公路路基壓實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法實(shí)踐

怡小會(huì)

（甘肅新科建工監(jiān)理咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

天然砂礫是我國(guó)西北地區(qū)常用的填筑路基的材料。通過(guò)天然砂礫路基進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，可以為現(xiàn)場(chǎng)施工與質(zhì)量控制提供一定依據(jù)，但是僅依靠室內(nèi)試驗(yàn)不能確定其具體的施工工藝與參數(shù)特征。盡管?chē)?guó)內(nèi)已有一定的施工經(jīng)驗(yàn)可供參考，但不同土類之間的差異性較大，數(shù)據(jù)也缺少一定的可比性。因此，本文以表面沉降控制、灌砂法等來(lái)確定天然砂礫填筑公路路基的最佳施工工藝，為后續(xù)工程提供一定的試驗(yàn)參考，提升路基壓實(shí)度檢測(cè)的精準(zhǔn)性。

1 影響公路路基壓實(shí)度的主要因素

1.1 基層含水量

在對(duì)公路路基進(jìn)行壓實(shí)過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)路面碾壓所產(chǎn)生的黏結(jié)力和內(nèi)阻力促使其產(chǎn)生相對(duì)位移，以此來(lái)提升結(jié)構(gòu)黏結(jié)力的作用。隨著土層壓實(shí)度的提升，土層材料的黏結(jié)力也會(huì)不斷增長(zhǎng)[1]。當(dāng)土層含水量增大時(shí)，會(huì)給予土層顆粒一種潤(rùn)滑的作用，降低土層內(nèi)部的阻力，促使材料之間的間隙不斷增大，從而減少整個(gè)路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)度。

1.2 壓實(shí)厚度

壓實(shí)條件相同，土層壓實(shí)度一般會(huì)隨著深度變化呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，壓實(shí)度最高的部分，一般都在土層5cm 深處。至于壓實(shí)厚度，一般較為固定，控制在20cm 以內(nèi)。這個(gè)厚度受夯實(shí)設(shè)備影響，如果利用12～15T 的壓路機(jī)進(jìn)行實(shí)際操作，厚度應(yīng)控制在25cm以內(nèi)；如果選擇夯機(jī)器作為碾壓設(shè)備，厚度應(yīng)控制在50cm以內(nèi)，進(jìn)而保障整個(gè)土層的實(shí)際壓實(shí)情況，提升路基的壓實(shí)效果。

2 工程試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

分析天然砂礫中的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于使用該材料所建設(shè)路基的影響，合理確定現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)的詳細(xì)工藝。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

（1）試驗(yàn)段的填筑。以分層填筑的方式進(jìn)行試驗(yàn)段的填筑作業(yè)，且根據(jù)實(shí)際施工狀況，本文主要對(duì)三層填筑的過(guò)程與工藝進(jìn)行研究。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，主要檢測(cè)的內(nèi)容包括路基的壓實(shí)度及高程數(shù)值等。在高程測(cè)量期間，需要在已經(jīng)碾壓平整的層面布置測(cè)量點(diǎn)位，縱向間距為10m，橫向間距為20m。其中檢測(cè)點(diǎn)要以每2000m2不少于16個(gè)為基礎(chǔ)，如果實(shí)際檢測(cè)段的面積不足200m2，最少也需要布置4 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。隨后將檢測(cè)點(diǎn)周邊的環(huán)境利用石灰進(jìn)行標(biāo)記，并利用邊長(zhǎng)為5cm的方形鋼板進(jìn)行區(qū)域定位處理[2]。在壓實(shí)度檢測(cè)試驗(yàn)中，對(duì)應(yīng)高程觀測(cè)點(diǎn)位，采取灌砂法實(shí)施具體的檢測(cè)。

3 試驗(yàn)路段的實(shí)施

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

試驗(yàn)路段的主要參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)路段主要參數(shù)

3.2 對(duì)試驗(yàn)段路基填料的要求

目前使用的天然砂礫石屬于沒(méi)有黏結(jié)效果的顆粒材料，在自身顆粒的嵌擠和壓實(shí)下具有一定的強(qiáng)度。因此在檢測(cè)砂礫石的原材料過(guò)程中，材料的級(jí)配是其主要檢測(cè)內(nèi)容。一般所使用的砂礫石最大粒徑需要小于60mm，如果粒徑超出該范圍，其結(jié)構(gòu)密實(shí)度會(huì)降低，孔隙數(shù)量和分布范圍也會(huì)隨之增加。所以在填料過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)剔除一些粒徑過(guò)大的砂礫石。因此本試驗(yàn)決定將過(guò)網(wǎng)篩設(shè)置在車(chē)廂的頂部，并且在路基攤鋪期間以人工方式剔除粒徑較大填料。

3.3 選擇合適的壓實(shí)機(jī)具

在進(jìn)行路基壓實(shí)施工中，工作人員可選擇多種不同的機(jī)械進(jìn)行施工，但是在進(jìn)行機(jī)械種類選擇過(guò)程中需要嚴(yán)格按照施工需求進(jìn)行，進(jìn)而才能確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。就天然砂礫石來(lái)說(shuō)，其本身黏結(jié)度不高，要想取得理想的壓實(shí)效果，需要對(duì)其施加更大的壓實(shí)功。這樣結(jié)合壓實(shí)機(jī)理可以分析出，壓實(shí)期間最佳的機(jī)械選擇為振動(dòng)碾壓機(jī)。

根據(jù)本次試驗(yàn)路段的砂礫石材料檢驗(yàn)與分析結(jié)果，其粒徑為10～40mm，因此根據(jù)實(shí)際施工要求與現(xiàn)狀，本次選擇22T廈工XG6224M振動(dòng)壓路機(jī)。

