淺析公路土工擊實(shí)試驗(yàn)之常見問題

摘 要：公路工程的土工室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要是路基強(qiáng)度檢測的常用一種方法，通過對實(shí)際工程檢測中影響其準(zhǔn)確性的諸多因素的綜合分析提出合理化的試驗(yàn)檢測方法，其目的在于在實(shí)際工程中更有利于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

關(guān)鍵詞：公路工程 土工擊實(shí)試驗(yàn) 最優(yōu)含水率 最大干密度 影響因素

中圖分類號:U41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(a)-0000-00

土顆粒之間被水和氣體所占據(jù)的土是一種由固、液、氣三相體所組成的路用建筑材料，因土體的壓實(shí)主要是一個(gè)擠出土中氣體的過程所以固體和液體的壓縮率與氣體相比幾乎可以忽略。土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)主要是指土試樣在固定的壓實(shí)功作用下，土顆粒被動的減小空隙被重新排列緊密目的在于提高土的密實(shí)程度，增加顆粒之間嵌擠形成的咬合力和顆粒表面的摩擦力以及顆粒間的分子引力就能夠使路基土的水穩(wěn)性與路基的強(qiáng)度得到全面的提高。土工室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)就是利用標(biāo)準(zhǔn)方法與標(biāo)準(zhǔn)化的儀器最大限度地模擬施工現(xiàn)場的路基的填筑情況，利用標(biāo)準(zhǔn)化的儀器和測出土體的最優(yōu)含水率與最大干密度以此來指導(dǎo)施工。影響路基工程的成本與質(zhì)量的主要因素是室內(nèi)土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得到的土的最大干密度的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，如果施工前標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)得到的最大干密度的值小于真實(shí)值勢必會降低路基工程的質(zhì)量，如果標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)得到的最大干密度的數(shù)值高于真實(shí)值則會明顯吉大地增加工程成本造成極大的浪費(fèi)。，對如何得到準(zhǔn)確的最大干密度值進(jìn)行深入的試驗(yàn)研究很有必要分析影響土體壓實(shí)的主要因素。應(yīng)保證現(xiàn)行試驗(yàn)檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法及時(shí)更新與國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同步如若不然極易造成所測數(shù)據(jù)與實(shí)際施工發(fā)生嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。

1 土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的重要性

在公路路基工程中需要使用大量的填土填筑路基。為了增加土的密度提高填土的強(qiáng)度減少填土的滲透性與可壓縮性，都必須將填土用壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)到一定的密實(shí)程度方可。填土壓實(shí)質(zhì)量可用壓實(shí)度進(jìn)行判斷。計(jì)算公式：。式中為施工現(xiàn)場填土壓實(shí)時(shí)要求達(dá)到的干密度；為室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)所得到的最大干密度。可見，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得到的最大干密度是評價(jià)土的壓實(shí)度的一個(gè)重要的指標(biāo)。因此，擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確程度將直接影響整個(gè)公路工程造價(jià)和工程質(zhì)量。

土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)就是利用規(guī)范規(guī)定的自由落錘裝置經(jīng)過試驗(yàn)測得土試樣的干密度和含水率之間的曲線關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率的一種試驗(yàn)方法。試驗(yàn)的時(shí)候?qū)⑼煌翀龅耐环N土試樣配制成含水率依次遞減約2%的五個(gè)土樣，其中要求二個(gè)試樣的含水率大于塑限，兩個(gè)土試樣的含水率小于塑限，一個(gè)試樣的土的含水率接近塑限。分別在擊實(shí)筒中以同樣的擊實(shí)功進(jìn)行擊實(shí)，然后測定擊實(shí)后的含水量及干容重。試驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)土試樣的不同含水量的土經(jīng)過擊實(shí)以后其干密度也不同，據(jù)此可繪出關(guān)系曲線，稱為擊實(shí)曲線。曲線上峰值所對應(yīng)的含水率為該種土的最優(yōu)含水率，干密度為該土的最大干密度。

2 影響土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)成果準(zhǔn)確性的主要因素

2.1 不同擊實(shí)功對擊實(shí)性能的影響

對于同一種土試樣如果其擊實(shí)功不同那么它的最大干密度與最優(yōu)含水率也不相同。隨著土左受的擊實(shí)功的不斷增加，擊實(shí)曲線形狀不變但其位置方生變化逐漸向左方上移，會出現(xiàn)室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)最佳含水率減少最大干密度增大。針對工程實(shí)際情況主要采取輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)擊實(shí)試驗(yàn)并根據(jù)工程具體情況選用合適的方法。通常城市道路的慢車道的路基填土均采用輕型擊實(shí)，而高等級公路填土和機(jī)場跑道等一般采用重型擊實(shí)，在試驗(yàn)檢測過程中一定要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)土工試驗(yàn)規(guī)程中的擊數(shù)不能漏擊更不能多擊。

