灌砂法在公路路基壓實度應用技術分析

沈曉青

摘要：灌砂法檢測路基壓實度是公路施工最常用的試驗方法之一，其適用于現場測定細粒土、砂類土和礫類土的密度。文章筆者結合經驗對該方法談談自己一些應用心得。供于借鑒。

關鍵詞：路基；壓實度；灌砂法；應用技術

一、概述

灌砂法是利用粒徑為0.30mm～0.60mm、已知松方密度的清潔干燥的砂，從灌砂筒中自由下落到試洞中，即用標準砂來置換試洞中的試樣，從而測定試洞的體積，并根據試樣的含水率計算出試樣的干密度。該方法適用于在現場測定基層（或底基層）、砂石路面及路基土的各種材料壓實層的密度和壓實度的檢測，但不適用于填石路基等有大孔洞或大孔隙的材料壓實層的壓實度檢測。

二、灌砂筒的選用

用灌砂法測定壓實度時，應根據集料的最大粒徑及壓實層厚度選用灌砂筒，原則為：（1）試樣的最大粒徑<15mm、測定層的厚度≤150mm時，宜采用φ100mm的小型灌砂筒；（2）試樣的最大粒徑≥15mm，但小于40mm，測定層的厚度>150mm，但不超過200mm時，選用φ150mm的中型灌砂筒；（3）集料的最大粒徑≥40mm時，選用φ200mm的大型灌砂筒為宜。

三、選點及取樣頻率

（1）點位的確定

點位的選取是否適當將直接影響檢測評定的結果。由于工程結構的特殊性，一般路基中間部位的壓實度較兩側接近路邊緣處壓實度高，所以加強對路基邊部的檢測也是非常必要的。在日常檢測尤其是在質量驗收時，應嚴格按照《公路路基路面現場測試規程》附錄A規定的隨機選點的方法確定檢測點的位置。

（2）取樣頻率

筆者認為：選點太少，位置不客觀，代表性不足，很難反映實際情況；選點太多，不但費時費力，降低工作效率，而且由于試洞較多，往往會破壞結構層整體強度。因此，在實際工作中，我們除了按《公路工程質量檢驗評定標準》中規定的頻率進行選點檢測外，必須注重對薄弱點的檢測，這樣檢測結果才能較客觀的反映工程質量的實際情況。

四、量砂密度的標定

量砂密度標定準確與否，將影響路基壓實度的檢測精度。而量砂密度的標定，卻受儲砂筒砂面高度、砂的總重、標定罐深度、砂的顆粒組成等因素的影響。因此，進行路基壓實度檢測之前，應進行量砂密度的標定。

（1）儲砂筒中砂面高度、砂的總重對量砂密度的影響

由于不同高度的砂，因下落速度的不同，會對量砂的密度有影響，因此，應嚴格控制儲砂筒中砂面高度。根據《公路土工試驗規程》的規定，筒內砂的高度與筒頂的距離不超過15mm。而根據《公路土工試驗規程》的規定，筒內砂的質量準確至1g。實踐證明，現場測試時，儲砂筒中砂面高度和重量與室內標定時保持一致，大大提高了檢測數據的準確性。

（2）標定罐深度對量砂密度的影響

砂的密度隨著標定罐深度的變化其數值有較明顯的變化。《公路土工試驗規程》中說明：標定罐深度減少2.5cm，砂的密度約降低1%。現在假定土樣最大干密度為1.78g/cm3，灌砂筒和砂的總質量為7000g，錐體及基板和粗糙面間砂的總質量為850g，灌砂后筒和砂的質量為3100g，濕土重4000g，含水量10%，如果采用20cm標定罐標定的砂的密度1.433g/cm3，得出碾壓層的壓實度為96.0%，如果采用15cm標定罐來標定砂的密度，其數值應該是1.405g/cm3，那么，此時壓實度為94.1%。由此看來，對于同一個試坑，采用不同標定罐標定的砂密度，對壓實度數值產生了較大影響。因此，現場試洞深度應與室內標定罐深度一致。

（3）量砂的顆粒級配組成對量砂密度的影響

不同顆粒粒徑組成的砂，其級配不同，密度也明顯不同，故每次檢測使用時量砂必須采用粒徑0.25mm～0.50mm或0.30mm～0.60mm的標準砂，而且要保持砂的潔凈干燥。

