灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度技術(shù)要點(diǎn)

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摘要：保證路基應(yīng)有強(qiáng)度和穩(wěn)定性的最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施是路基壓實(shí)，而現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)的質(zhì)量通常用壓實(shí)度來(lái)衡量。路基壓實(shí)度的檢測(cè)有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗(yàn)方法，而灌砂法是路基壓實(shí)度檢測(cè)中最常用的試驗(yàn)方法，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。文章根據(jù)路基工程中壓實(shí)度檢測(cè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮了影響灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度精確度的各個(gè)相關(guān)因素，對(duì)如何保證灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度的精度進(jìn)行了分析與探討。

　　關(guān)鍵詞：灌砂法；檢測(cè)；路基；最大密度；含水量

　　一、路基檢測(cè)方法概述

　　保證路基應(yīng)有強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一項(xiàng)最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施是路基壓實(shí)，而現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)的質(zhì)量通常用壓實(shí)度來(lái)衡量。路基壓實(shí)度的檢測(cè)有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗(yàn)方法，而灌砂法是路基壓實(shí)度檢測(cè)中最常用的試驗(yàn)方法，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。灌砂法雖簡(jiǎn)單易學(xué)，但影響測(cè)試結(jié)果的因素較多，如果掌握不好，容易引起較大誤差或錯(cuò)誤。如何保證灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度的精度，作者結(jié)合近幾年在幾條公路上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)這方面進(jìn)行了分析與探討。

　　二、土的最大干密度的確定

　　壓實(shí)度就是土在壓實(shí)后達(dá)到接近最大干密度的程度，施工壓實(shí)度公式：

　　K=ρd /ρc ×100

　　式中：K——測(cè)設(shè)地點(diǎn)的施工壓實(shí)度（％）；

　　ρd——試樣的干密度（g/cm³）；

　　ρc——由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度（g/cm³）。

　　試樣最大干密度ρc 的值通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)方法來(lái)確定，而且土質(zhì)不同它的值也不相同。

　?。ㄒ唬魧?shí)試驗(yàn)方法的選取

　　《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）中明確規(guī)定，路基壓實(shí)度以重型擊實(shí)試驗(yàn)法為準(zhǔn)。

　　現(xiàn)在各國(guó)使用的擊實(shí)試驗(yàn)方法分為輕型擊實(shí)試驗(yàn)法和重型擊實(shí)試驗(yàn)法，兩種擊實(shí)試驗(yàn)法的差異主要是擊實(shí)功能的差別，重型擊實(shí)試驗(yàn)法的單位擊實(shí)功比輕型擊實(shí)試驗(yàn)法要提高4.5倍，這樣對(duì)同樣的土質(zhì)來(lái)講，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)法時(shí)其最大干密度提高（經(jīng)試驗(yàn)一般可提高6％～20％）。但有的施工單位卻仍使用輕型擊實(shí)試驗(yàn)法，這樣得出的最大干密度值比實(shí)際要小，導(dǎo)致計(jì)算得到的壓實(shí)度值偏大。

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　　不同性質(zhì)的土其最大干密度差別很大，因此應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范中相關(guān)規(guī)定來(lái)確定不同土類、不同取土場(chǎng)的土的最大干密度。有些施工單位及監(jiān)理單位為了省事，施工段中僅用一個(gè)或極少數(shù)幾個(gè)最大干密度值，當(dāng)用土數(shù)量、土類發(fā)生變化和取土場(chǎng)更換時(shí)也不去重新做擊實(shí)試驗(yàn)來(lái)確定該類土的最大干密度，而是仍采用原來(lái)的試驗(yàn)值，這樣所選取的最大干密度已經(jīng)沒(méi)有了代表性，從而使計(jì)算得到的壓實(shí)度不能真正反映實(shí)際壓實(shí)質(zhì)量。

　　三、灌砂筒的選用

　　施工中用灌砂法測(cè)定壓實(shí)度時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　1．當(dāng)集料的最大粒徑小于13.2mm，測(cè)定層的厚度不超過(guò)150mm時(shí)，宜采用φ100mm的小型灌砂筒測(cè)試。

