淺談如何運(yùn)用灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度

摘要：通過(guò)試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定與現(xiàn)場(chǎng)路基壓實(shí)度檢測(cè)相結(jié)合，分析了灌砂法在工程施工中影響路基壓實(shí)度檢測(cè)的各種因素，以求提高路基的壓實(shí)度檢測(cè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：灌砂法 路基壓實(shí)度 檢測(cè) 運(yùn)用

0 引言

路基工程填筑質(zhì)量的好壞，壓實(shí)度是最重要的內(nèi)在指標(biāo)之一，它將直接影響到路基路面的使用。因此，只有對(duì)路基填筑的填料進(jìn)行充分壓實(shí)，才能保證路基的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性，并能保證路基及路面的使用壽命。路基現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)主要有灌砂法、環(huán)刀法、灌水法、蠟封法、電動(dòng)取土器法等多種檢測(cè)方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況和路基設(shè)計(jì)要求，在貴陽(yáng)市金陽(yáng)南段市政工程的路基主要運(yùn)用灌砂法進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)。因此，本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工中路基壓實(shí)度檢測(cè)的具體情況，并結(jié)合路基壓實(shí)度檢測(cè)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，淺析灌砂法在路基壓實(shí)度檢測(cè)中的運(yùn)用。

1 工程概況

貴陽(yáng)市金陽(yáng)南段市政工程位于貴陽(yáng)市郊外屬金陽(yáng)新開(kāi)區(qū)，路基工程線路總長(zhǎng)為3公里，設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為雙向兩車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為70km/h，設(shè)計(jì)交通量為24000輛/日。路基工程均為填方路基，路基填料工程數(shù)量為72000m3，按設(shè)計(jì)要求填土為砂類(lèi)土和礫類(lèi)土。

2 灌砂法基本原理

本試驗(yàn)方法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類(lèi)土和礫類(lèi)土的密度，但檢測(cè)填石路堤等孔隙和孔洞較大的材料的壓實(shí)度時(shí)最好不要用這種檢測(cè)方法。

灌砂法基本原理是利用（粒徑0.30～0.60mm或0.25～0.50mm）清潔干凈、均勻顆粒的砂，由一定高度自由下落到一規(guī)定容積的筒或試驗(yàn)洞內(nèi)，按其單位重不變的原理來(lái)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。

3 灌砂筒的選用及試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定

3.1 根據(jù)路基填筑集料的最大粒徑來(lái)選用灌砂筒 ①如果測(cè)試樣品（砂）的最大粒徑也就是測(cè)定細(xì)粒土的密度不到15mm、測(cè)定密度層的厚度不到150mm，則最好采用小型灌砂筒進(jìn)行測(cè)試，灌砂筒直徑為100mm。②如果測(cè)試樣品（砂）的最大粒徑為15~40mm，測(cè)定的密度層厚度為150~200mm，側(cè)應(yīng)相應(yīng)增大灌砂筒和標(biāo)定罐的尺寸，宜選用直徑為φ150mm的大型灌砂筒進(jìn)行測(cè)試。③如果當(dāng)測(cè)試樣品（砂）的最大粒徑在40～60mm之間或大于60mm，則最好采用直徑為200mm的灌砂筒。

在施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，灌砂筒的直徑通常為φ150mm，它能滿足150mm的測(cè)深，其所測(cè)定的壓實(shí)度僅為150mm壓實(shí)密度層的壓實(shí)度。但在實(shí)際施工中壓實(shí)層一般厚200mm，而且壓實(shí)層表層的壓實(shí)密度都較大，往下則壓實(shí)密度值就會(huì)降低，便不容易取得預(yù)期的壓實(shí)效果。所以在山區(qū)，施工現(xiàn)場(chǎng)礫石較多的集料應(yīng)選用直徑是φ200mm的大灌砂筒來(lái)檢測(cè)路基壓實(shí)密度為宜。

另外，為了保證檢測(cè)出來(lái)的壓實(shí)度數(shù)據(jù)更接近實(shí)際值，選用的灌砂筒必須經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)中心鑒定合格后才能使用。

