灌砂法檢測路基壓實度技術(shù)要點

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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，而現(xiàn)場路基壓實的質(zhì)量通常用壓實度來衡量。路基壓實度的檢測有環(huán)刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗方法，而灌砂法是路基壓實度檢測中最常用的試驗方法，適用于現(xiàn)場測定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度。文章根據(jù)路基工程中壓實度檢測的實踐經(jīng)驗，綜合考慮了影響灌砂法檢測路基壓實度精確度的各個相關(guān)因素，對如何保證灌砂法檢測路基壓實度的精度進(jìn)行了分析與探討。

　　關(guān)鍵詞：灌砂法；檢測；路基；最大密度；含水量

　　一、路基檢測方法概述

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

　　二、土的最大干密度的確定

　　壓實度就是土在壓實后達(dá)到接近最大干密度的程度，施工壓實度公式：

　　K=ρd /ρc ×100

　　式中：K——測設(shè)地點的施工壓實度（％）；

　　ρd——試樣的干密度（g/cm³）；

　　ρc——由擊實試驗得到的試樣的最大干密度（g/cm³）。

　　試樣最大干密度ρc 的值通過擊實試驗方法來確定，而且土質(zhì)不同它的值也不相同。

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

　　現(xiàn)在各國使用的擊實試驗方法分為輕型擊實試驗法和重型擊實試驗法，兩種擊實試驗法的差異主要是擊實功能的差別，重型擊實試驗法的單位擊實功比輕型擊實試驗法要提高4.5倍，這樣對同樣的土質(zhì)來講，采用重型擊實試驗法時其最大干密度提高（經(jīng)試驗一般可提高6％～20％）。但有的施工單位卻仍使用輕型擊實試驗法，這樣得出的最大干密度值比實際要小，導(dǎo)致計算得到的壓實度值偏大。

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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)定來確定不同土類、不同取土場的土的最大干密度。有些施工單位及監(jiān)理單位為了省事，施工段中僅用一個或極少數(shù)幾個最大干密度值，當(dāng)用土數(shù)量、土類發(fā)生變化和取土場更換時也不去重新做擊實試驗來確定該類土的最大干密度，而是仍采用原來的試驗值，這樣所選取的最大干密度已經(jīng)沒有了代表性，從而使計算得到的壓實度不能真正反映實際壓實質(zhì)量。

　　三、灌砂筒的選用

　　施工中用灌砂法測定壓實度時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

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

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

　　3．如集料的最大粒徑超過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，它的測深為150mm，其所測壓實度僅為這150mm的壓實度。但是近幾年壓實機(jī)械壓實功能增大，相應(yīng)的壓實層厚度往往超過200mm左右，而且路基填方如為礫類土，最大粒徑往往超過31.5mm，如果再繼續(xù)用φ150mm的灌砂筒測出的壓實度結(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﹥ι巴仓猩懊娓叨?、砂的總重對量砂密度的影響

　　《公路土工試驗規(guī)程》中對筒內(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)砂的密實程度也不同，這就直接影響了量砂的密度。因此，儲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)定及以后的試驗都維持這個質(zhì)量不變，因為標(biāo)定時，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。實踐證明，現(xiàn)場測試時，儲砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時保持一致，大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　?。ǘ?biāo)定罐深度對量砂密度的影響

　　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吠凉ぴ囼炓?guī)程》中說明：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，得出碾壓層的壓實度為96.0％，如果采用15cm標(biāo)定罐來標(biāo)定砂的密度，其數(shù)值應(yīng)該是1.405g/cm³，那么，此時壓實度為94.1％。由此看來，對于同一個試坑，采用不同標(biāo)定罐標(biāo)定的砂密度，對壓實度數(shù)值產(chǎn)生了較大影響。因此，現(xiàn)場試洞深度應(yīng)與室內(nèi)標(biāo)定罐深度一致。

　　（三）量砂的顆粒級配組成對量砂密度的影響

　　不同顆粒粒徑組成的砂，其級配不同，密度也明顯不同，故每次檢測使用時量砂必須采用粒徑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，將影響路基壓實度的檢測精度。所以，在進(jìn)行路基壓實度檢測之前，標(biāo)定工作不容忽視，必須引起足夠的重視。

　　五、現(xiàn)場檢測注意事項

　?。ㄒ唬┰嚳訑?shù)量、位置、深度、形狀的選擇

　　1．檢測點數(shù)量。施工單位在完成每一壓實層后應(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。依據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定：檢驗頻率為每1000m2至少檢驗2點，不足1000m²時檢驗2點，必要時可根據(jù)需要增加檢測點。灌砂法檢測每點需要操作時間約15min，如果以報檢寬度為30m 的路基為例，即使每天只報檢500m，每天的報檢面積為15000m²，需要檢測點數(shù)為30個點，需要時間約為7.5h，僅僅自檢的現(xiàn)場操作就需要如此漫長的時間，如果再加上現(xiàn)場監(jiān)理抽檢時間，那就更長，這就需要現(xiàn)場監(jiān)理、施工單位自檢和抽檢一塊進(jìn)行。

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

　　3．試坑的深度。按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》要求，試坑的深度應(yīng)該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下每壓實層厚度約為15cm，所以試坑深度也應(yīng)該為15cm。由于現(xiàn)場操作時，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)在碾壓過程中其應(yīng)力分布呈倒三角形，所以就每一壓實層而言，越向下的部位其壓實度越小。因此，坑的深度不夠，將導(dǎo)致測得的壓實度值偏大。

　　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，但實際操作中會出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形，這樣形狀的試坑導(dǎo)致測得的壓實度值偏大或偏小。

　　（二）土的含水量的測定

　　含水量試驗最準(zhǔn)確的方法是烘干法，在測定中粒土和粗粒土的含水量時，不能僅取其中的細(xì)粒土，因為它無代表性。用酒精法測含水量與土類有關(guān)，因該種方法測含水量會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)過風(fēng)吹日曬，路基表面含水量偏低，所以，在做含水量時，應(yīng)將試坑內(nèi)取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再測含水量。在鑿洞過程中，應(yīng)隨時將鑿松的土取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。

　　六、結(jié)語

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