公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

舒 玲

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 路基壓實(shí)度概述

路基路面壓實(shí)質(zhì)量是道路工程施工質(zhì)量管理最重要的內(nèi)在指標(biāo)之一，只有對(duì)路基、路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實(shí)，才能保證路基、路面的強(qiáng)度、剛度及平整度，這也是延長(zhǎng)路基、路面工程的使用壽命的基本要求。路基壓實(shí)質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是壓實(shí)度，即路基的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所計(jì)算的最大干密度的比值。在我國(guó)公路路基施工技術(shù)規(guī)范中，對(duì)填土路基的壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 填土路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)

2 公路工程路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

2.1 最大干密度的確定

計(jì)算分析路基壓實(shí)度，首先必須明確室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線(駝峰曲線)上最大的干密度值，該值對(duì)應(yīng)的含水量即為最佳含水量，是計(jì)算公路路基壓實(shí)度的主要計(jì)算參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)需要使用的試驗(yàn)設(shè)備主要包括擊實(shí)儀、天平、臺(tái)秤、圓孔篩，標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)需要至少進(jìn)行5次不同含水量擊實(shí)試驗(yàn)，其試驗(yàn)過(guò)程為首先將試筒組裝好后放在堅(jiān)硬的地面上，土樣分層裝入，小筒分5層裝入每層裝土量為400～500 g;大筒分3層裝入，每層裝土量為800～900 g。之后按試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的次數(shù)進(jìn)行擊實(shí)，擊完一層后進(jìn)行拉毛處理，再進(jìn)行下一層擊實(shí)，直到完成擊實(shí)工作。在試驗(yàn)過(guò)程中最后一次擊實(shí)土樣后應(yīng)該用修土刀對(duì)擊實(shí)筒頂面進(jìn)行修整，確保頂面平整。稱重之后脫模并取及筒中部土樣進(jìn)行含水量試驗(yàn)。對(duì)于每次擊實(shí)試驗(yàn)得到的含水量W和濕密度rs，按如下公式計(jì)算干密度rd:rd=rs/(1+0.01W);并將這些數(shù)據(jù)繪制成干密度—含水量曲線，計(jì)算出公式rd=aw2+bw+c中的待定系數(shù) a、b、c，并令 drd/dw=0，即可以確定試驗(yàn)土體最大干密度rdm和最佳含水量w。

2.2 灌砂法測(cè)定路基壓實(shí)度

灌砂法主要適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類土和礫類土的密度，對(duì)于集料不超過(guò)15 mm，測(cè)定層厚不超過(guò)150 mm時(shí)，可以采用φ100 mm的小型灌砂洞;對(duì)于集料粒徑介于15～40 mm，測(cè)定層厚超過(guò)150 mm，不超過(guò)200 mm時(shí)，采用用φ150 mm的大型灌砂筒。試驗(yàn)中所用到的儀器設(shè)備主要有灌砂筒、金屬標(biāo)準(zhǔn)罐、基板、玻璃板、試樣盤、天平、量砂等，在取樣頻率上，對(duì)于公路土方路基一般按照每200 m每壓實(shí)層測(cè)4處進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

在試驗(yàn)過(guò)程中，首先應(yīng)該標(biāo)定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量，計(jì)算填滿標(biāo)定罐所需砂的質(zhì)量，完成標(biāo)定以后，應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)，首先清掃干凈試驗(yàn)地點(diǎn)表面，將基板置于路基表面上，將盛有M5量砂的灌砂桶置于基板中間的圓孔上，讓砂流出至停止時(shí)，稱量桶內(nèi)砂M6，之后沿基板中孔鑿洞，并同時(shí)將鑿松的材料取出裝入塑料袋中，確保試洞深度等于測(cè)定層厚度，不得混入下層材料，稱取每次取出的松動(dòng)材料的質(zhì)量。然后將將基板放在試坑上，將質(zhì)量為M1量砂流入試坑內(nèi)，停止時(shí)取走灌砂桶稱取余量砂M4，即可進(jìn)行計(jì)算分析。壓實(shí)度試驗(yàn)的計(jì)算公式為:

Mb=M1-M4-(M5-M6);ρW=MW/Mb× rs;ρa(bǔ)= ρW/(1+0.01ω)

式中:ρW為濕密度，g/cm3;ρa(bǔ)為干密度(g/cm3);Mb為填滿試坑的砂的質(zhì)量，g;MW為試坑中取出的全部材料的質(zhì)量，g;rs為量砂的單位質(zhì)量，g/cm3;ω為含水量。

壓實(shí)度的計(jì)算公式為:K=ρd/ρc×100

式中:K為測(cè)試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度，%;ρd為試樣的干密度，g/cm3;ρc為由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度，g/cm3。

