劉 健

（廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530000）

淺談灌砂法在公路路基壓實(shí)度檢測(cè)中的應(yīng)用

劉 健

（廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530000）

路基施工壓實(shí)質(zhì)量的好壞，將直接影響路面的平整度和密實(shí)度。且只有對(duì)路基進(jìn)行充分壓實(shí)，才能保證路基的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性，并保證和延長(zhǎng)公路的使用壽命。為了解路基的壓實(shí)情況，本文將主要談?wù)劰嗌胺ㄔ诠仿坊鶋簩?shí)度檢測(cè)中的應(yīng)用，僅供參考。

灌砂法；公路路基；壓實(shí)度；檢測(cè)

1 前言

公路路基是公路工程的重要組成部分，應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，而路基壓實(shí)效果是保證路基強(qiáng)度及路面使用質(zhì)量的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到路面的強(qiáng)度和使用壽命。壓實(shí)度是檢驗(yàn)路基壓實(shí)效果的重要指標(biāo)，是現(xiàn)場(chǎng)干密度和室內(nèi)最大干密度的比值，實(shí)度越高，路基密實(shí)度越大，材料整體性能越好。通常路基壓實(shí)度檢測(cè)的主要方法有灌砂法、核子密度儀測(cè)定法和環(huán)刀法等。其中，灌砂法則因其數(shù)值的準(zhǔn)確性、操作過(guò)程的可控性和結(jié)果的可代表性而得到建設(shè)各方的認(rèn)可，成為目前公路建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的壓實(shí)度檢測(cè)方法。為此，本文將主要談?wù)劰嗌胺ㄔ诠仿坊鶋簩?shí)度檢測(cè)中的應(yīng)用，以供參考。

2 灌砂法的概述

2.1 基本原理（見(jiàn)圖1）

灌砂法的基本原理是利用粒徑0.30 mm～0.60 mm或0.25 mm～0.50 mm清潔干凈的均勻砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，按其單位重不變的原理來(lái)測(cè)量試洞的容積（即用標(biāo)準(zhǔn)砂來(lái)置換試洞中的集料），并根據(jù)集料的含水量來(lái)推算出試樣的實(shí)測(cè)干密度。

圖1 灌砂法的基本原理框圖

從灌砂法的基本原理我們可以看出，影響其精度的主要因素有：土樣的最大干密度、土樣的含水量、試坑內(nèi)挖出土樣質(zhì)量、流入試坑內(nèi)砂的質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)砂的密度等。

2.2 適用范圍

現(xiàn)場(chǎng)挖坑，利用灌砂測(cè)定體積，計(jì)算密度。適用路基土壓實(shí)度檢測(cè)，不宜用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的測(cè)定。在路面工程中也適用于基層、砂石路面、瀝青表面處治及瀝青貫入式路面的壓實(shí)度檢測(cè)。

3 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：

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。作標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，施工單位與監(jiān)理單位應(yīng)共同取樣，并應(yīng)盡量取有代表性的集料，作對(duì)比試驗(yàn)。

3.1 擊實(shí)試驗(yàn)方法的選取

目前，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。但我國(guó)《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)，且采用該法得到的最大干密度提高（經(jīng)試驗(yàn)一般可提高6 %～20 %）。

3.2 不同類土最大干密度的確定

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。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)用土數(shù)量、土類發(fā)生變化和取土場(chǎng)更換時(shí)，應(yīng)重新做擊實(shí)試驗(yàn)來(lái)確定該類土的最大干密度，以反映實(shí)際的壓實(shí)質(zhì)量。

4 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)試樣的最大粒徑小于15 mm、測(cè)定層的厚度不超過(guò)150 mm時(shí)，宜采用φ100 mm的小型灌砂筒測(cè)試。

（2）當(dāng)試樣的最大粒徑等于或大于 15 mm，但不大于40 mm，測(cè)定層的厚度超過(guò)150 mm，但不超過(guò)200 mm時(shí)，應(yīng)用φ150 mm的大型灌砂筒測(cè)試。

