福州鐵建工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 福建 福州 350000

1 引言

路基壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)是鐵路路基路面施工質(zhì)量檢測(cè)的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，間接反映了路基密實(shí)性和承載力，其指標(biāo)對(duì)保證鐵路線路穩(wěn)定，列車運(yùn)行安全性和舒適性都有著重要意義。路基壓實(shí)質(zhì)量一般要通過壓實(shí)試驗(yàn)檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備來保證，其中灌砂法是檢測(cè)路基壓實(shí)系數(shù)有效的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法之一，已經(jīng)成為現(xiàn)行鐵路路基施工質(zhì)量控制的一種主要手段，但灌砂法試驗(yàn)過程繁瑣，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)：試驗(yàn)人員每完成200m6處測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)（本文以Φ200mm×300mm試坑為例），需要約為210min 的時(shí)間，每人每天最多可以檢測(cè)兩個(gè)檢驗(yàn)批次，那如何能高效地為施工現(xiàn)場(chǎng)提供準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，給施工質(zhì)量控制提供真實(shí)可靠的依據(jù)，就成為了試驗(yàn)檢測(cè)中急需解決的一個(gè)難題。筆者憑借路基檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，通過長(zhǎng)期跟蹤觀察，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)各環(huán)節(jié)耗時(shí)，分析影響檢測(cè)效率的因素，實(shí)施優(yōu)化改進(jìn)方案，提高檢測(cè)效率。

2 試驗(yàn)方法［1］

灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定最大粒徑小于75mm 的土的密度。試驗(yàn)流程見圖1，首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)情況確定方案，再根據(jù)土樣中的最大粒徑確定試坑尺寸，選定試坑位置并清整，邊挖邊將取出的土放入 可密封的容器內(nèi)，并稱扣除容器后土的質(zhì)量m1，然后從中取出代表性土樣進(jìn)行含水率w%測(cè)定。安放已稱量過的灌滿量砂的密度測(cè)定器m2，將密度測(cè)定器中的量砂流入試坑，當(dāng)量砂不在下流時(shí)，移出并量取密度測(cè)定器和器中余砂合計(jì)質(zhì)量m3，將坑內(nèi)量砂挖出，回填試坑并夯實(shí)。通過標(biāo)定得到的量砂密度ps 和灌滿漏斗所需量砂質(zhì)量m4，計(jì)算出流入試坑量砂的質(zhì)量m5（m2-m3-m4）及試坑體積v（m5/ps），再通過土樣質(zhì)量m1、含水率w%及試坑體積v 計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)土樣干密度Pd，試驗(yàn)完畢。壓實(shí)系數(shù)K（Pd/Pdmax）通過現(xiàn)場(chǎng)土樣干密度Pd和室內(nèi)試驗(yàn)得到土樣的最大干密度Pdmax比值得出。

圖1 灌砂法檢測(cè)流程圖

3 檢測(cè)效率影響因素

由表1 可見，在灌砂法試驗(yàn)影響因素中，試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果整理需用時(shí)180min，占了總用時(shí)的85.7%。為此只要減少試驗(yàn)過程和結(jié)果整理的耗時(shí)，就可以明顯縮短灌砂法試驗(yàn)的總用時(shí)，從而提高檢測(cè)效率。

廣泛收集現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)員在試驗(yàn)過程中遇到的問題，進(jìn)行實(shí)地測(cè)算和全面分析，總結(jié)有以下三個(gè)重要影響因素：一是試驗(yàn)過程中挖好每個(gè)（Φ200mm×300mm）的試坑約需25min，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的挖坑工具落后，在滿足試坑要求的前提下，消耗了過多人員體力和時(shí)間；二是數(shù)據(jù)處理過程中采用手工處理方式，用計(jì)算器計(jì)算不僅耗時(shí)長(zhǎng)，還容易按錯(cuò)，達(dá)不到100%正確率。三是不同廠家生產(chǎn)、同廠不同批、同廠同批不同袋的量砂質(zhì)量存在著一定的差異和在標(biāo)定過程中不規(guī)范等因素，會(huì)對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致檢測(cè)過程中需重復(fù)驗(yàn)證，耗時(shí)費(fèi)力。

表1 灌砂法各試驗(yàn)環(huán)節(jié)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)

4 解決方案

4.1 挖坑工具落后的解決方案

采用機(jī)械化作業(yè)替代利用現(xiàn)有工具的人工鑿?fù)练绞?，利用改裝的鉆芯機(jī)（加裝螺旋鉆桿）進(jìn)行試坑挖掘作業(yè)，解決挖掘試坑耗時(shí)過長(zhǎng)，體力消耗大的問題，提高了作業(yè)效率。

