基于灌砂法的公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)用

孟海波

（懷來(lái)縣交通運(yùn)輸局，河北 懷來(lái) 075400）

0 引言

現(xiàn)階段路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)有很多，如灌砂法、核子密度儀法、灌水法等，經(jīng)過(guò)大量實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，灌砂法相比于其他試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，成本較低，目前在公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)用中應(yīng)用較為廣泛。本文為研究公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，首先對(duì)灌砂法、環(huán)刀法、核子密度儀法、落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀四種路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，突出灌砂法的優(yōu)勢(shì)和特性，并結(jié)合灌砂法進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)灌砂法檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。

1 常見(jiàn)公路路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

公路路基主要承受公路面層上傳來(lái)的車(chē)輛荷載和自重荷載，承載力不足時(shí)容易導(dǎo)致路基變形。因此需要對(duì)公路路基進(jìn)行必要的試驗(yàn)檢測(cè)，路基檢測(cè)為公路建設(shè)管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行展開(kāi)。公路路基壓實(shí)質(zhì)量為公路工程質(zhì)量管理的重要指標(biāo)，通常采用壓實(shí)度來(lái)表示施工現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)質(zhì)量，以反映現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)的實(shí)際密實(shí)情況，只有對(duì)公路面層和基層進(jìn)行必要的壓實(shí)作業(yè)，其公路路基的剛度和強(qiáng)度才能滿(mǎn)足規(guī)范要求，進(jìn)而延長(zhǎng)公路使用壽命。壓實(shí)度為公路修筑材料經(jīng)壓實(shí)施工后其干密度和標(biāo)準(zhǔn)最大干密度的比值，其計(jì)算公式為其中ρ0為最大干密度，ρ路基經(jīng)壓實(shí)后的干密度。現(xiàn)階段檢測(cè)路基壓實(shí)度時(shí)常用的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)有：灌砂法、環(huán)刀法、灌水法、蠟封法等。

1.1 灌砂法

選用干凈整潔且粒徑在0.25～0.60mm的均勻砂，按照自由落體的方式從一定高度下落至試洞中，結(jié)合單位重不變的原則測(cè)定試洞的容積大小，即采用標(biāo)準(zhǔn)砂來(lái)置換掉試洞中的集料，由集料的含水率來(lái)實(shí)測(cè)出試樣的干密度。灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定砂類(lèi)土、細(xì)粒土和礫類(lèi)土等密度，而不適用于測(cè)定大孔隙材料或大孔洞填石路堤等結(jié)構(gòu)物壓實(shí)度。灌砂法中所采用試樣最大粒徑不得大于15mm，同時(shí)測(cè)定密實(shí)層的厚度應(yīng)在150～200mm范圍內(nèi)。

1.2 環(huán)刀法

環(huán)刀法中選用的環(huán)刀的容積為200cm3，其高度為5cm，通過(guò)結(jié)合土壤一定體積的持水能力以得到土壤孔隙度，進(jìn)而得到持水量、土壤孔隙度以及全容重等土壤的物理性質(zhì)。進(jìn)行環(huán)刀法測(cè)定時(shí)，將環(huán)刀直接打入土層中，結(jié)合一系列室內(nèi)試驗(yàn)客觀(guān)分析土壤物理狀態(tài)。環(huán)刀法適用于測(cè)定細(xì)粒土，但不得測(cè)定松散粒料。

1.3 核子密度儀法

核子密度儀法主要是結(jié)合投射法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土基材料的壓實(shí)度、含水率快速檢測(cè)，所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)界面層厚度不得超過(guò)20cm，以免降低檢測(cè)精度。當(dāng)用以測(cè)定瀝青混凝土面層的實(shí)際壓實(shí)度時(shí)，較合適采用散射法來(lái)進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)，對(duì)應(yīng)的瀝青混凝土面層厚度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備檢查范圍規(guī)定的最大厚度要求。另外核子密度儀檢測(cè)法除可有效檢測(cè)公路結(jié)構(gòu)層厚度外，還可以對(duì)橋梁工程中的承臺(tái)回填土壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀（LY-I儀）

落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀主要是結(jié)合落錘自由落體至路基表面后結(jié)合落錘的沖擊力，土體產(chǎn)生的反彈力和土體密實(shí)度成正比，結(jié)合土體測(cè)定的響應(yīng)值來(lái)得到路基的壓實(shí)度。落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀在測(cè)定路基壓實(shí)度時(shí)無(wú)需進(jìn)行挖坑，也不需測(cè)定土壤的濕密度和含水率，同時(shí)攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，精準(zhǔn)度高。

