新舊“測試規(guī)程”壓實度試驗方法對比研究

黎春燕，李 彬

（1.云南省公路科學技術研究院，云南 昆明 650051；2.昆明市建設工程質量檢測中心，云南 昆明 650000）

0 引言

于 2020 年 4 月 1 日實施的 JTG 3450-2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》［1］（以下簡稱“19 規(guī)程”）是對已經(jīng)廢止的 JTG E60-2008《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》［2］（以下簡稱“08 規(guī)程”）的全面修訂，內(nèi)容上有了諸多變化，19 規(guī)程對路基路面現(xiàn)場測試方法、儀器設備參數(shù)、數(shù)據(jù)處理等進行了豐富完善。

本文對壓實度試驗方法進行分析討論，測試壓實度的試驗方法共 6 個，其中核子密濕度儀法、環(huán)刀法、鉆芯法，19 規(guī)程修訂的內(nèi)容較少；無核密度儀法，目前主要用于路面施工控制環(huán)節(jié)，不能用于交工驗收或質量鑒定。因此本文主要是對新舊規(guī)程中常用的挖坑灌砂法以及沉降差法進行對比分析，通過對比，進一步加深對 19 規(guī)程的理解與認識，以便更好地指導現(xiàn)場檢測工作。

1 壓實度術語解釋

1.1 08 規(guī)程的術語解釋

壓實度：筑路材料壓實后的干密度與標準最大干密度之比，以百分率表示。

1.2 19 規(guī)程的術語解釋

壓實度：筑路材料壓實后的密度與標準密度之比，以百分比表示。

1.3 對比分析

基層或底基層、砂石路面及路基結構的壓實度計算方法是壓實后的干密度與標準最大干密度之比，標準密度取用最大干密度。而瀝青面層的計算方法是芯樣試件的實際密度與標準密度之比，瀝青混合料標準密度有 3 種確定方法，一是試驗路段鉆孔取樣密度，二是馬歇爾擊實試驗密度，三是最大理論密度。所以 08 規(guī)程的術語解釋范圍比較狹窄，僅說明了基層或底基層、砂石路面及路基結構的壓實度定義，而 19 規(guī)程的術語解釋拓寬了范圍，包含了瀝青面層壓實度的定義。

2 挖坑灌砂法測定壓實度方法

19 規(guī)程從以下幾個方面對 08 規(guī)程進行了完善與修訂。

2.1 規(guī)范灌砂設備

2.1.1 統(tǒng)一材質、規(guī)定板厚

08 規(guī)程對灌砂筒材質未進行規(guī)定，標定罐和基板規(guī)定了是用薄鐵板制作；19 規(guī)程規(guī)定灌砂筒、標定罐、基板均為金屬材質。08 規(guī)程未對基板的板厚進行規(guī)定，19 規(guī)程根據(jù)基板的材質不同分別對板厚進行規(guī)定。

19 規(guī)程統(tǒng)一灌砂設備的材質和板厚，這主要是為盡量避免灌砂設備在外力作用下變形、尺寸和容積等發(fā)生變化而導致測量數(shù)據(jù)有偏差，影響試驗檢測結果。

2.1.2 灌砂設備類型規(guī)定

08 規(guī)程只列出了兩種灌砂設備的尺寸要求，19 規(guī)程列出了三種灌砂設備的尺寸要求；08 規(guī)程只列出了最大粒徑不大于 31.5 mm、測試層厚不超過 200 mm 中的兩種填料粒徑及測試厚度對應的灌砂筒的選擇，19 規(guī)程以表格形式規(guī)定了最大粒徑不大于 100 mm、測試層厚不超過 400 mm 中的四種不同填料粒徑及測試厚度應選擇的灌砂筒類型，同時條文說明中規(guī)定了灌砂筒選擇以填料粒徑為主，測試厚度為輔的原則，當最大粒徑為 100～150 mm 時，檢測機構一般根據(jù)實際情況選用直徑超過 250 mm 的灌砂筒或采用灌水法測試壓實度。

