灌砂法在公路路基試驗檢測中的應用分析

易斐、王秋榮

（景德鎮市昌盛公路工程試驗檢測有限公司，江西景德鎮 333000）

0 引言

公路路基是道路工程中起到承載交通荷載和分散荷載到地基的重要結構，為了確保公路路基的安全和穩定性，必須進行有效的試驗檢測來評估路基土壤的工程性質。灌砂法作為一種簡便而有效的方法，可以模擬實際交通荷載對路基土壤的作用，從而得出準確的測試結果。

1 灌砂法介紹

灌砂法是一種常用于土壤力學試驗的方法。該方法通過施加模擬交通負荷的荷載并加裝一定厚度的砂料，模擬實際路面荷載作用下的土壤行為，從而獲得土壤的力學性質和工程特性。在灌砂法中，首先在待測試的土壤表面均勻鋪設一層砂料，通常選擇具有一定粒徑范圍和工程性質的砂料材料。然后通過施加荷載，可以是靜荷載或動荷載，模擬實際交通負荷對土壤的作用。荷載的大小和應力分布模式通常根據實際情況進行選擇，以保證試驗的真實性。在施加荷載的過程中，通過監測和記錄土壤的變形、應力以及其他相關參數的變化，可以得到土壤的承載能力、壓縮性、剪切性和變形特性等數據。這些數據對于公路路基設計和土壤力學性質分析具有重要意義，能夠為工程師提供準確的信息，指導公路路基的設計和施工。灌砂法作為一種常用的試驗方法，具有許多優點。

首先，它具有操作簡便、成本相對較低的特點，適用于各種土壤類型和地質條件下的試驗。

其次，通過模擬實際交通負荷，能夠更真實地反映土壤的力學行為，提高試驗結果的可靠性和可重復性。灌砂法可以評估土壤的承載能力、變形特性和穩定性等關鍵參數，為公路路基設計和施工提供準確的數據和指導[1]。

2 案例應用情況

某高速公路線路長度為260km，路基寬度為25.5m，車輛通行設計速度為100km/h，在項目建設階段，為確保工程的質量，采用灌砂法對路基進行壓實度檢測，具體內容如下。

2.1 灌砂法操作要點分析

在檢測點的選擇過程中，首先應從具體操作角度出發，盡量把檢測點設置在場地比較開闊，地勢平坦的區域，這樣才方便后續檢測工作的開展。在該工程中，工作人員根據工程所在區域地理環境特征，把檢測點位設置在長寬為40cm 的空地上。在檢測過程中，為了使路基的整體結構能更加的穩定、安全，確保儲砂筒能保持直立狀態，要在場地內部放置基板，這樣才能保證檢測數據準確性。

與此同時，工作人員在檢測工作的準備階段，對檢測現場進行清理，把一些與檢測工作無關的物體清除出現場，這樣才能保證檢測結果不會受到外部因素的干擾而出現誤差。在檢測點現場的布置過程中，為了避免路基壓實度檢測結果出現誤差，應考慮到高速公路中間區域的壓實度要比公路兩邊的壓實度要高，所以工作人員要在公路中間與兩邊都布設上一定數量的檢測點，這樣才能提高壓實度檢測數據的可靠性。檢測中會有一定數量的土體被挖出，此時，工作人員要做好存儲保管工作，防止因外在環境的影響導致土體水分流失而造成檢測結果出現差異。在灌砂法的應用過程中，通常會使用到天平、基板、灌砂筒等工具。

2.2 試洞的開挖

應用灌砂法檢測時，試洞的開挖環節至關重要。為確保檢測結果的準確性，工作人員應遵循從中間往兩邊的原則進行開挖。這是因為按照從外部到內部的原則開挖會導致兩側土體受到擠壓，從而引起密度變化，進而影響檢測數據的精準度。

同時，為了保證試洞的幾何形狀符合要求，檢測人員需要控制試洞的形狀，并確保試洞壁與底面呈現90°的直角，避免出現傾斜等問題。若試洞壁傾斜，將會降低量砂的流動性，進而影響檢測結果的準確性。在試洞開挖過程中產生的土體應進行密封保存，以防止外部環境的溫濕度變化導致水分流失，進而影響檢測數據的準確性。