4 天然砂礫路基壓實(shí)度檢測(cè)方法與結(jié)果分析

4.1 表面沉降控制法

表面沉降控制法是以路基在碾壓過(guò)程中所產(chǎn)生的塑性變形情況為主，檢測(cè)其具體的碾壓質(zhì)量。一般建筑施工場(chǎng)地的高程會(huì)利用水準(zhǔn)儀測(cè)量，隨后根據(jù)碾壓前和碾壓后的高程差來(lái)判斷實(shí)際碾壓的質(zhì)量。該方法在實(shí)際工程操作中十分簡(jiǎn)單，且檢測(cè)結(jié)果精確。

4.1.1 理論原理

碾壓路基時(shí)，工作人員在確定路基密度時(shí)需要以施工填料實(shí)際重量和填料體積為基礎(chǔ)計(jì)算，但是由于在攤鋪填料時(shí)其質(zhì)量一定，因此計(jì)算其變化的密度，只需要對(duì)其體積變化的情況進(jìn)行測(cè)量即可。本試驗(yàn)先假定在碾壓的前后，壓實(shí)層面的面積不變，這樣在碾壓n遍后，其實(shí)際基層壓實(shí)層沉降率為εn，密度為ρn，并忽略已經(jīng)完成碾壓的層次發(fā)生的沉降，那么其具體的密度應(yīng)當(dāng)以下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：M——碾壓層中填料的總質(zhì)量；

A——攤鋪后，碾壓層的面積；

Hn——攤鋪后，碾壓n邊的填料厚度；

H——攤鋪后，碾壓層的初始厚度；

ρ0——攤鋪后，碾壓層填料的初始密度。

分析式（1），如果ρ0已知，那么對(duì)碾壓n遍之后的密度ρn進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只需要求得碾壓層的沉降率。因此，假設(shè)碾壓前后，壓實(shí)層的密度增加率為Γn，則其可按下式計(jì)算：

由此可以分析出，土石路基的密度增加率與沉降率在碾壓n遍之后還是保持一致，并且路基的密度增加率會(huì)隨著路基沉降率的增加而增加。

假設(shè)碾壓結(jié)束之后，其密度為ρe，完成碾壓之后的沉降率為εe，那么則有：

4.1.2 檢測(cè)方案

在已經(jīng)碾壓整平的層面上布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，保持其橫向間距為20m，縱向間距為10m，避免布置在大粒徑石料上，在周?chē)檬覙?biāo)示，定位采用邊長(zhǎng)為5cm 的方形鋼板。

4.1.3 檢測(cè)結(jié)果分析

壓實(shí)試驗(yàn)段壓實(shí)分級(jí)沉降量檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 壓實(shí)試驗(yàn)段壓實(shí)分級(jí)沉降量

分析表2可以發(fā)現(xiàn)，隨著碾壓次數(shù)的增加，路基不同觀測(cè)點(diǎn)上的分級(jí)沉降量也呈現(xiàn)出了逐漸降低的現(xiàn)象，且其中的累計(jì)沉降量卻出現(xiàn)了逐漸增加的現(xiàn)象。但是當(dāng)對(duì)路基進(jìn)行第5 次碾壓后累計(jì)沉降量開(kāi)始增加逐漸加快，隨后趨于平緩。

4.2 灌砂法

作為路基壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)基準(zhǔn)方法，灌砂法和其他方法相比而言，其能夠保障路基壓實(shí)質(zhì)量的同時(shí)，也可找尋其與其他檢測(cè)方法之間的聯(lián)系。

4.2.1 檢測(cè)步驟

（1）根據(jù)表面沉降控制法選定觀測(cè)點(diǎn)，附近再選擇一塊平坦的表面，尺寸約為40cm×40cm。在基板中間圓孔上放置盛有量砂（質(zhì)量為m1）的灌砂筒，此時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使砂流入到基板的中孔內(nèi)，直到不再下流時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)。將灌砂筒取下之后對(duì)內(nèi)部砂質(zhì)量進(jìn)行稱取，記為m2。

（2）沿著基板鑿取直徑為200mm的孔洞，將所有開(kāi)挖土體全部拿出，放到已知質(zhì)量的袋子內(nèi)密封。稱取此塑料袋的全部試樣質(zhì)量，減去袋子的質(zhì)量，記為m3。

（3）將全部材料中具備代表性的2g樣品放入到烤箱內(nèi)干燥，隨后測(cè)定其含水率。

（4）將灌砂筒放在基于試洞上的基板中間，放砂，直到要求的m4，隨后將灌砂筒的下口對(duì)準(zhǔn)基板的試洞與中孔，打開(kāi)灌砂筒的開(kāi)關(guān)，保障砂能流入試坑，直到灌砂筒的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)，稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，記為m5。

（5）結(jié)果計(jì)算。在試洞被填滿之后，其所需要的量砂質(zhì)量為：

試驗(yàn)段土的濕密度為：

式中：ρx——量砂的密度。

試驗(yàn)段土的干密度為：

式中：w——土的含水率。

4.2.2 結(jié)果分析

試驗(yàn)段路基壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 試驗(yàn)路基壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

結(jié)合本次試驗(yàn)分析可知，壓實(shí)度會(huì)隨著松鋪厚度的增加而減小，且壓實(shí)度存在偏大現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路基質(zhì)量是影響整個(gè)公路工程施工質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；鶎雍亢蛪簩?shí)厚度是影響公路路基壓實(shí)度的主要因素。為了合理確定現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)的詳細(xì)工藝，以灌砂法和表面沉降控制法對(duì)公路路基壓實(shí)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。本次試驗(yàn)證實(shí)，該工程現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)度會(huì)隨著松鋪厚度的增加而減小，且壓實(shí)度存在偏大現(xiàn)象。