公路路基壓實度現場檢測方法實踐

怡小會

（甘肅新科建工監理咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

天然砂礫是我國西北地區常用的填筑路基的材料。通過天然砂礫路基進行室內試驗，可以為現場施工與質量控制提供一定依據，但是僅依靠室內試驗不能確定其具體的施工工藝與參數特征。盡管國內已有一定的施工經驗可供參考，但不同土類之間的差異性較大，數據也缺少一定的可比性。因此，本文以表面沉降控制、灌砂法等來確定天然砂礫填筑公路路基的最佳施工工藝，為后續工程提供一定的試驗參考，提升路基壓實度檢測的精準性。

1 影響公路路基壓實度的主要因素

1.1 基層含水量

在對公路路基進行壓實過程中，主要是通過對路面碾壓所產生的黏結力和內阻力促使其產生相對位移，以此來提升結構黏結力的作用。隨著土層壓實度的提升，土層材料的黏結力也會不斷增長[1]。當土層含水量增大時，會給予土層顆粒一種潤滑的作用，降低土層內部的阻力，促使材料之間的間隙不斷增大，從而減少整個路基結構的壓實度。

1.2 壓實厚度

壓實條件相同，土層壓實度一般會隨著深度變化呈現遞減趨勢，壓實度最高的部分，一般都在土層5cm 深處。至于壓實厚度，一般較為固定，控制在20cm 以內。這個厚度受夯實設備影響，如果利用12～15T 的壓路機進行實際操作，厚度應控制在25cm以內；如果選擇夯機器作為碾壓設備，厚度應控制在50cm以內，進而保障整個土層的實際壓實情況，提升路基的壓實效果。

2 工程試驗目的與內容

2.1 試驗目的

分析天然砂礫中的各項指標對于使用該材料所建設路基的影響，合理確定現場路基壓實的詳細工藝。

2.2 試驗內容

（1）試驗段的填筑。以分層填筑的方式進行試驗段的填筑作業，且根據實際施工狀況，本文主要對三層填筑的過程與工藝進行研究。

（2）在現場試驗中，主要檢測的內容包括路基的壓實度及高程數值等。在高程測量期間，需要在已經碾壓平整的層面布置測量點位，縱向間距為10m，橫向間距為20m。其中檢測點要以每2000m2不少于16個為基礎，如果實際檢測段的面積不足200m2，最少也需要布置4 個檢測點。隨后將檢測點周邊的環境利用石灰進行標記，并利用邊長為5cm的方形鋼板進行區域定位處理[2]。在壓實度檢測試驗中，對應高程觀測點位，采取灌砂法實施具體的檢測。

3 試驗路段的實施

3.1 主要技術參數

試驗路段的主要參數如表1所示。

表1 試驗路段主要參數

3.2 對試驗段路基填料的要求

目前使用的天然砂礫石屬于沒有黏結效果的顆粒材料，在自身顆粒的嵌擠和壓實下具有一定的強度。因此在檢測砂礫石的原材料過程中，材料的級配是其主要檢測內容。一般所使用的砂礫石最大粒徑需要小于60mm，如果粒徑超出該范圍，其結構密實度會降低，孔隙數量和分布范圍也會隨之增加。所以在填料過程中，應當剔除一些粒徑過大的砂礫石。因此本試驗決定將過網篩設置在車廂的頂部，并且在路基攤鋪期間以人工方式剔除粒徑較大填料。

3.3 選擇合適的壓實機具

在進行路基壓實施工中，工作人員可選擇多種不同的機械進行施工，但是在進行機械種類選擇過程中需要嚴格按照施工需求進行，進而才能確保施工質量達標。就天然砂礫石來說，其本身黏結度不高，要想取得理想的壓實效果，需要對其施加更大的壓實功。這樣結合壓實機理可以分析出，壓實期間最佳的機械選擇為振動碾壓機。

根據本次試驗路段的砂礫石材料檢驗與分析結果，其粒徑為10～40mm，因此根據實際施工要求與現狀，本次選擇22T廈工XG6224M振動壓路機。

4 天然砂礫路基壓實度檢測方法與結果分析

4.1 表面沉降控制法

表面沉降控制法是以路基在碾壓過程中所產生的塑性變形情況為主，檢測其具體的碾壓質量。一般建筑施工場地的高程會利用水準儀測量，隨后根據碾壓前和碾壓后的高程差來判斷實際碾壓的質量。該方法在實際工程操作中十分簡單，且檢測結果精確。

