丁崢時 盧 波 唐春剛 黃 俊

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院無錫交通分院，江蘇 無錫 214151； 2.鎮(zhèn)江市建科工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

壓實度是用來表示現(xiàn)場填土被壓實后的密度情況，密度隨壓實度的增加而變大，密度越大材料整體性就越好。因而對路基壓實度的檢測尤為重要，現(xiàn)已成為路基施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素。當前，根據(jù)我國現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，檢測路基壓實度的方法有三種：環(huán)刀法、灌水(砂)法和核子密度儀法。其中環(huán)刀法檢測的是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度，所測土層的密度受環(huán)刀壁和內(nèi)徑尺寸等因素的影響較大，此方法檢測出來的數(shù)據(jù)不可代表碾壓層整體的平均密度，只是被檢測的局部密度，所以此方法一般適用于測定不含礫石的純細土及無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土的密度，對含有粒料的穩(wěn)定土及松散性材料不適用；灌水(砂)法是目前市政、公路工程上最常用的檢測方法，該方法操作起來很簡單，但操作過程中需要稱量的次數(shù)較多，誤差率也會相應(yīng)變大，主要適用于現(xiàn)場測定基層，砂石路面及不同材料在路基使用中的壓實后的密度，不適用于對填石路堤等大空洞及大孔隙材料的壓實度檢測；核子密度儀法在檢測中，受外界因素影響比較小，不受使用材料的顆粒大小、級配、勻稱度以及物理形態(tài)、化學組成等方面影響，應(yīng)用范圍較廣泛，但它是在灌砂法標定的基礎(chǔ)上進行的，試驗過程中所產(chǎn)生的輻射對人的身體有一定影響。因此，壓實度如何能準確、快速地測定出來已成為了當前路基施工中首要問題。現(xiàn)結(jié)合無錫地區(qū)一些路基壓實度檢測的實際案例，收集到大量有效的試驗數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的支撐下對填土密度檢測儀快速測定土干密度的方法和計算公式進行了研究。

1 檢測方法

1.1 土質(zhì)分析

無錫以平原為主，低山、殘丘為主的地形地貌，地處長江下游，中抱太湖。土質(zhì)以黃黏土為主，液限在 28%～45%，塑性指數(shù)在15%～25%，最佳含水率為12.5%～16.5%，重型擊實的最大干密度為1.80 g/cm3～1.95 g/cm3。

1.2 填土密度檢測儀簡介

“填土密度檢測儀”簡稱“貫入儀”，在國際上叫“普氏貫入儀”，此儀器主要大面積檢測填方碾壓后的密實度和均勻性。如公路、市政、水利堤防、工民建筑等，它的特點是操作簡單、輕便、靈活、快速，可隨時跟蹤碾壓現(xiàn)場監(jiān)測。其原理：通過儀器帶有的標準錘敲擊鉆桿將高精度錐形探頭插入土內(nèi)，每一次的敲擊，貫入儀內(nèi)部測力傳感器都能快速得到探頭入土的速度、深度以及計算出貫入值。這些數(shù)據(jù)均可儲存在記錄器內(nèi)并在完成試驗之后可以傳輸?shù)接嬎銠C上。高精度測力傳感器及低功耗微電子技術(shù),結(jié)合土的貫入度與土的干密度之間的相關(guān)關(guān)系：土的貫入度和含水量之間的關(guān)系以及土的含水量與密實度的關(guān)系，通過一定量的貫入與環(huán)刀法平行對比試驗建立回歸方程，測定出土的貫入阻力與干密度之間有實用價值的相關(guān)數(shù)據(jù)表。本次試驗用的檢測儀器是沈陽建科儀器所生產(chǎn)的WG-V1-1 000 N填土密度現(xiàn)場檢測儀。