　　2．當(dāng)集料的最大粒徑等于或大于13.2mm，但不大于31.5mm，測(cè)定層的厚度不超過(guò)200mm時(shí)，應(yīng)用φ150mm的大型灌砂筒測(cè)試。

　　3．如集料的最大粒徑超過(guò)31.5mm，則應(yīng)相應(yīng)地增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸，灌砂筒的直徑以200mm或大于200mm為宜。

　　目前市面上只有φ150mm的大型灌砂筒和φ100mm的小型灌砂筒兩種，工地上普遍應(yīng)用φ150mm的灌砂筒，它的測(cè)深為150mm，其所測(cè)壓實(shí)度僅為這150mm的壓實(shí)度。但是近幾年壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)功能增大，相應(yīng)的壓實(shí)層厚度往往超過(guò)200mm左右，而且路基填方如為礫類土，最大粒徑往往超過(guò)31.5mm，如果再繼續(xù)用φ150mm的灌砂筒測(cè)出的壓實(shí)度結(jié)果的準(zhǔn)確性就可想而知了，這就需要相關(guān)部門制定出新的灌砂筒標(biāo)準(zhǔn)來(lái)適應(yīng)各種路基填料的要求。

　　四、量砂松方密度的標(biāo)定

　?。ㄒ唬﹥?chǔ)砂筒中砂面高度、砂的總重對(duì)量砂密度的影響

　　《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)筒內(nèi)砂的高度和質(zhì)量都做了明確規(guī)定。筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過(guò)15mm，原因是不同高度的砂，其下落速度不同，因而灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度也不同，這就直接影響了量砂的密度。因此，儲(chǔ)砂筒中砂面高度必須嚴(yán)格控制。另外，筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1g，每次標(biāo)定及以后的試驗(yàn)都維持這個(gè)質(zhì)量不變，因?yàn)闃?biāo)定時(shí)，只要砂總重相同，即砂的自重一樣，顯然其下落速度也能保持一致，從而提高量砂使用的準(zhǔn)確性。實(shí)踐證明，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，儲(chǔ)砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時(shí)保持一致，大大提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　（二）標(biāo)定罐深度對(duì)量砂密度的影響

　　砂的密度隨著標(biāo)定罐深度的變化其數(shù)值有較明顯的變化?！豆吠凉ぴ囼?yàn)規(guī)程》中說(shuō)明：標(biāo)定罐深度減少2.5cm，砂的密度約降低1％?，F(xiàn)在假定土樣最大干密度為1.78g/cm³，灌砂筒和砂的總質(zhì)量為7000g，錐體及基板和粗糙面間砂的總質(zhì)量為850g，灌砂后筒和砂的質(zhì)量為3100g，濕土重4000g，含水量10％，如果采用20cm標(biāo)定罐標(biāo)定的砂的密度1.433g/cm3，得出碾壓層的壓實(shí)度為96.0％，如果采用15cm標(biāo)定罐來(lái)標(biāo)定砂的密度，其數(shù)值應(yīng)該是1.405g/cm³，那么，此時(shí)壓實(shí)度為94.1％。由此看來(lái)，對(duì)于同一個(gè)試坑，采用不同標(biāo)定罐標(biāo)定的砂密度，對(duì)壓實(shí)度數(shù)值產(chǎn)生了較大影響。因此，現(xiàn)場(chǎng)試洞深度應(yīng)與室內(nèi)標(biāo)定罐深度一致。

　　（三）量砂的顆粒級(jí)配組成對(duì)量砂密度的影響

　　不同顆粒粒徑組成的砂，其級(jí)配不同，密度也明顯不同，故每次檢測(cè)使用時(shí)量砂必須采用粒徑0.25～0.50mm 或0.30～0.60mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，而且要保持砂的潔凈干燥，如果重復(fù)使用時(shí)一定要注意晾干，篩除雜質(zhì)，并且經(jīng)常標(biāo)定，否則影響量砂的松方密度。

