灌砂法在公路路基試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用分析

易斐、王秋榮

（景德鎮(zhèn)市昌盛公路工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

公路路基是道路工程中起到承載交通荷載和分散荷載到地基的重要結(jié)構(gòu)，為了確保公路路基的安全和穩(wěn)定性，必須進(jìn)行有效的試驗(yàn)檢測(cè)來(lái)評(píng)估路基土壤的工程性質(zhì)。灌砂法作為一種簡(jiǎn)便而有效的方法，可以模擬實(shí)際交通荷載對(duì)路基土壤的作用，從而得出準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。

1 灌砂法介紹

灌砂法是一種常用于土壤力學(xué)試驗(yàn)的方法。該方法通過(guò)施加模擬交通負(fù)荷的荷載并加裝一定厚度的砂料，模擬實(shí)際路面荷載作用下的土壤行為，從而獲得土壤的力學(xué)性質(zhì)和工程特性。在灌砂法中，首先在待測(cè)試的土壤表面均勻鋪設(shè)一層砂料，通常選擇具有一定粒徑范圍和工程性質(zhì)的砂料材料。然后通過(guò)施加荷載，可以是靜荷載或動(dòng)荷載，模擬實(shí)際交通負(fù)荷對(duì)土壤的作用。荷載的大小和應(yīng)力分布模式通常根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以保證試驗(yàn)的真實(shí)性。在施加荷載的過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)和記錄土壤的變形、應(yīng)力以及其他相關(guān)參數(shù)的變化，可以得到土壤的承載能力、壓縮性、剪切性和變形特性等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于公路路基設(shè)計(jì)和土壤力學(xué)性質(zhì)分析具有重要意義，能夠?yàn)楣こ處熖峁?zhǔn)確的信息，指導(dǎo)公路路基的設(shè)計(jì)和施工。灌砂法作為一種常用的試驗(yàn)方法，具有許多優(yōu)點(diǎn)。

首先，它具有操作簡(jiǎn)便、成本相對(duì)較低的特點(diǎn)，適用于各種土壤類型和地質(zhì)條件下的試驗(yàn)。

其次，通過(guò)模擬實(shí)際交通負(fù)荷，能夠更真實(shí)地反映土壤的力學(xué)行為，提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性。灌砂法可以評(píng)估土壤的承載能力、變形特性和穩(wěn)定性等關(guān)鍵參數(shù)，為公路路基設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和指導(dǎo)[1]。

2 案例應(yīng)用情況

某高速公路線路長(zhǎng)度為260km，路基寬度為25.5m，車輛通行設(shè)計(jì)速度為100km/h，在項(xiàng)目建設(shè)階段，為確保工程的質(zhì)量，采用灌砂法對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，具體內(nèi)容如下。

2.1 灌砂法操作要點(diǎn)分析

在檢測(cè)點(diǎn)的選擇過(guò)程中，首先應(yīng)從具體操作角度出發(fā)，盡量把檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在場(chǎng)地比較開(kāi)闊，地勢(shì)平坦的區(qū)域，這樣才方便后續(xù)檢測(cè)工作的開(kāi)展。在該工程中，工作人員根據(jù)工程所在區(qū)域地理環(huán)境特征，把檢測(cè)點(diǎn)位設(shè)置在長(zhǎng)寬為40cm 的空地上。在檢測(cè)過(guò)程中，為了使路基的整體結(jié)構(gòu)能更加的穩(wěn)定、安全，確保儲(chǔ)砂筒能保持直立狀態(tài)，要在場(chǎng)地內(nèi)部放置基板，這樣才能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