此外，在試洞開挖階段，對試坑材料的含水量進行檢測也十分重要。常用的方法是采用酒精燃燒來促進材料的烘干，在烘干過程中，還需要對土壤內部進行檢查，以防止土壤中含有其他易燃物質，避免發生安全事故。為確保灌砂法操作的可控性，工作人員需要嚴格遵守操作規程和安全操作要求。在灌注過程中，要控制好灌砂的速度和流量，確保砂料均勻分布并填充到試洞中。

同時，還要及時發現并修正灌注過程中的泄漏和滲漏現象，確保操作的穩定性和準確性。通過嚴格控制試洞開挖過程中的操作，可以獲得可靠的路基質量數據，為公路工程的設計和施工提供重要參考[2-6]。

2.3 量砂的標定

在量砂標定環節，要應用到標定罐與儲砂筒。一般來說，量砂的密度與標定罐的高度成正比，后者高度越高，量砂的密度就會越大。鑒于此，在具體的量砂標定過程中，工作人員要對該問題加以重視。當標定罐的高度加高2.5cm 時，量砂密度也會隨著變化，一般會加大1%。基于這種情況，在具體操作環節，檢測人員要合理控制坑洞的深度及穩定性，以此來確保檢測數據的準確性。其次，儲砂筒的砂面高度與量砂的密度也存在必然聯系，砂面高度越高量砂密度也隨之變大，當砂面高度增加到5cm 左右時，量砂密度就會加大1%左右。基于這種情況，在實際檢測工作中，檢測人員應對砂面、量砂密度及量砂的高度進行控制，確保三者之間的統一性，這樣才能確保檢測數據的準確性。與此同時，灌注過程中，量砂要保持自由落體的形態，以此來確保檢測工作的高質量高效率。

2.4 試坑的深度

利用灌砂法對高速公路的路基進行質量檢測時，應嚴格遵循相關標準規范進行試驗。首先，要注意保持試坑的深度與待測層厚度的一致性，并確保下方的材料不被包括在試驗范圍內。一般而言，高速公路的路基壓實厚度約為20cm 左右，因此試坑的深度可以根據該厚度來確定。然而，由于各種因素的影響，試坑的實際深度通常會比預期設定的深度淺一些。此外，在進行壓路設備作業時，碾壓力往往無法完全均勻施加，導致路基上部的壓實度遠低于下部。因此，在進行試坑挖掘時，操作人員需要精確控制試坑的深度和范圍，確保其與待測層的對應關系。另外，灌砂法的操作人員還應注意灌注過程的均勻性和穩定性。灌注時，應控制好灌砂的速度和流量，確保砂料均勻分布并填充到試坑中。同時，還要留意灌注過程中的泄漏和滲漏現象，及時進行修正和調整。通過嚴格控制試坑的深度、灌注的均勻性和穩定性，可以獲取準確可靠的路基質量數據。

2.5 灌砂操作

在進行灌砂作業時，首要任務是進行量砂的質量檢測。這一步驟的目的是確保所用砂料的質量符合檢測要求，并保證每次灌砂量的一致性，為后續的檢測工作打下堅實基礎。

為此，需要嚴格按照標準規定的檢測方法和要求進行砂料質量的檢驗，包括顆粒大小、含水量等參數的測定。只有確保砂料質量的穩定性和準確性，才能保證灌砂試驗的可靠性和有效性。

在灌砂過程中，如果發現砂料已經停止流動，應在10～20s后停止灌砂，以確保灌砂的均勻性和一致性。這樣可以避免過度灌砂或灌砂不足的情況發生，保證試驗結果的準確性和可比性。為了防止操作失誤導致標準砂的流失，檢測人員在試驗前應對檢測路段進行現場勘察和測量。包括檢查路面狀況、確定灌砂位置和灌注方式等。通過現場勘察和測量，可以確保灌砂技術的合理有效應用，避免因操作不當或不符合實際情況而導致試驗結果的偏差。