3.2 室內(nèi)量砂標(biāo)定的準(zhǔn)確性對(duì)路基壓實(shí)度的影響

3.2.1 儲(chǔ)砂筒中砂面的高度、砂的總重影響量砂的密度。在《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ051-93）中都明確規(guī)定了筒內(nèi)砂的質(zhì)量和高度。用砂裝滿儲(chǔ)砂筒，并且保證儲(chǔ)砂筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過(guò)15mm，主要是因?yàn)槿绻麅?chǔ)砂筒內(nèi)砂的砂面高度不同，砂就會(huì)呈現(xiàn)不同的下落速度，照這樣灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度就存在差別，這會(huì)對(duì)砂的密度的量測(cè)產(chǎn)生不利影響。因此，施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，必須嚴(yán)格控制儲(chǔ)砂筒中的砂面高度，確保儲(chǔ)砂筒中的砂面高度與標(biāo)定砂的密度時(shí)儲(chǔ)砂筒中的砂面高度一致；稱(chēng)筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1g。每次標(biāo)定及以后的試驗(yàn)都維持這個(gè)質(zhì)量不變。因?yàn)闃?biāo)定時(shí)，只要砂的總重相同，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(shí)踐證明，施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，儲(chǔ)砂筒中砂面高度和重量與試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定的砂面高度一定要保持一致，這樣就大大提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2.2 標(biāo)定罐的深度對(duì)量砂密度的影響。經(jīng)試驗(yàn)得出結(jié)論，標(biāo)定罐的深度每減1cm，砂的密度就隨之下降1.1%。由此可見(jiàn)，砂的密度在很大程度上受其深度影響。所以，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)必須采用和試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定罐相同深度的坑深，即標(biāo)定罐的深度應(yīng)該與擬挖試驗(yàn)坑的深度要保持一致。

在用水確定標(biāo)定罐的容積時(shí)，向標(biāo)定罐內(nèi)灌水，注意不要將水弄到臺(tái)稱(chēng)上或罐的外壁。否則，將影響標(biāo)定罐的體積，從而導(dǎo)致量砂的密度量測(cè)精度偏差過(guò)大。

3.2.3 砂的顆粒組成對(duì)量砂密度的影響。不同顆粒粒徑組成的砂，其級(jí)配不同，砂的密度也明顯不同，故每次檢測(cè)使用時(shí)量砂必需采用標(biāo)準(zhǔn)砂（0.30～0.60mm或0.25～0.50mm，約20～40kg），量砂應(yīng)先烘干，并放置足夠時(shí)間，使其與空氣的濕度達(dá)到平衡。若多次倒用的量砂濕度已生變化時(shí)或量砂中混有雜質(zhì)，則應(yīng)重新烘干，過(guò)篩，并放置一段時(shí)間，使其與空氣的濕度達(dá)到平衡。因此要保持砂的潔凈干燥及其均勻性，否則，量砂的密度會(huì)有明顯的變化。

鑒于上述，儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐的深度、砂的顆粒及其級(jí)配組成等均在一定程度上影響了量砂的密度。量砂的密度標(biāo)定的準(zhǔn)確性，也將影響路基壓實(shí)度的檢測(cè)精度。所以，檢測(cè)路基壓實(shí)度時(shí)，首先試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定的各項(xiàng)數(shù)據(jù)應(yīng)力求準(zhǔn)確，并應(yīng)滿足土工試驗(yàn)規(guī)程的相應(yīng)規(guī)定。因此，試驗(yàn)室內(nèi)的標(biāo)定工作不可忽視，必須引起試驗(yàn)人員的高度重視，從而確保路基壓實(shí)度檢測(cè)的精度。

4 灌砂法施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求

4.1 現(xiàn)場(chǎng)施工檢測(cè)時(shí)，儲(chǔ)砂筒中的砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時(shí)要保持一致。

4.2 盡量使試驗(yàn)地點(diǎn)表面光滑平整，并將其清掃干凈，而且盡量使用基板，確保試驗(yàn)檢測(cè)的精度。

4.3 施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完后，取走基板，將留在試驗(yàn)地點(diǎn)的量砂收回，并要檢查灌砂筒底板、基板與地面之間是否有砂子漏出，若有要將其單獨(dú)清出，稱(chēng)其質(zhì)量，計(jì)算量砂的密度時(shí)應(yīng)扣除這部分質(zhì)量。

4.4 使用進(jìn)行回收的量砂，下次使用前必需過(guò)篩洗凈、烘干，并放置足夠的時(shí)間，使其保持與試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)定的量砂同樣的潔凈、干潮狀況。