　　由上述可見，儲(chǔ)砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等均在一定程度上影響量砂的密度。量砂密度標(biāo)定準(zhǔn)確與否，將影響路基壓實(shí)度的檢測(cè)精度。所以，在進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)之前，標(biāo)定工作不容忽視，必須引起足夠的重視。

　　五、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)注意事項(xiàng)

　　（一）試坑數(shù)量、位置、深度、形狀的選擇

　　1．檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。施工單位在完成每一壓實(shí)層后應(yīng)該首先自檢，自檢頻率按照技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行全頻率試驗(yàn)。依據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定：檢驗(yàn)頻率為每1000m2至少檢驗(yàn)2點(diǎn)，不足1000m²時(shí)檢驗(yàn)2點(diǎn)，必要時(shí)可根據(jù)需要增加檢測(cè)點(diǎn)。灌砂法檢測(cè)每點(diǎn)需要操作時(shí)間約15min，如果以報(bào)檢寬度為30m 的路基為例，即使每天只報(bào)檢500m，每天的報(bào)檢面積為15000m²，需要檢測(cè)點(diǎn)數(shù)為30個(gè)點(diǎn)，需要時(shí)間約為7.5h，僅僅自檢的現(xiàn)場(chǎng)操作就需要如此漫長(zhǎng)的時(shí)間，如果再加上現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理抽檢時(shí)間，那就更長(zhǎng)，這就需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、施工單位自檢和抽檢一塊進(jìn)行。

　　2．試坑的位置。檢測(cè)點(diǎn)地表面處理要平，只要表面凸出一點(diǎn)（即使1mm），使整個(gè)表面高出一薄層，其體積便算到試坑中去了，將影響試驗(yàn)結(jié)果，因此除非非常的平，否則應(yīng)先放上基板測(cè)定一次粗糙表面消耗的量砂。必須注重對(duì)薄弱點(diǎn)的檢測(cè)，由于工程結(jié)構(gòu)的特殊性，一般路基中間部位的壓實(shí)度較兩側(cè)接近路邊緣處壓實(shí)度高，所以加強(qiáng)對(duì)路基邊部的檢測(cè)也是非常必要的。

　　3．試坑的深度。按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》要求，試坑的深度應(yīng)該等于測(cè)定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下每壓實(shí)層厚度約為15cm，所以試坑深度也應(yīng)該為15cm。由于現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，挖坑這道工序往往由工地務(wù)工人員完成，其挖坑深度經(jīng)常達(dá)不到要求。壓路機(jī)在碾壓過(guò)程中其應(yīng)力分布呈倒三角形，所以就每一壓實(shí)層而言，越向下的部位其壓實(shí)度越小。因此，坑的深度不夠，將導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。

　　4．試坑的形狀。試坑的形狀應(yīng)該是圓柱體，坑洞周壁應(yīng)豎直，但實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形，這樣形狀的試坑導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大或偏小。

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　　含水量試驗(yàn)最準(zhǔn)確的方法是烘干法，在測(cè)定中粒土和粗粒土的含水量時(shí)，不能僅取其中的細(xì)粒土，因?yàn)樗鼰o(wú)代表性。用酒精法測(cè)含水量與土類有關(guān)，因該種方法測(cè)含水量會(huì)由于將土壤中的有機(jī)質(zhì)燃燒掉而產(chǎn)生誤差，另外，潮濕的黏性土難于粉碎，也使酒精法的精度降低。路基經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬，路基表面含水量偏低，所以，在做含水量時(shí)，應(yīng)將試坑內(nèi)取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再測(cè)含水量。在鑿洞過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)將鑿松的土取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。

　　六、結(jié)語(yǔ)

　　文章對(duì)灌砂法技術(shù)要點(diǎn)的提出，從根本上解決了壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確性，對(duì)提高路基壓實(shí)度檢測(cè)的精確度，加強(qiáng)路基壓實(shí)度監(jiān)控將起到重要作用。