王亞曉， 王來碩

(1.湖南鑫途工程技術(shù)有限公司， 湖南 長沙 410001；2.河南省濮陽市引黃工程管理處， 河南 濮陽 457000)

壓實度反映路基內(nèi)部密實狀況，壓實度越大，路基強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性越好，承載能力越強(qiáng)。工程上常用壓實度檢測方法包括環(huán)刀法、灌砂法、落錘頻譜式快速測定儀法和核子密度儀法等。針對路基壓實度檢測，曹文貴等通過建立土石混填路基孔隙比和變形模量的相關(guān)計算模型，采用數(shù)值擬合方法建立了檢測土石混填路基壓實度的新方法；趙桂娟等采用灌砂法、環(huán)刀法、核子密度儀法、落錘頻譜式快速測定儀法對路基壓實度進(jìn)行檢測和回歸分析，以灌砂法現(xiàn)場測試壓實度為基準(zhǔn)，分析了灌砂法與其他3種方法所測壓實度的相關(guān)性；周瑞豐等采用核子密度儀法和鉆芯法檢測路基壓實度，結(jié)果表明采用核子密度儀法檢測路基壓實度的可靠性和有效性較好；劉金修等分析落錘頻譜式快速測定儀法、環(huán)刀法、核子密度儀法與灌砂法的差異及相關(guān)性，結(jié)果表明核子密度儀法所測結(jié)果的相關(guān)系數(shù)超過0.9，可用作路基施工質(zhì)量驗收依據(jù)。本文采用灌砂法和核子密度儀法檢測路基壓實度，對測試結(jié)果進(jìn)行比較及擬合，分析兩種方法之間的相關(guān)性。

1 壓實度現(xiàn)場檢測

結(jié)合某公路試驗段，采用灌砂法和核子密度儀法進(jìn)行壓實度測試。

(1) 灌砂法。該方法是施工現(xiàn)場檢測壓實度最常用的方法，對各類土層均適用，所測結(jié)果較準(zhǔn)確，可控性強(qiáng)。但該方法對操作要求嚴(yán)格，是一種破壞性檢測，且現(xiàn)場不易及時給出測試結(jié)果。采用灌砂法檢測的試驗段路基壓實度見表1。

表1 采用灌砂法檢測的路基壓實度

續(xù)表1

(2) 核子密度儀法。該方法通過密度儀發(fā)射放射性元素檢測路面、路基的密度和含水量。采用該方法進(jìn)行檢測可快速得到壓實度結(jié)果，所需人工較少。但該方法對溫度要求較高，當(dāng)測試層溫度與試驗段溫度不一致時，測量誤差較大；所用放射性元素會對檢測人員健康帶來傷害；檢測時需對道路鉆孔，會破壞周圍土體，并降低檢測準(zhǔn)確性。該方法通常用作對壓實度的施工控制和快速檢測，必要時可與其他方法結(jié)合使用。采用核子密度儀法檢測的試驗段路基壓實度見表2。

表2 采用核子密度儀法檢測的路基壓實度

由表1、表2可知：核子密度儀法檢測的路基濕密度、干密度及壓實度均小于灌砂法測試結(jié)果，表明核子密度儀法存在一定不足，需結(jié)合其他方法使用或?qū)ζ溥M(jìn)行改進(jìn)換算。兩種方法檢測結(jié)果的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等參數(shù)見表3，測試結(jié)果比較見圖1～3。