（3）如集料的最大粒徑達(dá)到40 mm～60 mm或超過(guò)60 mm時(shí)，灌砂筒和現(xiàn)場(chǎng)試洞的直徑以200 mm為宜。

目前，市面上只有φ150 mm的大型灌砂筒和φ100 mm的小型灌砂筒兩種。工地上普遍應(yīng)用φ150 mm的灌砂筒，它的測(cè)深為150 mm，其所測(cè)壓實(shí)度僅為這150 mm的壓實(shí)度。但是現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)層厚度往往在200 mm左右，且路基填方如為礫類土，最大粒徑往往超過(guò)31.5 mm，如果再繼續(xù)用φ150 mm的灌砂筒，就難以保證所測(cè)出的壓實(shí)度結(jié)果的準(zhǔn)確性了。

5 量砂密度的標(biāo)定

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。而量砂密度的標(biāo)定，卻受儲(chǔ)砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等因素的影響。因此，進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)之前，應(yīng)進(jìn)行量砂密度的標(biāo)定。

5.1 儲(chǔ)砂筒中砂面高度、砂的總重對(duì)量砂密度的影響

由于不同高度的砂，因下落速度的不同，會(huì)對(duì)量砂的密度有影響，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制儲(chǔ)砂筒中砂面高度。根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過(guò)15 mm。而根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定，筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1 g。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。

5.2 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。《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中說(shuō)明：標(biāo)定罐深度減少2.5 cm，砂的密度約降低1 %?，F(xiàn)在假定土樣最大干密度為1.78 g/cm3，灌砂筒和砂的總質(zhì)量為7 000 g，錐體及基板和粗糙面間砂的總質(zhì)量為850 g，灌砂后筒和砂的質(zhì)量為3 100 g，濕土重4 000 g，含水量10 %，如果采用20 cm標(biāo)定罐標(biāo)定的砂的密度1.433 g/cm3，得出碾壓層的壓實(shí)度為96.0 %，如果采用15 cm標(biāo)定罐來(lái)標(biāo)定砂的密度，其數(shù)值應(yīng)該是 1.405 g/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。

5.3 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 mm～0.50 mm或0.30 mm～0.60 mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，而且要保持砂的潔凈干燥。

6 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)注意事項(xiàng)

6.1 選點(diǎn)及檢測(cè)頻率

施工單位在完成每一壓實(shí)層后應(yīng)先自檢，正確選定，并嚴(yán)格按《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》規(guī)定的檢測(cè)頻率進(jìn)行全頻率試驗(yàn)，以客觀地反映工程質(zhì)量的實(shí)際情況。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，檢驗(yàn)頻率為每1 000 m2至少檢驗(yàn)2點(diǎn)，不足1 000 m2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15 min，如果以報(bào)檢寬度為30 m的路基為例，即使每天只報(bào)檢500 m，每天的報(bào)檢面積為15 000 m2，需要檢測(cè)點(diǎn)數(shù)為30個(gè)點(diǎn)，需要時(shí)間約為7.5 h，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。

6.2 現(xiàn)場(chǎng)土的含水量檢測(cè)

含水量檢測(cè)有烘干法與酒精法，其中烘干法是最準(zhǔn)確的方法之一。在檢測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)先將試坑內(nèi)取出的土壤迅速均勻攪拌，裝入塑料袋中，然后再測(cè)含水量。

另外，當(dāng)前很多單位采用微波爐進(jìn)行含水量檢測(cè)，燃燒時(shí)間不定，一般，土放入微波爐燃燒9 min就已達(dá)到恒中，即與烘干法測(cè)含水量相近，其差值小于1 %，并通過(guò)465組對(duì)比，方程式為：