圍繞以上試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。采用灌砂法檢測(cè)路基壓實(shí)度時(shí)可以較好反映土基壓實(shí)情況，具有精確度高、快速等特點(diǎn)，在實(shí)際操作中由于外界因素的影響其檢測(cè)壓實(shí)度偶爾會(huì)大于100%，所以檢測(cè)人員應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行操作。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

某高速公路建設(shè)項(xiàng)目全線(xiàn)長(zhǎng)32.99km，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100km·h-1。該公路工程中路基填料選用天然砂礫，密實(shí)性高，且承載能力強(qiáng)，施工特性較好。由于該公路路段需要分3層進(jìn)行填筑，而每一層的松鋪厚度均不一致，為提高施工整體質(zhì)量，經(jīng)研究決定采用灌砂法對(duì)路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)灌砂法步驟進(jìn)行研究。

2.2 灌砂法試驗(yàn)檢測(cè)

（1）試驗(yàn)地點(diǎn)選擇

在進(jìn)行公路路基試驗(yàn)檢測(cè)前，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)地點(diǎn)進(jìn)行合理選擇，一般選擇地勢(shì)較平整的試驗(yàn)路段，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和布設(shè)。本試驗(yàn)檢測(cè)中選擇50cm×50cm的區(qū)域范圍，將基板穩(wěn)定放置場(chǎng)地上，以免灌砂筒發(fā)生傾斜而影響砂子的下路速度和狀態(tài)，確定試驗(yàn)位置后及時(shí)對(duì)表面進(jìn)行清理。結(jié)合路基土類(lèi)型來(lái)選定合理的灌砂設(shè)備（見(jiàn)圖1），灌砂法試驗(yàn)條件如表1所示。

圖1 灌砂法設(shè)備

表1 灌砂法試驗(yàn)條件

（2）明確粗糙面、基板的量砂質(zhì)量

量砂質(zhì)量的標(biāo)定需要根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)表層的粗糙度，通常不需要將砂料灌滿(mǎn)，只需將砂體內(nèi)部的體積和容量標(biāo)定處理進(jìn)行量砂質(zhì)量的測(cè)定。當(dāng)量砂的灌入量較大進(jìn)而灌滿(mǎn)時(shí)，容易導(dǎo)致砂面高度較大，影響砂面流速，當(dāng)砂面越高時(shí)，其流砂堆積密度則越大，使得基板量砂質(zhì)量和粗糙面產(chǎn)生較大偏差。因此，使用灌砂法進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際工程情況，選擇合理試驗(yàn)方法，以提高試驗(yàn)結(jié)果。

（3）開(kāi)挖試洞

按照先內(nèi)后外的順序進(jìn)行開(kāi)挖試洞，當(dāng)從施工段外側(cè)先進(jìn)行施工時(shí)會(huì)導(dǎo)致邊緣土體過(guò)渡擠壓而影響其密度。開(kāi)挖試洞時(shí)應(yīng)確保形狀和尺寸滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，試洞壁保持垂直，以免產(chǎn)生不規(guī)則階梯狀，以降低了量砂的整體流動(dòng)性。試洞開(kāi)挖結(jié)構(gòu)為土體時(shí)，施工技術(shù)人員應(yīng)采取必要的封閉措施并妥善儲(chǔ)存，防止水分蒸發(fā)過(guò)快而影響檢測(cè)結(jié)果。當(dāng)試驗(yàn)材料和洞內(nèi)材料不一致時(shí)，將試洞材料選為標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)材料，以保證試驗(yàn)檢測(cè)順利進(jìn)行。

（4）灌砂

正式灌砂前應(yīng)對(duì)力度進(jìn)行合理控制，灌砂準(zhǔn)備工作完畢后，即可進(jìn)行灌砂處理（見(jiàn)圖2）。檢測(cè)含水量時(shí)，將試樣放置整潔鋁盒內(nèi)進(jìn)行保存，采用小型灌砂筒時(shí)，細(xì)粒土試樣需大于100g，中粒土需大于500g；采用大型灌砂筒時(shí)，細(xì)粒土試樣需大于200g，中粒土需大于1000g。針對(duì)于粉煤灰、粗粒土、石灰及水泥等無(wú)機(jī)結(jié)合料時(shí)，應(yīng)將試樣進(jìn)行烘干，且用量需大于2000g，精度需小于1g。

圖2 灌砂處理

3 結(jié)論

路基的修筑質(zhì)量直接影響著公路的整體穩(wěn)定性，因此應(yīng)選擇合理的壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)來(lái)提高路基質(zhì)量。本文圍繞路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合灌砂法檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究，研究結(jié)果表明，采用合理的壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)可有效提高公路路基質(zhì)量，進(jìn)而提升公路整體質(zhì)量和強(qiáng)度。