2.3 環(huán)刀法測(cè)定路基壓實(shí)度

環(huán)刀法是路基壓實(shí)度測(cè)定較為常用的試驗(yàn)方法，主要適用于細(xì)粒土路基，試驗(yàn)所需要的儀器主要有括環(huán)刀、環(huán)蓋、定向筒和擊實(shí)錘。在具體的試驗(yàn)檢測(cè)手段上，首先對(duì)路基填料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到最大干密度(ρdm)及最佳含水量(w)。在環(huán)刀取樣的試驗(yàn)過(guò)程中，首先擦凈環(huán)刀，稱取環(huán)刀質(zhì)量M2(精確至0.1g)，然后清掃干凈路基壓實(shí)度試驗(yàn)地點(diǎn)，并鏟除壓實(shí)層表面浮動(dòng)及不平整的部分，確保在環(huán)刀打下后，能達(dá)到要求的取土深度同時(shí)又不會(huì)擾動(dòng)下層。順次將環(huán)刀、環(huán)蓋放入定向筒內(nèi)與地面垂直，用取土器落錘將環(huán)刀打入壓實(shí)層中，并用鎬將環(huán)刀試樣挖出。之后用修土刀自邊至中削去環(huán)刀兩端余土，確保修平，擦凈環(huán)刀壁，準(zhǔn)確稱量環(huán)刀及試樣合計(jì)質(zhì)量M1(精確至0.1g)，并在環(huán)刀中取出試樣烘干后含水量(w)。路基壓實(shí)度的計(jì)算公式如下所示。

ρw=4 ×(M1-M2)/πdh;ρd=ρW/(1+0.01ω);K=ρd/ρc×100

式中:ρw為濕密度，g/cm3;ρd為干密度，g/cm3;M1為環(huán)刀或取芯套筒與試樣合計(jì)質(zhì)量，g;M2為環(huán)刀或取芯套筒質(zhì)量，g;d為環(huán)刀或取芯套筒直徑，cm;h為環(huán)刀或取芯套筒高度，cm;w為試樣的含水量，%;K為測(cè)試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度，%:ρc為由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度，g/cm3。

2.4 核子密度依法

核子密度儀主要是利用放射性元素測(cè)量土或路面材料的密度和含水量，具有試驗(yàn)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是一般需要進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。核子密度儀測(cè)定土基的壓實(shí)密度及含水量時(shí)，打洞后用直接透射法測(cè)定，測(cè)定層的厚度一般控制在20 cm以內(nèi)。在采用核子密度儀測(cè)試路基的壓實(shí)度的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照核子儀的操作規(guī)程，并同時(shí)做好個(gè)人防護(hù)，以免由于核輻射的傷害。為了確保對(duì)路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)前應(yīng)該對(duì)于同一路基施工作業(yè)區(qū)域，應(yīng)該取兩種不同方法測(cè)定的密度的相關(guān)關(guān)系，找出它們的相關(guān)關(guān)系，差異大的，應(yīng)計(jì)算出它們的偏移修正值，確保相關(guān)系數(shù)應(yīng)不小于0.9，實(shí)際檢測(cè)時(shí)輸入相應(yīng)的修正值進(jìn)行檢測(cè)。

3 提高公路工程路基壓實(shí)度的幾項(xiàng)措施

(1)控制路基填料的最佳含水量。大量的試驗(yàn)研究以及工程施工經(jīng)驗(yàn)表面，在最佳含水量的狀態(tài)下，土體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出絮凝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，具有高強(qiáng)度、高壓縮性以及高滲透性的特點(diǎn)，也就是只有路基填料處于最佳含水狀態(tài)下，才能確保路基土層壓實(shí)度的最大化。因此，在路基碾壓施工過(guò)程中，對(duì)于較干的土應(yīng)注意灑水保濕，對(duì)于過(guò)濕的土，則應(yīng)該采取翻挖晾曬或者是拌和吸水材料進(jìn)行處理。

(2)提高路基碾壓的壓實(shí)功能。在路基土體土質(zhì)以及含水率固定的條件下，增大路基的壓實(shí)功能，會(huì)明顯的提高路基土體的密實(shí)度，因此在施工作業(yè)過(guò)程中應(yīng)該注意通過(guò)適當(dāng)?shù)脑黾訅簩?shí)機(jī)具的噸位，增加碾壓遍數(shù)以及延長(zhǎng)碾壓作用時(shí)間等措施，增加路基碾壓的壓實(shí)功能，提高壓實(shí)度，增強(qiáng)路基的強(qiáng)度。

(3)控制路基的壓實(shí)層厚。在土質(zhì)條件、含水率以及壓實(shí)機(jī)械配備相同的條件下，路基土體的密實(shí)度會(huì)隨著深度的增加而遞減，因此如果路基的碾壓層過(guò)厚，很難確保路基底部能夠達(dá)到較好的壓實(shí)效果，因此在路基的施工作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)該充分考慮到壓實(shí)效果以及經(jīng)濟(jì)效益的要求，合理的確定公路路基的壓實(shí)層厚。

4 結(jié)語(yǔ)

在公路工程路基壓實(shí)度的試驗(yàn)檢測(cè)中，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)手段較多，在具體的選擇運(yùn)用上應(yīng)該根據(jù)路基施工的實(shí)際情況綜合確定，同時(shí)根據(jù)公路工程等級(jí)狀況等合理的確定控制標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化路基壓實(shí)度檢測(cè)階段的數(shù)據(jù)采集分析，確保公路工程路基壓實(shí)度滿足施工作業(yè)技術(shù)規(guī)范的要求，為公路工程項(xiàng)目建設(shè)提供良好的基礎(chǔ)。

［1］ 華立輝.淺談公路工程壓實(shí)度的檢測(cè)問(wèn)題［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011.

［2］ 牛?；?淺談公路工程填土路基的壓實(shí)［J］.科學(xué)之友，2010(2):37-38.

［3］ 黃衛(wèi)東，趙明階，韋剛.高速公路土石混填路基壓實(shí)質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24(4):50-54.