從式中可見(jiàn)，用不同微波爐進(jìn)行含水量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)與規(guī)范中規(guī)定的烘干法進(jìn)行標(biāo)定后，才能使用。

6.3 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1 mm），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。另外，要注重對(duì)薄弱點(diǎn)的檢測(cè)，一般，路基中間部位的壓實(shí)度較高，而兩側(cè)接近路緣處壓實(shí)度較低，在檢測(cè)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路基邊部進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)施工通道交叉處、涵臺(tái)背等處也應(yīng)是重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)。

6.4 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)盡量等于標(biāo)定時(shí)深度（一般為20 cm），坑壁筆直，上下口直徑相等，避免上大下小或上小下大。不同深度土受力不同，壓實(shí)度也會(huì)不同。

6.5 試坑的形狀

試坑的形狀應(yīng)該是空的圓柱體，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，這種形狀的試坑導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大或偏小。

6.6 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

6.7 盡量使用基板，確保試驗(yàn)精度

6.8 盡量使檢測(cè)表面光滑平整

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完后，要檢查灌砂筒底板、基板與地面之間是否有砂子漏出，如有要將其單獨(dú)清出，稱其質(zhì)量，計(jì)算密度時(shí)應(yīng)扣除這部分質(zhì)量。

6.9 使用回收量砂的要求

使用進(jìn)行回收的量砂，下次使用前一定要嚴(yán)格過(guò)篩洗凈，清除混入的雜質(zhì)，然后烘干重新標(biāo)定砂的密度，否則會(huì)影響量砂的松方密度。

7 人的控制

企業(yè)要樹(shù)立質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任感，嚴(yán)禁作弊和造假，嚴(yán)格按照客觀規(guī)律辦事，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。工程質(zhì)量的好壞是由人的工作質(zhì)量決定的，要管好工程質(zhì)量，首先必須管好人的工作質(zhì)量，按照企業(yè)監(jiān)理的自檢系統(tǒng)，落實(shí)相應(yīng)職稱的自檢人員，避免人的失誤，調(diào)動(dòng)人的主觀能動(dòng)性，真正做到對(duì)工程質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制和指導(dǎo)。

8 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)路基工程質(zhì)量的控制在公路建設(shè)中非常重要，而在路基工程質(zhì)量控制中對(duì)壓實(shí)度的檢測(cè)更是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵點(diǎn)。目前，灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度是施工中最常用的試驗(yàn)方法之一，此方法看起來(lái)簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)卻不好把握，會(huì)引起較大誤差，因此施工、監(jiān)理單位必須對(duì)此引起高度重視。只有這樣，才能確保工程質(zhì)量。

1 《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG－F80/1－2004）

2 鄧小文、蔡迎春、郭成超.灌砂法檢測(cè)高速公路路基壓實(shí)度的幾點(diǎn)體會(huì)［J］.路基工程，2007（6）

3 劉冬壽.灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的應(yīng)用［J］.建筑，2008（16）

4 陳國(guó)英.灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度［J］.交通世界，2010（3）

5 李建剛.用灌砂法測(cè)定路基的壓實(shí)度［J］.科學(xué)之友：C版，2008（10）

6 《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60－2008）

7 龐增貴.灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度準(zhǔn)確度的控制方法［J］.黑龍江交通科技，2008（8）

Irritate the Application that the Sand Law Presses the Solidity while Measuring in the Road Bed of the Highway

Liu Jian

The road bed constructs and presses the quality of essence quantity, will influence the roughness of the road surface and closely knit degree directly. And carry on abundant debulk only to the road bed, could guarantee the intensity of the road bed, whole stability,guarantee and lengthen the service life of the highway. In order to find out about the debulk situation of the road bed, this text will have a talk and irritate the application that the sand law pressed the solidity while measuring in the road bed of the highway mainly, only for reference.

irritate the sand law;road bed of the highway;press the solidity;measuring

U416.1

A

1000－8136（2010）15－0033－03