19 規(guī)程列出的灌砂筒類型基本涵蓋了填土路基（不包含填石路堤和土石路堤）的最大粒徑要求（不超過 150 mm），路堤填料最大粒徑要求詳見 JTG/T 3610-2019《公路路基施工技術規(guī)范》表 4.1.2［3］。19 規(guī)程的規(guī)定使得檢測機構今后采用灌砂法檢測壓實度，當最大粒徑在 31.5～150 mm 時，能準確選用合適尺寸的灌砂筒，確保檢測數(shù)據(jù)更準確。

2.2 超粒徑的處理

超粒徑現(xiàn)象在實際測試過程中時有發(fā)生，19 規(guī)程在條文說明中對此作了說明，可以很好地指導現(xiàn)場檢測工作。如果挖坑過程中發(fā)現(xiàn)超過規(guī)范規(guī)定粒徑 10 % 填料時一般另選重做；對于粒徑允許值更大的土石路基或填石路基一般選用沉降差法控制壓實質量。測試人員需要首先分析屬于離析現(xiàn)象還是屬于偶發(fā)性現(xiàn)象或屬于普遍性現(xiàn)象。對于離析現(xiàn)象通知施工人員進行處理，對于偶發(fā)現(xiàn)象另外選點，對于普遍現(xiàn)象可采用其他方法測試壓實質量或重新做擊實試驗。而對于粒徑規(guī)律性強的填料，也可通過多組擊實試驗找到壓實度修正系數(shù)和填料不同級配間的關系，從而對壓實度測試結果進行校正，但僅限地區(qū)或具體建設項目。

2.3 量砂松方密度的標定

2.3.1 精確灌砂高度、規(guī)定標定時水溫

08 規(guī)程在標定圓錐體內(nèi)砂的質量時規(guī)定向灌砂筒內(nèi)裝砂至距筒頂?shù)木嚯x約 15 mm 左右為止；在標定砂的松方密度時規(guī)定用水確定標定罐的容積。對應 19 規(guī)程的規(guī)定是向儲砂筒內(nèi)裝砂至距筒頂距離為 15 mm±5 mm；用 15～25 ℃ 水確定標定罐的容積。

19 規(guī)程在裝砂高度數(shù)值范圍上進行了精確，對水溫做了具體規(guī)定，避免水溫變化過大導致密度變化，從而使容積的測量值不準確。19 規(guī)程的規(guī)定提高了檢測規(guī)范性，確保檢測結果的精準性，從而保證施工質量。

2.3.2 標定罐深度對量砂松方密度的影響

19 規(guī)程在條文說明中對標定罐深度對量砂松方密度的影響做了說明：在標定量砂松方密度時應盡量使標定罐深度與試坑深度相近。但現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)表明，當標定罐深度每增加 5 cm 時，量砂松方密度增加 0.15 % 左右，對現(xiàn)場測試結果無實質影響，所以在大規(guī)模施工檢測中可以用深度為 15 cm 的標定罐標定的量砂松方密度測試不同厚度的壓實度，但層厚不應超過 30 cm。

19 規(guī)程的條文說明，簡化了現(xiàn)場壓實層厚有差異及大量檢測時的標定量砂松方密度的步驟，大大節(jié)約了時間和人力成本。

2.4 快速測試含水率

19 規(guī)程條文說明提出含水率測試可以采用快速測試的方法，可以研究使用微波爐測試細粒土的含水率。

目前尚無微波爐測試含水率的相關規(guī)范規(guī)程，但已經(jīng)有多篇論文對此方法的操作流程及可行性進行了研究。其中劉小偉在《微波爐法測試黏土含水率的可行性分析》一文中通過使用不同品牌型號的微波爐按不同質量、不同測試時間對黏土進行平行試驗測定含水率，同時與標準方法烘箱法進行結果對比，試驗結果表明采用微波爐測定土的含水率具有科學可行性［4］；高崗在《微波爐測定土體含水率試驗研究》一文中通過對不同含水率和顆粒大小的土樣以時間穩(wěn)定性和灼矢量作為切入點進行平行試驗，給出了微波爐法測定不同土體含水率的具體對應方法［5］。19 規(guī)程在條文說明中提出了此種方法，這就引導我們在實際工程檢測中對快速測試含水率進行進一步研究和應用。