五、灌砂法檢測的質量控制

按要求進行壓實后再填筑路基，利用置換的方式加強地基，換填部分的壓實度應不小于90%。軟土厚度薄，并且存在2m以上的硬殼層的路段，采用堆載預壓處理。對于路基土、路面半剛性基層以及粒料類柔性基層而言，壓實度就是指施工區域的土地實際達到的干密度與室內標準擊實試驗所得的最大干密度的比值，對于瀝青面層以及瀝青穩定基層而言，壓實度就是指現場實際達到的密度與室內標準密度的比值，壓實度是填土工程的質量控制指標。先取壓實前的土樣送試驗室測定其最佳含水量時的干密度，此為試樣干密度。再取由擊實試驗后所得試樣的最大干密度，用實際干密度除以最大干密度即是土的實際壓實度。用此數與標準規定的壓實度比較，也就得到了公路路基土的壓實程度是否達到質量標準。路面路基的壓實度評定要點是，控制平均壓實度的置信下限，以保證整體水平。規定單點極值不得超出規定值，防止局部隱患。規定扣分界限以區分質量的優劣。當路面路基的單點壓實度全部大于或者等于規定值時，說明評定路段的壓實度合格。此外，在公路路基施工過程中由于混合料中碎石粒徑不穩定，造成了混合料的最大干容重不固定，每一層甚至每一段填料的最大干容重均不一樣，所以用灌砂法檢測常出現壓實度超密的現象，因此現場監理需要對路基的每一層確定最大干容量。

六、現場檢測注意事項

（1）《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2004）中規定壓實度檢驗頻率為雙車道每200m每壓實層測4處。以報檢1km為例，需要檢測20點，大約5h，再加上監理抽檢，整個檢測過程耗時還是比較長的，因此要配備足夠數量的檢測設備和人員，最好能做到自檢與抽檢同時進行。

（2）因為儲砂筒砂面高度和砂總重不同會導致進入試洞內的砂密度發生變化，在施工現場試驗檢測時，儲砂筒砂面高度和筒內砂重量要與標定時相同。

（3）除非測點表面非常平坦，粗糙度不大，否則應使用基板測定粗糙表面消耗的量砂，消除不規則表面對計算試洞體積的影響，注意如果灌砂筒底板、基板與地面之間有砂漏出，要將其收集稱重，計算密度時予以扣除。

（4）試洞的深度要達到壓實層底部。按照《公路路基路面現場測試規程》要求，試洞的深度應該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。工地上最常見的灌砂筒規格為150mm，只能測150mm厚壓實層的壓實度，隨著目前壓實設備性能提高、壓實功加大，壓實層的厚度基本都達到200mm左右，《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006）中對壓實度檢測特別要求，灌砂法、灌水法取土樣的底面位置為每一壓實層底部，因此應用Φ150mm的灌砂筒檢測厚度在200mm左右的壓實層時應先清除表層50mm再挖洞檢測。

（5）試洞形狀要規整，呈圓柱體，洞壁光滑垂直，上下洞口直徑一致，洞深應盡量等于標定時深度。

（6）灌砂時間要充分，邊緣處量砂雖然不再流動，但砂筒內部砂可能還在下落，如果此時停止灌砂，必然導致試洞內砂量不足，按此砂量計算會使壓實度結果數據值偏大，因此應再等10s后結束灌砂。

（7）含水量試驗最準確的方法是烘干法，但受現場檢測條件限制，通常采用酒精法。使用酒精法要注意土的類別，有機質含量高的土會因為有機質被燒掉導致檢測到水量數值偏大，潮濕的黏性土必須要粉碎，否則也會產生較大的誤差，酒精純度必須要達到95%，劣質酒精燃燒不充分反而變成水份，影響檢測結果，路基表面往往含水量偏低，在做含水量時，應將試洞內取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再測含水量。在鑿洞過程中，應隨時將鑿松的土取出裝入塑料袋中，使水分不蒸發。

（8）量砂重復使用時一定要處理一致，洗凈、過篩，除掉雜質，重新烘干，并放置一段時間使其濕度與空氣達到平衡后再用。

參考文獻：

[1]《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG-F80/1-2004）.

[2]史麗然.灌砂法檢測路基壓實度技術要點[J].建筑科技與管理，2011，（5）.