灌砂法在公路路基試驗檢測中的應用

邱晶晶

摘 要：天然砂礫是當前應用最為廣泛的一種路基填料，通過室內試驗，可初步確定天然砂礫的路用性能指標、設計參數等，然而僅選用室內試驗根本無法確定天然砂礫路基的具體施工參數與施工工藝。當前國內相關研究較多，但土類情況多種多樣，數據可比性不足，基于此，在填筑路基前，需通過科學、有效的試驗方法來確定各類施工參數，如含水量、碾壓遍數和壓實功能等，從而確定天然砂礫的最佳施工工藝。該文在公路路基試驗檢測中選用灌砂法檢測路基填筑質量，可充分了解天然砂礫路基的壓實功能，保證壓實質量，為公路工程施工質量的提升提供強有力的保障。

關鍵詞：灌砂法；路基檢測；路基填筑

中圖分類號：U41 文獻標志碼：A

0 引言

路基是公路的主要構成部分，路基質量的優劣對整個公路的使用壽命影響巨大。提高路基強度與穩定性是保證公路運行安全的關鍵，為此，必須做好路基壓實質量控制。我國地域遼闊，地形差異大，所需路基填料也有所不同。天然砂礫是當前應用最多的一種路基填料，具有高強度、壓實密度良好等特點。對于路基現場壓實度檢測，灌砂法是最常見、應用最多的方法。做為土基密度測定的主要方式之一，灌砂法于19世紀50年代由Martin Bullrise（美國人）發明。灌砂法在現場密度測定中，具有較高準確性，且簡單易懂，適用性強。灌砂法通常用于檢測細粒土、砂類土與礫類土密度，土類粒徑需控制在60 mm以下。在公路路基試驗檢測中選用灌砂法，可保證檢測的準確性，及時了解路基壓實效果，便于控制天然砂礫路基質量，做好路基檢測評價。

1 工程概況

某公路工程總長度5.35 km，起止樁號K7+250～K12+600，為雙向六車道，路基寬度為34.5 m。該路段選用機械化施工，輔助人工施工，該路段路基工程均為填方土方路堤填筑，包括零挖方、邊溝挖方，決定選擇人工+挖掘機的方法開挖施工，通過推土機、裝載機等進行取土、裝土。根據工程需要，選用天然砂礫作為路基填料，此類填料易密實、承載力高，施工效果良好。路堤填筑需分3層填筑，各層填筑松鋪厚度各不相同。為保證施工質量，現選取K7+650～K7+850段作為路基填筑試驗段，以灌砂法用于路基壓實檢測。

2 公路路基試驗檢測中灌砂法的試驗流程

當前，大多數公路工程壓實度現場測定，都會選用灌砂法，該項技術測量結果準確，但在實際應用中，并不像表面上看到的那樣簡單，在具體操作中，如果操作不當，極易產生質量問題，導致結果誤差較大。為此，必須進一步規范公路路基試驗檢測中灌砂法的試驗流程，更好地提升檢測結果，提高檢測準確性，保證公路路基整體質量。

（1）按照表面沉降控制法在試驗段內合理地選擇觀測點，在其周圍選用一塊平整表面，尺寸為40 cm×40 cm，清理干凈。因此試驗段具有較為粗糙的表面，可在基板中部圓孔位置放置灌砂筒，隨后開啟灌砂筒，讓砂不斷向基板中孔內流入，待無砂向下流時，將開關關閉，并將灌砂筒去除，做好稱量工作，精度控制在1g左右。

（2）去除基板，回收余留在試驗點的量砂，并且做好清理工作。表面清理干凈后將基板放回，順著基板中孔開洞，Φ200 mm。開鑿孔洞深度應與測試層厚度一致，嚴禁混入下層材料，最后取出所有洞內松散材料。完成上述所有工作后，對鑿除的材料進行放置、稱量，作為試樣。

（3）將試樣放于烤箱內烘烤干燥，對其含水量進行測定。在試洞上安設基板，在基板中間位置放置灌砂筒，待砂灌滿后，保證基板中孔和試洞高度統一，且灌砂筒下口與基板中孔對齊，隨后將灌砂筒開啟，讓砂不斷向試洞內流入，待砂不再下流后即可關閉。此時可去除灌砂筒，并對剩余砂進行稱量，精度控制在1 g左右。在整個過程中，不允許觸碰灌砂筒，盡可能地降低震動。