此外，在整個檢測過程中，工作人員必須嚴格按照標準流程進行操作，包括灌砂設備的準備、試驗參數的設定、灌砂過程的監控和記錄等，只有遵循標準流程，嚴格執行操作規程，才能確保試驗結果的可靠性和可比性[7-9]。

3 灌砂法操作注意事項分析

3.1 做好設備控制

在進行灌砂法操作之前，操作人員應對相關設備進行校準和檢查。確保設備的測量準確度和功能完好。安排人員檢查壓力傳感器、流量計和控制閥門等設備，確保其靈敏度和穩定性。

同時，還需結合項目的具體要求做好砂料供給速度、壓力控制、噴水量等關鍵參數控制。操作人員應根據土壤性質和試驗要求，進行適當的參數調整，以確保操作的準確性和穩定性。

最后，在灌砂法操作過程中，操作人員應實時監測設備的工作狀態和輸出數據。做好監測砂料流量、噴水壓力、噴灑均勻性等關鍵指標，如發現異常情況，及時進行調整和修正，以保持操作的可控性和一致性。

3.2 做好操作控制

在進行灌砂法操作之前，操作人員應仔細閱讀試驗指導手冊或相關標準，了解試驗目的、要求和操作步驟。準備好所需的設備、工具和試驗材料，確保其完好無損并滿足要求。

同時，需要根據試驗要求，設定合適的試驗參數，如砂料的顆粒大小、厚度和密實度等，這些參數的選擇應基于具體的土壤類型和試驗目的，以確保試驗的可靠性和代表性。

此外，在待測試的土壤表面均勻、連續鋪設砂料。操作人員應掌握合適的鋪設速度和方法，確保砂料的均勻性和一致性。在鋪設過程中，避免砂料的堆積和空洞，以免影響后續的荷載施加和監測工作。

最后，根據試驗要求，施加規定的荷載。操作人員應準確控制荷載的大小、施加方式和持續時間，以模擬實際的路面荷載情況。在施加荷載的過程中，密切觀察和監測土壤的變形和應力響應。

需要注意的是，在荷載施加過程中，操作人員應密切關注監測設備的讀數，并及時記錄相關數據。監測記錄應準確、清晰，并包括試驗的關鍵參數和指標，如土壤的變形、應力、壓縮性等。這些記錄將作為后續結果分析和結論的依據[10]。

3.3 量砂穩定性的保持控制

在具體的檢測工作中，為了確保量砂的穩定性，工作人員應根據施工現場的實際情況，結合相關標準規范，對量砂進行合理控制，防止外部環境對其密度造成影響。

同時，工作人員在量砂的選用過程中，應充分結合施工現場外在環境溫度濕度的具體情況進行合理選擇，以此來確保量砂與環境之間溫濕度的統一。在具體的檢測階段，量砂的數量要滿足檢測需求，這樣才能保證檢測工作能有序順利進行。檢測過程中，當外在環境出現波動時，工作人員要根據具體情況進行換砂作業。針對新入場的量砂，檢測人員要做好標定工作[11]。

4 結語

公路路基試驗檢測中的灌砂法是一種有效的測試方法，用于評估土壤的工程性質和力學性能。通過控制水平的水流和砂料流量，可以模擬路基工程中的水力和荷載條件，從而獲得可靠的測試結果。通過灌砂法試驗，可以獲得土壤的水力性質、滲透性和穩定性等重要參數。這些數據對于路基工程的設計、改進和評估至關重要。通過灌砂法試驗，可以評估路基的排水性能、土壤的承載能力以及對荷載的響應能力，為工程設計和施工提供可靠的依據。

在進行灌砂法試驗時，需要嚴格控制操作過程，做好砂料供給速度、噴水壓力、噴灑均勻性等關鍵參數控制。只有在操作過程中確保可控性和準確性，才能獲得可靠和一致的試驗結果。在未來的公路路基試驗檢測工作中，還需要加強灌砂法的研究，通過更新設備、做好現場參數等方面控制，保證試驗檢測結果準確可靠，為項目實施奠定基礎。