灌砂法在路基壓實度試驗檢測中的應(yīng)用思考

滕耀兵

（四川縱連橫建設(shè)工程檢測有限公司）

影響路基壓實度的因素有很多，比如施工組織設(shè)計不合理，碾壓遍數(shù)不足，松鋪厚度過大，填料級配不良，存在離析及超粒徑現(xiàn)象，尤其是砂礫土應(yīng)特別注意，含水量未達(dá)到最佳含水量范圍，含水量過高或過低都不能使路基填料達(dá)到最佳壓實狀態(tài)。除了對路基填料原材質(zhì)量控制和施工工藝控制外，壓實度檢測人員對檢測原理理解是否全面，操作是否規(guī)范，選點是否合理等因素也會對壓實度檢測數(shù)據(jù)造成影響。路基作為道路的重要組成部分，其施工質(zhì)量的好壞直接影響上承層的整體穩(wěn)定性、使用壽命和使用功能。路基壓實度不足，后期沉降將導(dǎo)致路面局部沉降或開裂，涵背、橋臺臺背回填沉降，導(dǎo)致橋頭跳車，影響行車舒適性，嚴(yán)重者造成大面積臺背沉降必須進(jìn)行返工處理，造成施工成本增加及工期延誤。由此可見，施工過程中重視質(zhì)量，做好路基壓實度檢測，試驗檢測人員與現(xiàn)場施工技術(shù)人員及時進(jìn)行信息反饋，調(diào)整施工碾壓遍數(shù)，保障路基質(zhì)量。

1 檢測路基壓實度灌砂法的原理

灌砂法是利用一定粒級的顆粒均勻的量砂，從一定高度下落至試洞內(nèi)，按其密度可事先求得且不變，通過現(xiàn)場稱量計算出試洞中量砂的質(zhì)量后，進(jìn)而求出試坑的體積，可以計算出試坑中試樣的濕密度，扣除含水率后求得最終的干密度值，與事先從施工現(xiàn)場取回的相同料源的路基填料在室內(nèi)所做擊實試驗求得的最大干密度相比較，就可以求出該點的壓實度。路基填料應(yīng)及時取樣做最大干密度和最佳含水率試驗，取樣應(yīng)分層取并具有代表性，能代表施工段落所鋪筑的路基材料，不同施工段落采用對應(yīng)的室內(nèi)最大干密度進(jìn)行壓實度計算，不同料源的路基填料應(yīng)分層分段填筑不得混填，當(dāng)料源發(fā)生改變時需重新取樣試驗，否則造成現(xiàn)場檢測時測得的壓實度不準(zhǔn)，失去了作為施工質(zhì)量檢驗和指導(dǎo)施工的意義。

2 量砂的選擇

2019 年新版的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG 3450-2019)中對量砂粒徑的規(guī)定依舊是0.3mm-0.6mm 之間清潔干燥的顆粒，與《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40-2007)中要求的粒徑0.25mm-0.5mm 的量砂范圍大同小異。砂的顆粒組成對試驗的重復(fù)性有影響，量砂在使用前須放置一段時間使其與周圍的環(huán)境的濕度達(dá)到平衡，進(jìn)而保持量砂松方密度的穩(wěn)定。現(xiàn)場實際檢測的過程中，需準(zhǔn)備充足的量砂，其次是試洞中的量砂是需要回收利用的，在回收過程中應(yīng)注意不要引入雜質(zhì)，可在壓實度檢測時攜帶0.3mm 和0.6mm 的集料篩，需要回收量砂時，將量砂重新過篩后再放回盛砂容器中，可以有效避免雜質(zhì)的混入。值得注意的是，盡管采取上述措施可以減少雜質(zhì)的混入，但量砂使用一段時間后須重新標(biāo)定其松方密度。對于被水浸濕的量砂不能直接裝回盛砂容器中，而應(yīng)單獨收集烘干后放置一段時間后再用。

3 標(biāo)定量砂松方密度

向儲砂筒中裝入量砂至距筒頂距離為15mm±5mm，一般將滿足此高度要求的量砂質(zhì)量微調(diào)為一個便于記憶的數(shù)值，方便稱量。將裝好量砂的灌砂筒輕輕平穩(wěn)地放在對應(yīng)的標(biāo)定罐上并對齊，打開開關(guān)，可用鋼直尺靠近灌砂筒內(nèi)側(cè)，隨砂面下移而往下移動，當(dāng)砂面下移距離大致等于標(biāo)定罐深度時，關(guān)閉開關(guān)，此時量砂填滿的體積就大致等于標(biāo)定罐的體積，取下灌砂筒放在玻璃板上，但不要晃動筒壁，再次打開開關(guān)，直至筒內(nèi)的砂停止流動后，關(guān)上開關(guān)，取走灌砂筒，此時玻璃板上的量砂質(zhì)量就是填滿灌砂筒下部錐體的質(zhì)量。

在進(jìn)行標(biāo)定罐體積標(biāo)定時，新版的測試規(guī)程對水的溫度范圍作了要求，使用儀器中還增加了溫度計，步驟更加詳細(xì)明確。

標(biāo)定罐的深度應(yīng)與現(xiàn)場試洞深度一致，深度不同對量砂密度會有影響，量砂密度的準(zhǔn)確性也會影響壓實度的檢測，重視量砂密度測試很有必要。每次檢測時向灌砂筒中裝入量砂的質(zhì)量和距筒口的距離都必須與標(biāo)定時的一致，這樣大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。如果檢測中途變換了量砂或摻入了其它量砂，應(yīng)重新標(biāo)定量砂密度和灌砂筒下部錐體內(nèi)量砂質(zhì)量。