與此同時(shí)，工作人員在檢測(cè)工作的準(zhǔn)備階段，對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，把一些與檢測(cè)工作無(wú)關(guān)的物體清除出現(xiàn)場(chǎng)，這樣才能保證檢測(cè)結(jié)果不會(huì)受到外部因素的干擾而出現(xiàn)誤差。在檢測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的布置過(guò)程中，為了避免路基壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差，應(yīng)考慮到高速公路中間區(qū)域的壓實(shí)度要比公路兩邊的壓實(shí)度要高，所以工作人員要在公路中間與兩邊都布設(shè)上一定數(shù)量的檢測(cè)點(diǎn)，這樣才能提高壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。檢測(cè)中會(huì)有一定數(shù)量的土體被挖出，此時(shí)，工作人員要做好存儲(chǔ)保管工作，防止因外在環(huán)境的影響導(dǎo)致土體水分流失而造成檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)差異。在灌砂法的應(yīng)用過(guò)程中，通常會(huì)使用到天平、基板、灌砂筒等工具。

2.2 試洞的開(kāi)挖

應(yīng)用灌砂法檢測(cè)時(shí)，試洞的開(kāi)挖環(huán)節(jié)至關(guān)重要。為確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，工作人員應(yīng)遵循從中間往兩邊的原則進(jìn)行開(kāi)挖。這是因?yàn)榘凑諒耐獠康絻?nèi)部的原則開(kāi)挖會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)土體受到擠壓，從而引起密度變化，進(jìn)而影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

同時(shí)，為了保證試洞的幾何形狀符合要求，檢測(cè)人員需要控制試洞的形狀，并確保試洞壁與底面呈現(xiàn)90°的直角，避免出現(xiàn)傾斜等問(wèn)題。若試洞壁傾斜，將會(huì)降低量砂的流動(dòng)性，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在試洞開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的土體應(yīng)進(jìn)行密封保存，以防止外部環(huán)境的溫濕度變化導(dǎo)致水分流失，進(jìn)而影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

此外，在試洞開(kāi)挖階段，對(duì)試坑材料的含水量進(jìn)行檢測(cè)也十分重要。常用的方法是采用酒精燃燒來(lái)促進(jìn)材料的烘干，在烘干過(guò)程中，還需要對(duì)土壤內(nèi)部進(jìn)行檢查，以防止土壤中含有其他易燃物質(zhì)，避免發(fā)生安全事故。為確保灌砂法操作的可控性，工作人員需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和安全操作要求。在灌注過(guò)程中，要控制好灌砂的速度和流量，確保砂料均勻分布并填充到試洞中。

同時(shí)，還要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正灌注過(guò)程中的泄漏和滲漏現(xiàn)象，確保操作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。通過(guò)嚴(yán)格控制試洞開(kāi)挖過(guò)程中的操作，可以獲得可靠的路基質(zhì)量數(shù)據(jù)，為公路工程的設(shè)計(jì)和施工提供重要參考[2-6]。

2.3 量砂的標(biāo)定

在量砂標(biāo)定環(huán)節(jié)，要應(yīng)用到標(biāo)定罐與儲(chǔ)砂筒。一般來(lái)說(shuō)，量砂的密度與標(biāo)定罐的高度成正比，后者高度越高，量砂的密度就會(huì)越大。鑒于此，在具體的量砂標(biāo)定過(guò)程中，工作人員要對(duì)該問(wèn)題加以重視。當(dāng)標(biāo)定罐的高度加高2.5cm 時(shí)，量砂密度也會(huì)隨著變化，一般會(huì)加大1%?；谶@種情況，在具體操作環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員要合理控制坑洞的深度及穩(wěn)定性，以此來(lái)確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其次，儲(chǔ)砂筒的砂面高度與量砂的密度也存在必然聯(lián)系，砂面高度越高量砂密度也隨之變大，當(dāng)砂面高度增加到5cm 左右時(shí)，量砂密度就會(huì)加大1%左右?；谶@種情況，在實(shí)際檢測(cè)工作中，檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)砂面、量砂密度及量砂的高度進(jìn)行控制，確保三者之間的統(tǒng)一性，這樣才能確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，灌注過(guò)程中，量砂要保持自由落體的形態(tài)，以此來(lái)確保檢測(cè)工作的高質(zhì)量高效率。