4.5 施工現(xiàn)場(chǎng)含水率的檢測(cè)，可通過(guò)烘干法（此法是測(cè)定含水量的標(biāo)準(zhǔn)方法）與酒精燃燒法（它適用于碎石或礫石的含水率的測(cè)定。用酒精淹沒(méi)集料出現(xiàn)自由液面為止，燃燒三次，為了使酒精在試樣中充分混合均勻，可將盒底在桌面上輕輕敲擊）對(duì)比，其結(jié)果不超過(guò)1％，證明是可行的。但要注意的是所用酒精純度必須要達(dá)到95％，劣質(zhì)酒精不但不能充分燃燒反而會(huì)變成水份，影響檢測(cè)結(jié)果。

4.6 試坑深度應(yīng)盡量等于標(biāo)定時(shí)深度，坑壁筆直，上下口直徑相等，避免上大下小或上小下大。

4.7 在根據(jù)沿基板中孔鑿洞的過(guò)程中，應(yīng)注意不使鑿出的試樣丟失，并隨時(shí)把鑿松的材料取出，放在已知質(zhì)量的塑料袋內(nèi)，并密封。

4.8 在施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，若試驗(yàn)洞中有較大孔隙，量砂可能進(jìn)入孔隙時(shí)，則應(yīng)按試驗(yàn)洞外形，松弛地放入一層柔軟的紗布，然后進(jìn)行灌砂工作。

4.9 在施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，在量砂流入試驗(yàn)洞中的期間內(nèi)，應(yīng)注意勿碰撞灌砂筒。

5 灌砂法在路基檢測(cè)中的選點(diǎn)及檢測(cè)頻率的確定

灌砂法在路基檢測(cè)中的選點(diǎn)是否得當(dāng)，將直接影響到路基壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果。若選點(diǎn)太少，位置不客觀，沒(méi)代表性，很難反映實(shí)際情況；若選點(diǎn)太多，不但沒(méi)有必要，而且浪費(fèi)時(shí)間，降低工作效率。因此，正確的選擇點(diǎn)位，應(yīng)嚴(yán)格按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTJ059-95）的附錄A規(guī)定的檢測(cè)頻率進(jìn)行檢測(cè)，即選用灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度選點(diǎn)及其檢測(cè)頻率標(biāo)準(zhǔn)為200m范圍要檢測(cè)4處，它具有很強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)意義。所以，在進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，選點(diǎn)位置應(yīng)客觀，選擇的點(diǎn)數(shù)具有代表性，而又是隨機(jī)取點(diǎn)，路基壓實(shí)度檢測(cè)頻率也滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。這樣，檢測(cè)結(jié)果才能較客觀地反映路基工程填筑質(zhì)量的實(shí)際情況。

6 ρdmax、wo（砂的含水量）對(duì)路基壓實(shí)度檢測(cè)的影響

壓實(shí)度K=ρd/ρdmax，ρd和ρdmax分別代表實(shí)測(cè)干密度和最大干密度，這兩個(gè)數(shù)據(jù)都是利用試驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)取得的。若試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況偏差太大，必將影響到壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。在作標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡量取用有代表性的集料作對(duì)比試驗(yàn)。在對(duì)山區(qū)路基壓實(shí)度的檢測(cè)時(shí)，對(duì)獲取集料最大干密度的試驗(yàn)方法除標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法外，還可考慮采用表面振動(dòng)壓實(shí)儀法。表面振動(dòng)壓實(shí)儀法是對(duì)于測(cè)定無(wú)粘性自由排水粗粒土和巨粒土的最大干密度，它更接近于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)碾壓的實(shí)際狀況。因此，必須通過(guò)多種試驗(yàn)方法加以驗(yàn)證、對(duì)比才能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，才能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

7 結(jié)束語(yǔ)

灌砂法是一種操作方便簡(jiǎn)單、試驗(yàn)儀器便于攜帶，而且試驗(yàn)成本較低的試驗(yàn)檢測(cè)方法。它是施工中檢測(cè)路基壓實(shí)度最常用的試驗(yàn)檢測(cè)方法之一。但由于某種原因，在操作上把握不好，常常引起較大的誤差，影響其檢測(cè)結(jié)果的精度。這應(yīng)該引起我們每個(gè)試驗(yàn)人員的高度重視。以上所述只是本人對(duì)灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度的一些看法，希望各位多多給予指導(dǎo)。