改造鉆芯機(jī)方案：

圖2 套筒

圖3 鉆桿

圖4 鉆桿結(jié)構(gòu)圖

（1）選定鉆芯機(jī)：確定其有效行程為 400mm，再根據(jù)鉆芯機(jī)螺桿螺紋規(guī)格，加工螺紋套筒，使之能夠與鉆芯機(jī)螺桿連接（見圖2）。

（2）將螺紋套筒與鉆桿焊接在一起，兩者軸線需重合，避免鉆坑過程中鉆桿發(fā)生偏心轉(zhuǎn)動(dòng)（見圖3）。

（3）根據(jù)灌砂法要求的試坑尺寸，制備出不同直徑鉆片的鉆桿（見圖4）；

通過多名不同的試驗(yàn)人員分別利用原有的工具和改造好的鉆機(jī)反復(fù)做挖掘試驗(yàn)，記錄每次挖坑耗時(shí)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，證明使用改造好的試坑鉆機(jī)挖掘速度會(huì)大幅提升，每個(gè)（Φ200mm×300mm）試坑挖掘時(shí)間由25min縮短為13.5min（見表2），試坑形狀相較采用原有人工挖掘更規(guī)整，對(duì)試驗(yàn)人員的體力消耗也大幅降低。

表2 挖坑耗時(shí)統(tǒng)計(jì)

4.2 數(shù)據(jù)處理緩慢的解決方案

在灌砂法試驗(yàn)記錄表（Excel）數(shù)據(jù)單元格內(nèi)編制計(jì)算公式，將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)輸入記錄表后，可以自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。數(shù)據(jù)處理能力大幅提升，并能及時(shí)出具現(xiàn)場(chǎng)施工可依據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果，也可以隨時(shí)檢查數(shù)據(jù)輸入是否錯(cuò)誤。與使用計(jì)算器人工計(jì)算相比較，采用自動(dòng)計(jì)算表大幅度減少試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理時(shí)間（由原來人工處理的30min 縮短為8min），且避免計(jì)算器使用過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入錯(cuò)誤而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象（見表3）。

表3 人工處理和自動(dòng)計(jì)算對(duì)比

4.3 解決質(zhì)量不一的量砂間差異及標(biāo)定不規(guī)范對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響等問題的方案：

4.3.1 每袋量砂啟封時(shí)，對(duì)其潔凈程度、干燥情況、粒徑區(qū)間進(jìn)行外觀檢查、含水率測(cè)試、過篩檢測(cè)，結(jié)合密度測(cè)定器的標(biāo)定確定量砂密度及灌砂漏斗所需量砂質(zhì)量，將校驗(yàn)結(jié)果制成標(biāo)簽并掛牌。

避免不同廠家、不同批次生產(chǎn)的量砂混用，為后期試驗(yàn)提供及時(shí)正確有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。表4 是筆者公司購買的北京中交工程儀器研究所生產(chǎn)的灌砂法專用砂的校驗(yàn)記錄牌。

表4 灌砂法專用砂校驗(yàn)記錄牌

4.3.2.標(biāo)定量砂密度及灌砂漏斗所需量砂質(zhì)量時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）組裝密度測(cè)定器時(shí)螺紋接頭擰緊后做標(biāo)記，日后組裝都要在此定位。

（2）測(cè)定容砂瓶中體積時(shí)，每次校驗(yàn)用水的水溫需保證恒定（允差范圍內(nèi)）。

（3）測(cè)定量砂密度過程中避免震動(dòng)，當(dāng)量砂停流時(shí)關(guān)閉閥門要迅速。

（4）測(cè)定灌砂漏斗所需量砂質(zhì)量時(shí)要在潔凈平面上進(jìn)行。

標(biāo)定過程要規(guī)范操作，形成的校驗(yàn)記錄存檔備查（見表5），有利于量值溯源及提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)效。

5 結(jié)語

（1）通過對(duì)檢測(cè)路基壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)（灌砂法）中主要節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化，節(jié)省了灌砂法試驗(yàn)時(shí)間，經(jīng)驗(yàn)證：試驗(yàn)人員完成每200m測(cè)試6個(gè)測(cè)點(diǎn)所需時(shí)間由210min減少到117min，檢測(cè)效率得到明顯提高。

（2）試驗(yàn)中通過采用對(duì)試驗(yàn)器具的改良和利用計(jì)算機(jī)智能計(jì)算，節(jié)省大量的人力物力，解決了路基工作量大、檢測(cè)任務(wù)重的難題。特別是對(duì)于土方填量大的工程，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)路基的施工進(jìn)度。

（3）對(duì)在庫量砂逐袋標(biāo)定并掛牌。按掛牌取對(duì)應(yīng)的密度測(cè)定器及標(biāo)定的量砂數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，不僅提高了灌砂法試驗(yàn)效率，還可以減小試驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差，確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表5 灌砂法密度測(cè)定器校驗(yàn)記錄表