兩種常用的路基壓實度檢測方法

楊延軍

（河北省邯鄲市交通運輸局公路工程管理處，河北 邯鄲056001）

0 引言

在道路結構中路基是抵抗應力的主體。車流量大、通行能力強的路段對于路基的要求更加嚴格。路基的壓實工作是保證路基強度的主要方法之一，為快速高效地獲得準確的壓實度檢測結果，我國常用的檢測方法主要有灌砂法和核子密度儀法等。

1 核子密度檢測法

1.1 工作原理

核心密度檢測方法主要是通過放射性元素對路基和路面材料的穿透性，檢測路基或者路面內部材料的密度和含水率。

（1）γ透射法密度測量

γ透射法密度檢測的原理可以概括為：γ放射源垂直方向的檢測角度是可以隨意改變的，但是探測器只能原位改變角度，因此檢測獲得的密度為桿源深度和探測器間的平均密度，密度單位為g/cm3或kg/cm3。儀器的計數率R與物料密度D之間的關系可表示成：

式中：A、B、C為密度標定系數，不同測量深度下的A、B、C值各有不同的數值；系數B與吸收系數U/O和測量層的厚度有關；系數A和C與放射源和探測器之間的距離、角度以及測探測器性能參數有關。

（2）快中子慢化法檢測水分

在路基水分檢測方法中主要使用241Am-Be中子源，241Am可以輻射出α粒子，產生快中子，當快中子穿過檢測物時，快中子能夠與檢測物的原子核發生反應，從而轉變為慢中子和熱中子，當檢測物中氫分子含量較大時，中子慢化的速度加快，在慢化的過程中會在中子附近產生“熱中子云”，從而使熱中子的密度變大。核子密度儀就是通過此種原理檢測出路基中的含水量。

1.2 現場檢測方法

（1）選取光滑平整的場地作為檢測區域，并且按照檢測規程布置檢測儀器，將放射源定位至測試深度（放射源應達壓實層底部）。

（2）檢測儀器一旦啟動，現場操作人員應該迅速撤離至安全區域，安全區應該距離檢測位置2m以上。

（3）檢測結束后，應將放射源妥善保存，并及時采集檢測數據。

（4）在同一檢測點，當儀器處于初始位置時進行第一次讀數，隨后將儀器圍繞檢測孔旋轉180°，進行第二次讀數，兩次結果取平均值，如果兩次讀數差值大于0.02cm，應將儀器旋轉至90°和270°的位置進行讀數，然后四次結果取平均值。

2 挖坑灌砂法

2.1 試驗方法

（1）選取光滑平整區域作為試驗地點，該區域不能小于基板的面積。

（2）將基板放置于平整后的檢測區域上，沿著基板的中孔開鑿出洞口。在開鑿過程中，必須要保證鑿出檢測材料完好，并及時將材料放置于塑料袋內部進行適當密封。試洞的深度應與測定層厚度保持一致，同時不能使下層材料混入，最后將洞內的全部鑿松材料取出。全部鑿松材料的總質量應該精確至1g。

（3）對鑿松材料中具有代表性的樣品進行含水量的測定。

（4）將基板安放在試坑上，將灌砂筒安放在基板中間，使灌砂筒的下口對準基板的中孔及試洞，打開灌砂筒的開關，讓砂流入試坑內。在此期間，應注意勿碰動灌砂筒。直到儲砂筒內的砂不再下流時，關閉開關。仔細取走灌砂筒，并稱量筒內剩余砂的質量，余砂質量應精確至1g。

2.2 計算公式

式中：mb為填滿試坑的砂的質量（g）；m1為灌砂前灌砂筒內砂的質量（g）；m2為灌砂筒下部錐體內砂的質量（g）；m4為灌砂后灌砂筒內所剩余砂的質量（g）；mw為填滿試坑的砂的質量（g）；γs為量砂的單位質量（g/cm3）；ρw為試樣的濕密度（g/cm3）；ρd為試樣的干密度（g/cm3）；ρc為由擊實試驗得到的試樣的最大干密度（g/m3）；ω為試坑材料的含水量（%）；K為測試地點的施工壓實度（%）。

3 兩種檢測方法的優劣對比

3.1 檢測環境要求對比

核子密度檢測儀在進行路基密度檢測時容易受到路基表面濕度影響。在路基壓實完成后進行了表面灑水的路段上采用核子檢測儀法，實測出的含水量會偏高，從而與實際情況不符。現場的原位檢測應該在現場壓實后盡快進行，特別是填方路段，因為蒸發會使表面材料干燥，降低平均濕度。由此可見表面材料的干濕度對核子儀的測量結果影響很大。灌砂法檢測區域表面必須要平整，否則會影響檢測結果。在挖坑取土過程中，應該保證坑壁垂直，避免上大下小或者上小下大的情況，否則會導致密度結果發生偏差。由以上分析可知，坑壁的垂直度對灌砂法的檢測結果有較大影響。

3.2 檢測速度對比

如果采用灌砂法對一組低劑量的灰土進行檢測，一組灰土的采集時間約為20min，余砂測量時間約為5min，綜合測量25min，總時間約為50min；利用核子檢測儀，機械打眼2min，測量1min，總耗時約3min。由此可知測量同樣一組灰土核子檢測儀法的檢測速度約是灌砂法的16倍。

3.3 安全性對比

核子儀是像電鋸或焊槍一樣的工具，若不采取適當的安全措施則會對檢測人員造成傷害，核子儀放射α粒子時產生的輻射會對人體造成潛在危害。相比之下灌砂法則比較安全，無需采取安全措施。

4 結語

在路基壓實度的測定中，灌砂法和核子儀法各有優劣。例如，核子儀檢測法對環境要求較高，安全性低，但其檢測速度遠大于灌砂法檢測。因此對于路基壓實度的測定，應根據現場試驗條件選擇合適的方法，以提高檢測精度。

[1] JTG E40—2007，公路土工試驗規程[S].

[2] JTG E60—2008，公路路基路面現場測試規程[S].

[3] 梁新政，丁武洋. 路基路面試驗檢測技術手冊[M]. 北京：人民交通出版社，2009．

[4] 黃衛東.公路土石混填路基壓實度波動檢測技術及應用[M].北京：人民交通出版社，2006．