1.3 試驗方案

根據(jù)文獻記載無錫道路工程土路基的填料設(shè)計要求，現(xiàn)以小于4%灰土及素土為代表制定以下檢測方案：

第一步，取土樣帶回實驗室做標準擊實試驗，求出最大干密度，最佳含水量，以及標準擊實后的貫入值(貫入方法如下)；第二步，填土層面按照規(guī)范碾壓；第三步，從中挑選出測試點，一般以有代表性的土樣為一檢測點，表面先剔除10 cm，然后用環(huán)刀和填土密度貫入儀一同取樣進行檢測；第四步，按照規(guī)范要求進行取樣并檢測，使用環(huán)刀取土樣，取3個土樣為一組樣品進行檢測，每個土樣上標好編號；第五步，再用填土密度貫入儀在環(huán)刀四周選擇檢測點，檢測點定好后將直徑7 mm鉆頭圍繞環(huán)刀選取12個檢測點，在貫入時，儀器貫入速度要保持均勻，貫入的深度要和環(huán)刀取樣深度務(wù)必保持一致，最后讀取貫入阻力值，并把數(shù)據(jù)記錄下來，去除數(shù)據(jù)中的最大值和最小值，然后算出剩余數(shù)據(jù)的平均值；第六步，將環(huán)刀取出的土樣帶回實驗室進行含水量試驗(酒精燃燒法)；第七步，對土的干密度平均值進行計算，把計算結(jié)果填入記錄表中。

2 工程現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 試驗對比

1)通過廣合路工程現(xiàn)場取出土樣，進行標準擊實法和填土密度檢測儀法的對比試驗，其比對結(jié)果如表1所示。

表1 素土、≤3%灰土填土密度檢測儀的貫入值和擊實數(shù)據(jù)的比對

2)在工程現(xiàn)場進行環(huán)刀法和填土密度檢測儀法的對比試驗，其比對結(jié)果見表2。

2.2 相關(guān)性分析

根據(jù)標準表1，表2數(shù)據(jù)關(guān)系，繪圖得到干密度與貫入值對數(shù)關(guān)系散圖見圖1。

表2 環(huán)刀法和填土密度檢測儀數(shù)據(jù)比對

圖1中橫坐標為土的干密度值，縱坐標為土的貫入值對數(shù)LgP。借助于EXCEL軟件中散點圖形，用最小二乘法的方法進行分析，得到干密度與貫入值的一元線性回歸方程：ρ=0.417lgP+0.69，相關(guān)系數(shù)R=91.7%。

2.3 應(yīng)用情況分析

1)通過擊實試驗，土在擊實過程中，只有當含水率達到某一特定值時，土將被擊實至最大干密度，含水率小于或大于這個值，干密度都小于此值。這個值稱為最大干密度。而對應(yīng)的含水率為最佳含水率。如圖2所示，可以看出貫入試驗對應(yīng)含水率變化規(guī)律，貫入力基本隨含水率增加而減小這一規(guī)律。

同時由圖2看出：同一個干密度值對應(yīng)有兩個含水率值和相應(yīng)貫入力值，這就說明用一個回歸方程解決不了，但正因為有在最佳含水率只能對應(yīng)有一個最大干密度值這一特性，為此就可以在先確定最大干密度和最佳含水率的同時，將貫入力值P確定下來，按此分成兩段，可明顯看出干密度值與含水率貫入力三者是單值對應(yīng)的，對這種單因素間的關(guān)系便可回歸分析來分別建立兩個相應(yīng)回歸方程。

2)通過對數(shù)據(jù)的分析可以得出，對本方法影響最大的因素是含水率的大小。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，貫入阻力值與檢測數(shù)據(jù)基本吻合時，含水率在17%～25%，這時能準確反映出干密度，若含水率超出此范圍則貫入阻力值與檢測數(shù)據(jù)偏差較大。而無錫地區(qū)的現(xiàn)場施工用料含水率通常都在此范圍內(nèi)，所以不需要過度考慮含水率問題，此方法適用于工程施工現(xiàn)場對土層干密度的快速檢測。

3)要正確使用檢測儀，在使用儀器操作時要控制速率，應(yīng)均勻、垂直地插入，以減少人為操作誤差。

3 結(jié)語

通過填土密度檢測儀在實際現(xiàn)場工程中的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的分析可以總結(jié)出，填土密度檢測儀在無錫地區(qū)的建設(shè)工程中進行應(yīng)用，對路基回填土進行了測試，數(shù)據(jù)表明它與環(huán)刀法和灌砂法等常規(guī)方法有著相似的檢測效果。此方法能快速解決施工過程中的抽檢，有利于提高工程施工中的工作效率及工程質(zhì)量，也能夠及時反饋工程優(yōu)劣，可以幫助施工單位隨時隨地進行工程自檢，對于監(jiān)理部門來說也能快速的發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的質(zhì)量問題，及時反饋給施工單位進行整改。