表3 兩種方法檢測壓實度的參數(shù)分析

圖1 兩種方法所測密度對比

圖2 兩種方法所測含水率對比

圖3 兩種方法所測壓實度對比

由表3可知：核子密度儀法所測濕密度、含水率、干密度及壓實度均小于現(xiàn)場灌砂法所測結(jié)果。由于最大值、最小值、均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示的是數(shù)據(jù)間的絕對值，無法直觀地顯示數(shù)據(jù)的相對性，選用變異系數(shù)進(jìn)行比較分析。由圖1可知：試驗段路基的濕密度均比干密度大，這是因為干密度是在試樣進(jìn)行濕密度檢測后通過蒸發(fā)水分進(jìn)行測試的。從變異系數(shù)來看，灌砂法檢測的濕密度最大，核子密度儀法檢測的干密度最小。由圖2可知：采用灌砂法檢測含水率的效果最佳，這是由于灌砂法是洞探，檢測厚度包括碾壓層深度。由圖3可知：兩種方法所測路基壓實度基本相同，表明兩種方法在該試驗段路基下具有很好的一致性。核子密度儀法與灌砂法均可用于路基質(zhì)量驗收檢測，但核子密度儀法的測試結(jié)果略小。

2 相關(guān)性分析

鑒于灌砂法適用性強(qiáng)，操作工藝成熟，以灌砂法為基準(zhǔn)，擬合回歸分析核子密度儀法與其之間的相關(guān)性，并擬合出兩者間的換算公式，從而使核子密度儀檢測的壓實度更加合理、準(zhǔn)確。采用最小二乘法對兩種方法的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，選取指數(shù)、線性及二次多項式3種回歸方程對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析結(jié)果見表4。

表4 灌砂法與核子密度儀法所測壓實度的相關(guān)關(guān)系

由表4可知：1) 兩種方法所測試驗段路基壓實度具有較高的相關(guān)性，3種回歸方程的擬合相關(guān)系數(shù)R均在0.95以上，核子密度儀法可用于路基質(zhì)量驗收檢測。二次多項式的擬合效果最好，相關(guān)系數(shù)為0.964；線性函數(shù)次之，指數(shù)型最差。2) 從參數(shù)分析的角度，相關(guān)性擬合效果由好到差依次為濕密度>干密度、壓實度>含水率。濕密度采用線性函數(shù)和二次多項式擬合時相關(guān)系數(shù)最大，為0.969；含水率采用指數(shù)函數(shù)擬合時相關(guān)系數(shù)最小，為0.955，表明采用上述兩種方法檢測含水率的相關(guān)性較差，這是因為利用核子密度儀法測定含水率時會受現(xiàn)場環(huán)境和密度儀設(shè)備影響，且需要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能用于路基壓實度計算，導(dǎo)致兩種方法的相關(guān)性存在一定偏差。

兩種方法測試的試驗段路基壓實度具有較高的相關(guān)性。在施工現(xiàn)場通常采用挖坑灌砂法測定干密度和濕密度，這是因為灌砂法取出的試樣高度一般是經(jīng)過碾壓機(jī)具壓實后的路基結(jié)構(gòu)層的厚度，該試樣能較好地反映路基壓實狀況。核子密度儀易受現(xiàn)場基層溫度等環(huán)境條件影響，其檢測壓實度可能會有較大偏差，相比其他檢測方法，其測試結(jié)果偏小，并且根據(jù)以往檢測結(jié)果，其與灌砂法所得壓實度的相關(guān)性較差，這可能是由于鉆洞時損壞了鄰近土層或鉆桿傾斜。因此，選取灌砂法作為壓實度檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法。核子密度儀法因其方便、快捷等優(yōu)點，可在工期加快的情況下快速檢測壓實度，但需先驗證核子密度儀法與灌砂法之間的相關(guān)性。

3 結(jié)論

本文采用灌砂法和核子密度儀法對試驗段的壓實度進(jìn)行測試，選用灌砂法作為現(xiàn)場檢測壓實度的標(biāo)準(zhǔn)方法，將兩種方法的測試結(jié)果進(jìn)行擬合，分析兩者的相關(guān)性。結(jié)論如下：采用核子密度儀法測定的含水量與灌砂法的相關(guān)性較差；對兩者檢測結(jié)果采用線性、指數(shù)、二次多項式回歸方程擬合，相關(guān)系數(shù)均在0.95以上，核子密度儀法和灌砂法之間的相關(guān)性和一致性較高，表明核子密度儀法值得推廣使用。但在大規(guī)模施工基層或路基之前，應(yīng)先驗證核子密度儀法與灌砂法之間的相關(guān)性。