2.4 試坑的深度

利用灌砂法對(duì)高速公路的路基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。首先，要注意保持試坑的深度與待測(cè)層厚度的一致性，并確保下方的材料不被包括在試驗(yàn)范圍內(nèi)。一般而言，高速公路的路基壓實(shí)厚度約為20cm 左右，因此試坑的深度可以根據(jù)該厚度來(lái)確定。然而，由于各種因素的影響，試坑的實(shí)際深度通常會(huì)比預(yù)期設(shè)定的深度淺一些。此外，在進(jìn)行壓路設(shè)備作業(yè)時(shí)，碾壓力往往無(wú)法完全均勻施加，導(dǎo)致路基上部的壓實(shí)度遠(yuǎn)低于下部。因此，在進(jìn)行試坑挖掘時(shí)，操作人員需要精確控制試坑的深度和范圍，確保其與待測(cè)層的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，灌砂法的操作人員還應(yīng)注意灌注過(guò)程的均勻性和穩(wěn)定性。灌注時(shí)，應(yīng)控制好灌砂的速度和流量，確保砂料均勻分布并填充到試坑中。同時(shí)，還要留意灌注過(guò)程中的泄漏和滲漏現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行修正和調(diào)整。通過(guò)嚴(yán)格控制試坑的深度、灌注的均勻性和穩(wěn)定性，可以獲取準(zhǔn)確可靠的路基質(zhì)量數(shù)據(jù)。

2.5 灌砂操作

在進(jìn)行灌砂作業(yè)時(shí)，首要任務(wù)是進(jìn)行量砂的質(zhì)量檢測(cè)。這一步驟的目的是確保所用砂料的質(zhì)量符合檢測(cè)要求，并保證每次灌砂量的一致性，為后續(xù)的檢測(cè)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

為此，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)方法和要求進(jìn)行砂料質(zhì)量的檢驗(yàn)，包括顆粒大小、含水量等參數(shù)的測(cè)定。只有確保砂料質(zhì)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，才能保證灌砂試驗(yàn)的可靠性和有效性。

在灌砂過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)砂料已經(jīng)停止流動(dòng)，應(yīng)在10～20s后停止灌砂，以確保灌砂的均勻性和一致性。這樣可以避免過(guò)度灌砂或灌砂不足的情況發(fā)生，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。為了防止操作失誤導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)砂的流失，檢測(cè)人員在試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)檢測(cè)路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察和測(cè)量。包括檢查路面狀況、確定灌砂位置和灌注方式等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和測(cè)量，可以確保灌砂技術(shù)的合理有效應(yīng)用，避免因操作不當(dāng)或不符合實(shí)際情況而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的偏差。

此外，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，工作人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行操作，包括灌砂設(shè)備的準(zhǔn)備、試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定、灌砂過(guò)程的監(jiān)控和記錄等，只有遵循標(biāo)準(zhǔn)流程，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，才能確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可比性[7-9]。

3 灌砂法操作注意事項(xiàng)分析

3.1 做好設(shè)備控制

在進(jìn)行灌砂法操作之前，操作人員應(yīng)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查。確保設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度和功能完好。安排人員檢查壓力傳感器、流量計(jì)和控制閥門等設(shè)備，確保其靈敏度和穩(wěn)定性。

同時(shí)，還需結(jié)合項(xiàng)目的具體要求做好砂料供給速度、壓力控制、噴水量等關(guān)鍵參數(shù)控制。操作人員應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)和試驗(yàn)要求，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，以確保操作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

最后，在灌砂法操作過(guò)程中，操作人員應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)和輸出數(shù)據(jù)。做好監(jiān)測(cè)砂料流量、噴水壓力、噴灑均勻性等關(guān)鍵指標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修正，以保持操作的可控性和一致性。

3.2 做好操作控制

在進(jìn)行灌砂法操作之前，操作人員應(yīng)仔細(xì)閱讀試驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，了解試驗(yàn)?zāi)康摹⒁蠛筒僮鞑襟E。準(zhǔn)備好所需的設(shè)備、工具和試驗(yàn)材料，確保其完好無(wú)損并滿足要求。

