較緊張的路基壓實(shí)度檢測任務(wù)，那么可以在量砂中適當(dāng)?shù)靥砑右恍┠嗤粒潜仨氁袑?shí)經(jīng)過認(rèn)真清洗，仔細(xì)篩選與烘干處理之后再進(jìn)行使用，同時需要對量砂放置時間進(jìn)行有效控制，使其含水量滿足灌砂法應(yīng)用的基本要求和條件[3]。

在量砂標(biāo)定過程中，相關(guān)人員需要嚴(yán)格依據(jù)有關(guān)規(guī)定和操作要求來標(biāo)定量砂筒當(dāng)中量砂的質(zhì)量和密度，二者可以同時開展，不可只對其中的某一個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定。與此同時，在標(biāo)定過程中也要對量砂筒中量砂的高度進(jìn)行科學(xué)控制，一般其距離筒頂部位處的距離不會＞15 mm。而在開展壓實(shí)度檢測試驗(yàn)時，要保證量砂高度和標(biāo)定高度之間保持良好的一致性，避免量砂下落過程中形成重力能量的差異性問題。如果需要重復(fù)使用量砂，那么要對其進(jìn)行晾干處理，一般不可采用量砂。此外，在開展檢測期間不可更換量砂筒和量砂，否則就需要重新對量砂密度進(jìn)行標(biāo)定。

3.3 檢測現(xiàn)場的含水量

在量砂標(biāo)定操作結(jié)束之后要注意及時檢測現(xiàn)場的含水量，相應(yīng)的檢測結(jié)果也會極大地影響壓實(shí)度檢測結(jié)果。如果現(xiàn)場具有比較大的含水量，那么就會使得相應(yīng)的壓實(shí)度越小。反之，如果現(xiàn)場具有比較大的含水量，那么檢測的相應(yīng)壓實(shí)度也就越大。因此，要注意準(zhǔn)確地測定現(xiàn)場的含水量，具體的檢測操作及要領(lǐng)有2 點(diǎn)。1）要同時進(jìn)行2 個土樣采集操作，其中一個采集的土樣用于檢測一個用于備用，避免出現(xiàn)土樣水分蒸發(fā)或者其他后續(xù)錯誤之后的重新檢測。在土樣取樣完畢后，要在鋁盒中迅速放入試樣并進(jìn)行編號和稱量。2）在檢測土樣含水量期間，為了保證最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以靈活地運(yùn)用酒精燃燒法這種檢測方法快速開展測定，并且每次選取3 份樣本開展燃燒處理。待土樣中的水分得到徹底燃燒及蒸發(fā)之后進(jìn)行稱量操作，并記錄下剩余燃燒土樣的質(zhì)量。如果檢測過程中出現(xiàn)了任務(wù)錯誤之處，那么就需要運(yùn)用備用的一份土樣進(jìn)行重新檢測。

3.4 有效控制灌砂時間

在灌砂操作期間，正確的操作是在量砂筒邊緣外部位處的砂停止繼續(xù)流動之后，停留十幾秒時間后再終止灌砂，這主要是考慮到操作人員無法直接觀察中心部位而無法對砂子的實(shí)際中心部位流動情況進(jìn)行確切了解，同時實(shí)際的量砂流動過程中主要是從中心向邊緣部位推進(jìn)。如果沒有有效控制灌砂的時間，如存在提前結(jié)束灌砂操作，那么會造成灌入試洞的標(biāo)準(zhǔn)砂量出現(xiàn)偏少的情況，最終會影響測定的公路路基壓實(shí)度值。

3.5 加強(qiáng)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測

為了進(jìn)一步確保灌砂法在檢測路基壓實(shí)度中的實(shí)際應(yīng)用成效，還需要注意對整個現(xiàn)場測試過程進(jìn)行密切監(jiān)測及管理，具體要點(diǎn)如下。首先要對量砂高度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，一般要有效控制量砂筒中的量砂同標(biāo)定量砂的高度，二者要盡可能地保持一致，避免因?yàn)槎叩南侣涓叨却嬖诓町愋远鴮ψ罱K的試驗(yàn)檢測結(jié)果準(zhǔn)確度帶來干擾。其次，在選擇檢測區(qū)域過程中要保證區(qū)域的表面保持良好的平整性，不可存在凹凸不平的情況，否則會給試驗(yàn)檢測試樣的質(zhì)量帶來不利影響。為了提升試驗(yàn)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以在測定區(qū)域上面擱置基板并開展一次粗糙表面消耗量砂測定操作，然后在后續(xù)的計算當(dāng)中要扣除這部分所測定量砂的質(zhì)量。再次，要對試洞深度進(jìn)行有效控制，一般需要保證測定的試洞深度和標(biāo)定灌之間保持一致，并且要避免混入下層材料當(dāng)中。最后，要保持試洞的形狀同標(biāo)定灌的形狀二者之間保持一致，避免出現(xiàn)下小上大的情況，否則會影響標(biāo)定灌和量筒砂的密度一致性，進(jìn)而可能會造成最終測定的路基壓實(shí)度值存在偏小或偏大的情況。

4 結(jié)語

總之，灌砂法是當(dāng)前檢測公路路基壓實(shí)度的一個常用檢測方法，但是其本身對操作的準(zhǔn)確性具有較高要求。在實(shí)際的路基壓實(shí)度檢測中運(yùn)用灌砂法期間，除了嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定的灌砂法流程之外，還要注意重點(diǎn)做好量砂筒選擇，量砂標(biāo)定、現(xiàn)場含水量測定、灌砂時間控制等工作要點(diǎn)管理，力求全面提升灌砂法檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。