4 現(xiàn)場試驗檢測

外業(yè)試驗檢測前，需提前準(zhǔn)備檢測器具，應(yīng)根據(jù)檢測地點，施工段落長度，填料粒徑，壓實層厚度等因素以及結(jié)合路基施工規(guī)范，選擇適合尺寸的灌砂筒，對于涵背、橋臺臺背壓實度檢測時選用小直徑的灌砂筒，如直徑150mm 的灌砂筒。而對于填料粒徑或?qū)雍褫^大的路基應(yīng)選用更大尺寸的灌砂筒，新版的現(xiàn)場測試規(guī)程對灌砂筒類型的選擇、適用的填料最大粒徑和測試層厚都進(jìn)行了明確的規(guī)定。

現(xiàn)場壓實度測點的選擇應(yīng)具有代表性，一般選用隨機(jī)取樣的方法選取，依據(jù)路基施工規(guī)范中檢測頻率為每1000m2不少于2 點和《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)中對土方路基壓實度要求為每200m 每壓實層測2 處的要求，一般選取最嚴(yán)格的要求進(jìn)行檢測頻率和點數(shù)的制定，這樣檢測結(jié)果既能滿足規(guī)范要求，又能較客觀的反映工程質(zhì)量的實際情況。

到達(dá)現(xiàn)場后，根據(jù)事先確定的隨機(jī)檢測點位，用卷尺根據(jù)隨機(jī)表上的橫向偏位確定測點的具體位置。清除測點表面的松散土粒，若表面不平整，應(yīng)放上基板后先測試該點處填滿灌砂筒下部錐體及基板和粗糙表面間砂的合計質(zhì)量后，再進(jìn)行試坑開挖。

試坑開挖應(yīng)沿著基板內(nèi)邊緣垂直向下，深度達(dá)到壓實層厚度但不得混入下層填料。試坑周邊應(yīng)修整豎直，上下孔徑一致，對細(xì)粒土較容易達(dá)到，就每一壓實層而言，越往下壓實度越小，若試坑孔洞上大下小，則測出的壓實度會偏大，反之偏小。對砂礫土路基，試坑開挖過程中若出現(xiàn)坑壁存在局部突出的超粒徑礫石時，不宜將其強(qiáng)行取出，也不能強(qiáng)行將其鑿碎，否則會使周邊土體松動，造成體積測量不準(zhǔn)。在以往的施工壓實度試驗檢測過程中，超粒徑現(xiàn)象時常發(fā)生，出現(xiàn)超粒徑時，往往參照《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40-2007)通過對室內(nèi)最大干密度進(jìn)行超粒徑修正的方式來計算該點的壓實度，但新版的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG 3450-2019)中，不建議依據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40-2007)對超粒徑顆粒進(jìn)行修正，而是采用重新做擊實試驗或壓實度修正系數(shù)的方式進(jìn)行校正，如果挖坑過程中發(fā)現(xiàn)超出規(guī)范規(guī)定粒徑10%的填料時，一般另選點重做。

從試坑中取出的填料應(yīng)及時裝入稱量盒或塑料袋中蓋好封嚴(yán)，尤其是天氣炎熱或多風(fēng)季節(jié)，取出的土樣應(yīng)放置在陰涼處減少水分蒸發(fā)損失，路基表面經(jīng)過風(fēng)吹日曬，含水率偏低，故將試坑內(nèi)的土樣全部取出后應(yīng)拌合均勻，取出有代表性的試樣進(jìn)行含水率的測定，對于粗粒土應(yīng)將全部試樣進(jìn)行含水率測定。施工現(xiàn)場往往采用酒精燃燒法對土樣進(jìn)行含水率的快速測定，燃燒時應(yīng)將土樣充分燃燒干，待水分揮發(fā)后再稱量，因該方法會將土中的有機(jī)質(zhì)燃燒掉，故在使用時應(yīng)注意其適用性和對含水率測定的影響。含水率的大小直接影響壓實度的檢測結(jié)果，也是壓實度檢測中的關(guān)鍵步驟之一。

5 結(jié)束語

強(qiáng)國富民公路先行，公路建設(shè)是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，其工程質(zhì)量對結(jié)構(gòu)安全性與可靠性有著最為直接的影響。現(xiàn)代工程建設(shè)，逐漸趨于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、現(xiàn)代化。灌砂法因其原理簡單，作為路基壓實度檢測最為常用的方法之一，在長期的施工檢測中不斷吸收成熟的經(jīng)驗，不斷改進(jìn)完善而沿用至今，是檢測路基壓實度的重要方法之一。然而隨著施工機(jī)械化的推進(jìn)，灌砂法壓實度檢測費時費工的缺點也顯露出來，檢測效率跟不上施工進(jìn)度，急需研究更加高效的檢測方法來提高壓實度檢測效率，比如建立彎沉與壓實度之間的關(guān)系，回彈模量與壓實度之間的關(guān)系等等方式來提高壓實度檢測效率。相信隨著科技的發(fā)展，在未來將會有更多樣化的、高效的檢測手段應(yīng)用到工程檢測之中。