淺談灌砂法在路基壓實度檢測中的運用

郭阿楠,劉曉華

(1.黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司;2.佳木斯市公路園林綠化管理站)

1 灌砂法基本原理

灌砂法(標(biāo)準(zhǔn)方法,但不適用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的壓實度檢測)基本原理是利用粒徑 0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清潔干凈的均勻砂,從一定高度自由下落到試洞內(nèi),按其單位重不變的原理來測量試洞的容積(即用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的集料),并根據(jù)集料的含水量來推算出試樣的實測干密度。

2 灌砂筒的選用及室內(nèi)標(biāo)定

2.1 根據(jù)集料的最大粒徑選用灌砂筒

(1)當(dāng)試樣的最大粒徑小于 15mm、測定層的厚度不超過 150mm時,宜采用Φ100mm的小型灌砂筒測試。

(2)當(dāng)試樣的最大粒徑等于或大于 15mm,但不大于40mm,測定層的厚度不超過 150mm,但不超過 200mm時,應(yīng)用 Φ150mm的大型灌砂筒測試。

(3)如集料的最大粒徑達(dá)到 40～60mm或超過 60mm時,灌砂筒和現(xiàn)場試洞的直徑以 200mm為宜。

工地上普遍應(yīng)用 Φ150mm的灌砂筒,它的測深為150mm,其所測壓實度僅為這 150mm的壓實度。但是現(xiàn)場壓實層厚度往往在 200mm左右,而且一般壓實度在壓實表層都比較高,往下就難以保證,因此在山區(qū)現(xiàn)場含碎石較多的集料應(yīng)采用 Φ200mm的大灌砂筒檢測為宜。

2.2 室內(nèi)量砂標(biāo)定的準(zhǔn)確與否對壓實度的影響

(1)儲砂筒中砂面高度、砂的總重對量砂密度的影響。

《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ051-93)中對筒內(nèi)砂的高度和質(zhì)量都做了明確規(guī)定。筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過 15mm,原因是不同砂面高度的砂,其下落速度不同,因而灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實程度也不同,這就直接影響了量砂的密度。因此,儲砂筒中砂面高度必須嚴(yán)格控制;另外,筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至 1g,每次標(biāo)定及以后的試驗都維持這個質(zhì)量不變。因為標(biāo)定時,只要砂總重相同,即砂的自重一樣,顯然其下落速度也能保持一致,從而提高量砂使用的準(zhǔn)確性。實踐證明,現(xiàn)場測試時,儲砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時保持一致,大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(2)標(biāo)定罐深度對量砂密度的影響。

通過試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)標(biāo)定罐深度每減 1cm,砂密度大約降低 1.2%,可見其深度不同對砂密度影響較大。因此,現(xiàn)場試洞深度應(yīng)盡量與室內(nèi)標(biāo)定罐深度一致。

(3)砂的顆粒級配組成對量砂密度的影響。

不同顆粒粒徑組成的砂,其級配不同,密度也明顯不同,故每次檢測使用時量砂必需采用標(biāo)準(zhǔn)砂(0.30～0.60mm或0.25～0.50mm),而且要保持砂的潔凈干燥。

由上述可見,儲砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等均在一定程度上影響量砂的密度。量砂密度標(biāo)定準(zhǔn)確與否,也將影響路基壓實度的檢測精度。所以,在進(jìn)行路基壓實度檢測之前,標(biāo)定工作不容忽視,必須引起足夠的重視。

3 現(xiàn)場檢測注意事項

(1)現(xiàn)場測試時,儲砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時保持一致。

(2)盡量使用基板,確保試驗精度。

(3)盡量使檢測表面光滑平整。現(xiàn)場測試完后,要檢查灌砂筒底板、基板與地面之間是否有砂子漏出,如有要將其單獨清出,稱其質(zhì)量,計算密度時應(yīng)扣除這部分質(zhì)量。

(4)使用進(jìn)行回收的量砂,下次使用前必需過篩洗凈、烘干,并放置足夠的時間,使其與標(biāo)定時的潔凈、干潮狀況一致。

(5)現(xiàn)場含水量檢測,通過烘干法與酒精法(淹沒集料出現(xiàn)自由液面,燃燒 3次)對比,其結(jié)果不超過 1%,證明是可行的。但要注意的是所用酒精純度必須要達(dá)到 95%,劣質(zhì)酒精不但不能充分燃燒反而會變成水分,影響檢測結(jié)果。

(6)試坑深度應(yīng)盡量等于標(biāo)定時深度,坑壁筆直,上下口直徑相等,避免上大下小或上小下大。

4 選點及檢測頻率

選點是否得當(dāng),直接影響到壓實度的檢測結(jié)果。選點太少,位置不客觀,沒代表性,很難反映實際情況;選點太多,不但沒必要,而且浪費時間,降低工作效率。因此,正確的選點,嚴(yán)格按《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ059-95)附錄A規(guī)定的檢測頻率進(jìn)行檢測,具有很強的實際指導(dǎo)意義。所以,進(jìn)行壓實度檢測時,選點應(yīng)得當(dāng),隨機取點,檢測頻率也要滿足規(guī)范要求。這樣,檢測結(jié)果才能較客觀地反映工程質(zhì)量的實際情況。

5 ρdm對壓實度檢測的影響

壓實度 K=ρd實/ρdm,其中 ρdm為最大干密度,是通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗取得的。若試驗結(jié)果與實際情況偏差太大,必將影響壓實度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。作標(biāo)準(zhǔn)試驗時,施工單位與監(jiān)理單位應(yīng)共同取樣,并應(yīng)盡量取有代表性的集料,作對比試驗。另外,針對山區(qū)高速公路的地質(zhì)情況,對集料最大干密度的獲得除標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗外也可考慮使用表面振動壓實儀法。對于測定無粘性自由排水粗粒土和巨粒土的最大干密度表面振動壓實儀法更接近于現(xiàn)場振動碾壓的實際狀況。通過多種方法的驗證、對比才能保證試驗結(jié)果的可靠性,以免造成不必要的損失。

6 結(jié) 語

灌砂法檢測路基壓實度是施工中最常用的試驗方法之一,此方法看起來簡單,但實際操作時常常不好把握,會引起較大誤差,也是施工單位與監(jiān)理關(guān)注的重點。以上所述只是和廣大同行交流看法,希望各位多提寶貴意見。

[1]孫忠義,王建華.公路工程試驗工程師手冊[M].人民交通出版社,2002.