（4）將灌砂筒內的量砂取出，便于下次試驗使用。如果量砂濕度發生改變，或混有雜物，需要再次進行過篩、烘干，且放置一定時間后才能使用。

3 公路路基試驗檢測中灌砂法的試驗結果

通過灌砂法試驗，可得出如下結果，見表1。

由此可見，完成碾壓施工后，路基所有測點的壓實度均在設計要求（96 %）以上，與路基規范規定相符。其路基壓實度數據大多在97 %～99 %，則表明現有壓實設備碾壓5遍即可滿足施工要求。當36 cm松鋪厚度時，壓實度平均值在99.6 %，相較設計要求96 %最小壓實度值明顯多出許多。當45.6 cm松鋪厚度時，壓實度平均值為97.8 %，相較36 cm松鋪厚度層，壓實度有所減小，但仍符合施工要求。由此可見，在碾壓設備、壓實遍數等條件相同的情況下，松鋪厚度將嚴重影響壓實度的大小，隨著松鋪厚度的增加，壓實度將會隨之減小。

4 公路路基試驗檢測中灌砂法試驗超百問題分析

當前，很多工程現場均選用灌砂法用于壓實度檢測，表面看通俗易懂，較為簡單，但在具體操作中把控難度較大，極易產生較大誤差，特別是壓實度超百問題較為常見，根據該工程實際檢測情況，發現存在超百情況，為避免盲目減少碾壓遍數，需要針對壓實度超百問題做分析。

4.1 壓實度超百原因分析

壓實度是壓實路堤填料之后，填料干密度與標準最大干密度之間的比值。據此可知，可干密度、標準最大干密度都會影響壓實度，從而出現超百問題，結合本工程實際情況，壓實度超百原因如下。

第一，檢測設備方面因素。路基壓實度通過灌砂法檢測時，要求試洞深度和標定筒深度一致，以此確保量砂密度相同，為此，在檢測過程中，必須在試筒直徑內合理控制各層填筑壓實厚度。本工程選用Φ200 mm灌砂筒，根據規范規定，相比灌砂筒直徑，填筑層厚度必須在200 mm以下。但在具體填筑過程中，填筑層厚度略大，產生了僅檢測碾壓層上部壓實度的現象，從而導致填料干密度偏大，進而產生壓實度超百情況。

第二，操作精度因素。灌砂法表面看通俗易懂，較為簡單，因此，增加了隨意操作的可能性，進而會對檢測結果的精度造成一定影響。如測點表面標定不準確、試洞形狀與要求不符、試洞深度不足等，都會造成操作失誤。在攤鋪路基填料時，如填料粒徑差距大，粗細分布不均，將會影響檢測結果。如測點設置在密集粗料部位，將大大增加填料干密度，進而導致壓實度增加。

該工程存在天然砂礫粒徑差異大分布不均勻等情況，在現場測定時，難以管控試洞形狀，導致試洞壁不平整，如持續修整，則試洞將越來越大，更無法保證其形狀的規則。除此之外，由于本地區多風、天氣干燥，檢測過程中水分蒸發情況較為顯著，室內檢測所得結果含水量普遍較低，干密度則過大。同時，多風天氣下，在稱量灌砂、填料質量時，將加大誤差，極易產生壓實度超百情況。

4.2 壓實度超百防治措施

根據施工現場實際情況，在全面了解灌砂法試驗壓實度超百原因的前提下，為了提升壓實度檢測的精度，提高準確性，保證填筑施工質量，必須針對問題，采取切實可行的措施予以處理，只有這樣才能最大限度地降低誤差，提高檢測準確性。

4.2.1 改進檢測設備及方法

檢測設備是路基試驗檢測的必備條件，檢測方法是路基試驗檢測的基礎要求，灌砂法試驗所選設備為灌砂筒，在路基壓實度測定時，必須保證灌砂筒質量合格，且合理控制填層厚度，如果填層厚度大于規定值，極易出現壓實度較大等問題。隨著高效、大功率設備的廣泛使用，根據路基填筑施工要求，如還以25 cm分層，則與社會經濟發展需求不符，為此，需進一步改進灌砂設備，加寬灌砂筒直徑，更好地應用于路基壓實度檢測。

4.2.2 灌砂法操作精度控制

路基壓實度選用灌砂法進行測定時，必須做好操作精度控制，才能降低誤差，確保檢測結果準確。要求盡可能地保證試洞平整、光滑、順直、規則，不得出現上下不同、大小不一等情況。同時，在挖掘試洞時，需多次稱量挖出的填料，盡量降低水分蒸發影響。

5 結語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，我國公路建設行業也得到了極大的發展，路基是公路的主要承重結構，如何提高路基質量極為關鍵。路基壓實效果直接關系到公路工程的強度、穩定性，提高壓實度可有效保證工程整體質量，延長工程使用壽命。目前，公路路基壓實度試驗檢測方法眾多，如環刀法、核子密度儀法、灌砂法等，其中最通用的方法為灌砂法，這種檢測方法準確性高、適用范圍廣，以天然砂礫為路基填料的壓實度檢測，選用灌砂法測定，需充分了解影響灌砂法檢測的因素，規范檢測流程，找出問題，結合實際情況，采取科學、有效的措施積極處理，只有這樣才能保證壓實度滿足設計要求，才能確保工程質量。

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