同時(shí)，需要根據(jù)試驗(yàn)要求，設(shè)定合適的試驗(yàn)參數(shù)，如砂料的顆粒大小、厚度和密實(shí)度等，這些參數(shù)的選擇應(yīng)基于具體的土壤類型和試驗(yàn)?zāi)康?，以確保試驗(yàn)的可靠性和代表性。

此外，在待測(cè)試的土壤表面均勻、連續(xù)鋪設(shè)砂料。操作人員應(yīng)掌握合適的鋪設(shè)速度和方法，確保砂料的均勻性和一致性。在鋪設(shè)過(guò)程中，避免砂料的堆積和空洞，以免影響后續(xù)的荷載施加和監(jiān)測(cè)工作。

最后，根據(jù)試驗(yàn)要求，施加規(guī)定的荷載。操作人員應(yīng)準(zhǔn)確控制荷載的大小、施加方式和持續(xù)時(shí)間，以模擬實(shí)際的路面荷載情況。在施加荷載的過(guò)程中，密切觀察和監(jiān)測(cè)土壤的變形和應(yīng)力響應(yīng)。

需要注意的是，在荷載施加過(guò)程中，操作人員應(yīng)密切關(guān)注監(jiān)測(cè)設(shè)備的讀數(shù)，并及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)記錄應(yīng)準(zhǔn)確、清晰，并包括試驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)和指標(biāo)，如土壤的變形、應(yīng)力、壓縮性等。這些記錄將作為后續(xù)結(jié)果分析和結(jié)論的依據(jù)[10]。

3.3 量砂穩(wěn)定性的保持控制

在具體的檢測(cè)工作中，為了確保量砂的穩(wěn)定性，工作人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)量砂進(jìn)行合理控制，防止外部環(huán)境對(duì)其密度造成影響。

同時(shí)，工作人員在量砂的選用過(guò)程中，應(yīng)充分結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)外在環(huán)境溫度濕度的具體情況進(jìn)行合理選擇，以此來(lái)確保量砂與環(huán)境之間溫濕度的統(tǒng)一。在具體的檢測(cè)階段，量砂的數(shù)量要滿足檢測(cè)需求，這樣才能保證檢測(cè)工作能有序順利進(jìn)行。檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)外在環(huán)境出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，工作人員要根據(jù)具體情況進(jìn)行換砂作業(yè)。針對(duì)新入場(chǎng)的量砂，檢測(cè)人員要做好標(biāo)定工作[11]。

4 結(jié)語(yǔ)

公路路基試驗(yàn)檢測(cè)中的灌砂法是一種有效的測(cè)試方法，用于評(píng)估土壤的工程性質(zhì)和力學(xué)性能。通過(guò)控制水平的水流和砂料流量，可以模擬路基工程中的水力和荷載條件，從而獲得可靠的測(cè)試結(jié)果。通過(guò)灌砂法試驗(yàn)，可以獲得土壤的水力性質(zhì)、滲透性和穩(wěn)定性等重要參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對(duì)于路基工程的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和評(píng)估至關(guān)重要。通過(guò)灌砂法試驗(yàn)，可以評(píng)估路基的排水性能、土壤的承載能力以及對(duì)荷載的響應(yīng)能力，為工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠的依據(jù)。

在進(jìn)行灌砂法試驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格控制操作過(guò)程，做好砂料供給速度、噴水壓力、噴灑均勻性等關(guān)鍵參數(shù)控制。只有在操作過(guò)程中確?？煽匦院蜏?zhǔn)確性，才能獲得可靠和一致的試驗(yàn)結(jié)果。在未來(lái)的公路路基試驗(yàn)檢測(cè)工作中，還需要加強(qiáng)灌砂法的研究，通過(guò)更新設(shè)備、做好現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)等方面控制，保證試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為項(xiàng)目實(shí)施奠定基礎(chǔ)。