2.2 試驗(yàn)用土的影響

試驗(yàn)時(shí)可以采用風(fēng)干土、天然土、烘干土來做試驗(yàn)，但所得的擊實(shí)試驗(yàn)成果有差異。經(jīng)過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，最大干密度以烘干土最大，風(fēng)干土次之，天然土最小：最優(yōu)含水率以天然土最大，風(fēng)干土次之，烘干土最小。由于烘干使土中的某些膠質(zhì)或有機(jī)質(zhì)被灼燒或分解，致使失去膠粒與水作用的活性，導(dǎo)致影響擊實(shí)試驗(yàn)成果。針對這種情況主要采取的辦法為：為了成分體現(xiàn)施工實(shí)際的土質(zhì)本身的天然特性，黨天然含水率的土樣經(jīng)過碾散，能夠按照輕型和重型的擊實(shí)的要求直接過篩，則選用天然土；如果天然含水率太高無法過篩土樣團(tuán)成一塊，要把土樣鋪開風(fēng)干到能過篩時(shí)再碾散過篩，并測定篩下土樣的含水率，以此為基準(zhǔn)配制含水率依次相差2%的五個(gè)試樣。

2.3 含水量的控制

在土樣制備中，將計(jì)算控制的水量準(zhǔn)確均勻地施加于土樣上是保證擊實(shí)試驗(yàn)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。針對這種情況主要采取的辦法為：稱量10 kg檢定合格的電子天平。先將盤置于天平上去皮；其次把預(yù)先準(zhǔn)備好的2.5 kg土樣倒入盤中，然后用噴霧氣噴水，到天平顯示出需要達(dá)到的濕土重為止。這樣能夠準(zhǔn)確把握加水量。最后將水拌和均勻，裝入塑料袋中密封，放置一晝夜，保證土粒間水能充分轉(zhuǎn)移，達(dá)到含水量與預(yù)估含水量接近，但不能超過36h，否則土樣變質(zhì)，影響擊實(shí)效果。

2.4 擊實(shí)后的余土高度控制

試樣擊實(shí)后總會有部分土柱的高度稱為余土高度這部分土超過筒頂高。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線試驗(yàn)所得的擊實(shí)曲線是指余土高度為零時(shí)的單位體積擊實(shí)功能下土的干密度與含水率的關(guān)系曲線，此關(guān)系曲線是以擊實(shí)筒容積為體積的等單位功能曲線。由于實(shí)際操作中如果余土高度過大土總是存在或多或少的余土高度，則關(guān)系曲線上的干密度就不再是一定功能下的干密度，試驗(yàn)結(jié)果誤差會增大。因此，規(guī)程規(guī)定，余土高度不得超過5 mm。針對這種情況主要采取的辦法為：輕型、重型擊實(shí)筒高度均為115mm，護(hù)筒高度為50 mm，約為擊實(shí)筒高度的一半。若分3層擊實(shí)，加土樣時(shí)，第1層高度加至擊實(shí)筒中部靠上10 mm處，第2層加至與擊實(shí)筒口平齊，第3層加至與護(hù)筒頂平齊，可以保證3層土樣高度基本相等，且完成后土樣高度剛好超過擊實(shí)筒頂，滿足規(guī)范不超過6mm的要求。上述方法便于實(shí)際操作效果很好。

2.5 土的類型和級配對擊實(shí)性能的影響

在相同擊實(shí)功下，土樣黏粒含量、土的級配對擊實(shí)成果也有很大的影響。通過對不同土質(zhì)的擊實(shí)試驗(yàn)成果比較，可以看出：黏性土擊實(shí)曲線形態(tài)相似，干密度都有峰值點(diǎn)出現(xiàn)。在相同擊實(shí)功下，塑性指數(shù)越大黏粒含量越大，顆粒越細(xì)，最大干密度越小擊實(shí)越困難最優(yōu)含水率越大。這是因?yàn)殡S著土中黏粒的增大，土中水為結(jié)合水，在瞬間動荷載的作用下，因而不易擊實(shí)土體不易排水，隨著顆粒的增大，土的塑性降低，土顆粒間的水膜聯(lián)結(jié)較弱，容易擊實(shí)。土的顆粒級配對土的擊實(shí)性影響很大，級配良好和粗粒含量越大的土擊實(shí)性越好，其最大干密度越大，級配不良的土其擊實(shí)效果往往不佳。

3 結(jié)語

在土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性是非常重要的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得出的最優(yōu)含水率和最大干密度的真實(shí)性和準(zhǔn)確性直接關(guān)系到路基工程的質(zhì)量和成本，必須引起廣大公路工程施工技術(shù)人員的高度重視。因此，只有深入學(xué)習(xí)和理解相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，才能使試驗(yàn)檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確無誤從而更好地指導(dǎo)公路施工。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉榮.高速公路土工標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)淺析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2010(1):106-109.