灌砂法在公路路基壓實度檢測中的應用探究

何雨佳

寧夏路橋工程股份有限公司 寧夏 銀川 750001

1 灌砂法壓實度檢測原理

采用灌砂法實施壓實度檢測主要是將質地均勻、清潔干凈的標準砂（粒徑為0.25～0.50mm或0.30～0.60mm）從一定高度以自由落體形式下落至試洞內，按其單位重不變的原理將試洞容積測量計算得出，同時以集料含水量為依據將試樣實測干密度推算而出，并將其與集料最大干密度（通過室內標準擊實試驗獲取）相比，所得比值便為實測壓實度結果。

灌砂法壓實度檢測一般適用于細粒土、砂類土與礫類土，試樣的最大粒徑通常不得超過15mm為5～60mm，檢測層厚為150～200mm，但不適用于填石路基等有大孔隙或大孔洞材料的壓實度檢測。

2 灌砂筒的選擇

根據《公路路基路面現場測試規程[3]》（JTGE60-2008）的規定，灌砂筒的選擇應按下述要求確定：

（1）當D＜15mm（D為試樣最大粒徑）且h≤150mm（h為檢測層厚）時，應選用Φ100mm小型灌砂筒；

（2）當15mm≤D≤40mm且150mm＜h≤200mm時，應選用Φ150mm大型灌砂筒；

（3）當40mm＜D≤60mm（或超過60mm）時，宜選用Φ200mm灌砂筒。

需要注意的是：隨著路基壓實機具性能的優化與功率的增大，公路路基有效壓實厚度已可達250mm甚至更高，但是由于市面灌砂筒多以Φ100mm和Φ150mm規格的為主，因此在工程實際應用中基本為Φ150mm灌砂筒，而其有效檢測層厚最大為200mm，此時檢測結果便難以真實反映實際壓實情況，故此建議選用Φ200mm灌砂筒。

3 灌砂筒裝砂量的確定

根據《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007[1]）的規定，灌砂筒內裝砂高度距離筒頂應≤15mm，其原因是裝砂高度不同，標準砂下流速度不同，故而使灌入試坑的砂量不同，從而對量砂密度造成影響。此外，灌砂筒內裝砂量一旦標定，后期檢測過程中應保持不變，因為只要使灌砂筒+標準砂重量為定值（即標準砂自重不變），標準砂便會保持一致的下流速度，從而使砂量準確性得到提升。實踐證明：當現場檢測過程中灌砂筒內裝砂量與標定值保持一定時，可大大提升檢測結果的準確性。

4 選點及檢測頻率

檢測頻率與檢測位置的確定對實際施工指導意義重大。當選點過少或位置不合理時，檢測代表性較差，對實際情況反映不客觀；而當選點過多時，使檢測效率因工作量大、耗時較久而表現低下，間接性影響施工工期。對此，《公路路基施工技術規范[2]》（JTGF10-2006）規定：路基壓實度檢測頻率每層每1000㎡應不少于2兩個點（不足1000㎡時檢測2個點），必要時可根據實際需要增加檢測數量，且檢測位置應選擇在設計車道內。檢測過程中應對各測點進行編號（如K1+500，1#點），以便個別點壓實度未達到要求時按編號查找位置。當有某一測點壓實度不符合要求時，應在該試坑周圍距離坑邊5cm處選擇2點進行復測，如若2點檢測均為合格，則可判定壓實度符合要求，認為初次檢測結果為人為因素所導致；如若2點檢測均不合格，則證明壓實度不符合要求，需進行補壓或采取其他措施。

5 壓實度檢測結果的影響因素

5.1 標準砂密度

量砂密度的標定結果如若偏小，試坑換算體積則會增大，最終導致壓實度計算結果偏小，反之則偏大。下表1為不同量砂密度對壓實度結果的影響。

表1 不同密度標準砂所測壓實度對比表

5.2 最大干密度

路基壓實度檢測所用最大干密度由實驗室通過輕、重型擊實試驗獲取，而兩種擊實試驗本質區別在于擊實功能，重型擊實試驗單位擊實功能為輕型擊實試驗的4.5倍，因此對于土質相同的試樣，采用重型擊實試驗所獲最大干密度大于輕型擊實試驗。《公路工程質量檢驗評定標準[4]》（JTG F80/1-2004）附錄B路基、路面壓實度評定中規定：路面基層、底基層以及路基壓實度檢測所用最大干密度應以重型擊實試驗標準為準。但在實際應用中仍有部分單位因取土量不足或為提升實測壓實度計算結果，對土樣最大干密度采用輕型擊實試驗獲取，勢必會造成壓實度計算結果偏大，難以真實反映實際壓實情況。下表2為某砂性土分別采用輕、重型擊實試驗所測最大干密度值，對比可知，輕型擊實試驗結果相比重型擊實試驗降低了8.7%。

表2 某砂性土輕、重型擊實法所測最大干密度比對表

5.3 開挖填料

（1）若挖坑時用力過猛，使填料飛濺，減少試坑填料的濕質量；或是挖出的試樣封裝不及時，使試樣因水分蒸發（尤其是暴曬天氣）而減少濕質量，兩種情況均會導致實測壓實度偏小。

（2）若坑底松散填料未收集完全，導致濕填料減少、試坑體積變小，實測壓實度將偏大。

（3）若試坑開挖上大下小，實測壓實度將偏大，反之則偏小。此類偏差主要是由于碾壓過程中，上部因壓實能量較大而更加密實、下部因壓實能量較小而相對松散所導致，因此壓實度檢測需貫穿整個壓實層，且要求坑壁筆直。

5.4 表面平整度

若測點位置表面凹凸不平，當上凸體積大于下凹體積時，將造成實測壓實度偏小，反之則偏大。如下圖1所示，土密度計算過程中，濕土質量理論對應體積應為圖1（a），而灌砂法實測體積卻為圖1（b），故而使實測體積增大，導致壓實度計算值偏小。因此，為保證檢測結果客觀、真實，需測定并扣除凹凸面耗砂體積。

圖1 表面平整度較差試坑開挖前、后縱剖面示意圖

5.5 灌砂筒砂面與標定灌深度

量砂密度的標定，當灌砂筒標定深度較小或砂面高度低于規定值時，標定砂密度就會偏小，從而導致實測壓實度偏小。

由于量砂下流速度因砂面高度不同而存在差異，因此導致灌入標定灌內的量砂密實程度也不相同，從而對量砂密度造成影響。實踐表明，灌砂筒內砂面高度降低5cm，所測量砂密度便會減小約1%，因此量砂密度的標定必須嚴格控制砂面高度，且在現場檢測時灌砂筒裝砂高度應與標定高度一致，即砂面距離筒頂15mm；此外，量砂密度標定過程中，標定灌深度應與現場試坑深度保持一致，因為標定灌深度減小2.5cm，量砂密度就會降低約1%。

6 結束語

作為路基壓實度現場測定的一種方法，灌砂法檢測技術雖然流程簡單且易于操作，但在實際應用中人為影響因素較大，檢測結果容易產生誤差。因此，基于路基壓實質量的真實反映，規范灌砂法檢測流程，實施標準化檢測技術，為壓實度檢測精度提升的必要條件。