4.1.1 理論原理

碾壓路基時，工作人員在確定路基密度時需要以施工填料實際重量和填料體積為基礎計算，但是由于在攤鋪填料時其質量一定，因此計算其變化的密度，只需要對其體積變化的情況進行測量即可。本試驗先假定在碾壓的前后，壓實層面的面積不變，這樣在碾壓n遍后，其實際基層壓實層沉降率為εn，密度為ρn，并忽略已經完成碾壓的層次發生的沉降，那么其具體的密度應當以下式進行計算：

式中：M——碾壓層中填料的總質量；

A——攤鋪后，碾壓層的面積；

Hn——攤鋪后，碾壓n邊的填料厚度；

H——攤鋪后，碾壓層的初始厚度；

ρ0——攤鋪后，碾壓層填料的初始密度。

分析式（1），如果ρ0已知，那么對碾壓n遍之后的密度ρn進行計算時，只需要求得碾壓層的沉降率。因此，假設碾壓前后，壓實層的密度增加率為Γn，則其可按下式計算：

由此可以分析出，土石路基的密度增加率與沉降率在碾壓n遍之后還是保持一致，并且路基的密度增加率會隨著路基沉降率的增加而增加。

假設碾壓結束之后，其密度為ρe，完成碾壓之后的沉降率為εe，那么則有：

4.1.2 檢測方案

在已經碾壓整平的層面上布置監測點，保持其橫向間距為20m，縱向間距為10m，避免布置在大粒徑石料上，在周圍利用石灰標示，定位采用邊長為5cm 的方形鋼板。

4.1.3 檢測結果分析

壓實試驗段壓實分級沉降量檢測結果如表2所示。

表2 壓實試驗段壓實分級沉降量

分析表2可以發現，隨著碾壓次數的增加，路基不同觀測點上的分級沉降量也呈現出了逐漸降低的現象，且其中的累計沉降量卻出現了逐漸增加的現象。但是當對路基進行第5 次碾壓后累計沉降量開始增加逐漸加快，隨后趨于平緩。

4.2 灌砂法

作為路基壓實質量的檢測基準方法，灌砂法和其他方法相比而言，其能夠保障路基壓實質量的同時，也可找尋其與其他檢測方法之間的聯系。

4.2.1 檢測步驟

（1）根據表面沉降控制法選定觀測點，附近再選擇一塊平坦的表面，尺寸約為40cm×40cm。在基板中間圓孔上放置盛有量砂（質量為m1）的灌砂筒，此時打開開關，使砂流入到基板的中孔內，直到不再下流時關閉開關。將灌砂筒取下之后對內部砂質量進行稱取，記為m2。

（2）沿著基板鑿取直徑為200mm的孔洞，將所有開挖土體全部拿出，放到已知質量的袋子內密封。稱取此塑料袋的全部試樣質量，減去袋子的質量，記為m3。

（3）將全部材料中具備代表性的2g樣品放入到烤箱內干燥，隨后測定其含水率。

（4）將灌砂筒放在基于試洞上的基板中間，放砂，直到要求的m4，隨后將灌砂筒的下口對準基板的試洞與中孔，打開灌砂筒的開關，保障砂能流入試坑，直到灌砂筒的砂不再下流時，關閉開關，稱量筒內剩余砂的質量，記為m5。

（5）結果計算。在試洞被填滿之后，其所需要的量砂質量為：

試驗段土的濕密度為：

式中：ρx——量砂的密度。

試驗段土的干密度為：

式中：w——土的含水率。

4.2.2 結果分析

試驗段路基壓實度檢測結果如表3所示。

表3 試驗路基壓實度檢測結果

結合本次試驗分析可知，壓實度會隨著松鋪厚度的增加而減小，且壓實度存在偏大現象。

5 結束語

綜上所述，路基質量是影響整個公路工程施工質量的一個關鍵環節。基層含水量和壓實厚度是影響公路路基壓實度的主要因素。為了合理確定現場路基壓實的詳細工藝，以灌砂法和表面沉降控制法對公路路基壓實度進行現場檢測。本次試驗證實，該工程現場路基壓實度會隨著松鋪厚度的增加而減小，且壓實度存在偏大現象。