2.5 明確試驗時灌砂質量與標定時相同

08 規(guī)程的描述是標定時裝砂質量 m1，試驗時裝砂質量 m5；19 規(guī)程的描述是標定時裝砂質量與試驗時裝砂質量均為 m1。08 規(guī)程的描述容易引起歧義，認為試驗時裝砂質量可以與標定時不一樣，這就會導致標定結果不能用于試驗檢測，操作錯誤，測試結果不準確；而 19 規(guī)程的描述避免了這種歧義。

3 土石路堤或填石路堤壓實沉降差測試方法

3.1 新增測試方法的背景和意義

長期以來，土石路堤或填石路堤的壓實質量都難以測量。JTG F80/1-2017《公路工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》（以下簡稱“檢評標準”）規(guī)定：為定量檢驗填石路堤的壓實質量，根據(jù)施工規(guī)范要求提出壓實檢測應通過試驗路確定沉降差標準，在施工過程中嚴格控制。結合工程實際，亦可采用 20 t 以上壓路機鎮(zhèn)壓兩遍沉降差不大于 2 mm 控制，并注意加強觀測，及時總結修正［6］。

但沉降差測試方法缺乏統(tǒng)一的定量標準，對采用此方法的施工檢測人員缺乏指導性和規(guī)范性，影響了填石路基或土石路基壓實測試質量的提高。19 規(guī)程新增了土石路堤或填石路堤壓實沉降差測試方法，對使用的儀器設備、測試方法步驟及數(shù)據(jù)處理均作了具體規(guī)定，從而提高了沉降差測試方法的規(guī)范性、準確性和針對性。

3.2 新增測試方法需進一步完善規(guī)范

沉降差測試方法對施工過程壓實質量檢測進行了規(guī)范統(tǒng)一，但存在一定的局限性和規(guī)范間的差異性，可以從以下兩個方面考慮完善。

3.2.1 增加碾壓后的檢測方法步驟

19 規(guī)程中沉降差測試方法中的步驟規(guī)定是：在路基碾壓施工前每個沉降觀測點埋放一固定物（鋼球），碾壓施工完成后對固定物測試頂面高程。該測試方法指導了施工過程中沉降差的檢測，對壓實質量進行了管理和控制。但對于施工結束后的交工驗收、壓實質量評定則缺乏操作性和指導性。故后續(xù)應考慮進一步增加碾壓施工結束后交工驗收過程中沉降差的具體檢測方法。

3.2.2 考慮與檢評標準的統(tǒng)一性

檢評標準中規(guī)定：可采用 20 t 以上壓路機碾壓兩遍沉降差不大于 2 mm 控制。而 19 規(guī)程中測試步驟是碾壓一遍，即第 i 遍和第 i+1 遍的沉降差。這就與檢評標準中要求的碾壓遍數(shù)不一致，故需進一步考慮不同規(guī)范的統(tǒng)一。

針對這兩個問題，需通過大量試驗數(shù)據(jù)分析總結土石路堤或填石路堤的壓實質量與沉降差測試方法及測試結果的相關性，從而完善、規(guī)范沉降差測試方法。

4 結語

19 規(guī)程在總結了十多年來的工程經(jīng)驗和科研成果的基礎上，在壓實度測試方法上進行了補充和完善，新增了土石路堤或填石路堤壓實沉降差測試方法，對保證路基壓實質量提供了技術保障。但由于沉降差測試方法第一次編入測試規(guī)程，還需在后續(xù)工程實踐總結及試驗研究中進一步完善、規(guī)范和統(tǒng)一。