灌砂法检测路基压实度的探讨

灌砂法检测路基压实度 的探讨

惠飞飞

中铁七局西安公司 陕西省西安市 710032

摘要：随着我国高速铁路建设的快速发展，铁路路基工程施工质量要求越来越高，路基施工质量最关键控制指标是压实度，检测压实度最基本、最常用的方法是灌砂法。故本文就灌砂法在路基压实度检测过程中的影响因素进行分析和总结，探讨其解决措施。

关键词：灌砂法 检测 路基压实度 探讨

1、前言

压实度是铁路路基工程施工质量控制的重要指标，只有对路基结构层充分压实，才能保证路基强度、刚度及稳定度，延长路基的使用寿命，确保路基结构的安全性。

2、路基压实度常用的检测方法及适用范围

路基压实度常用的检测方法包括：环刀法、核子密度仪法以及灌砂法。

2.1环刀法是将土样在不受扰动的条件下用标准体积的环刀取出，称取试验质量，再通过烘干法测定含水率，即可计算出该土样的干密度。适用于测定细粒土及龄期不超过2d的无机结合料稳定细粒土的压实度检测，对于含有粗粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

2.2核子密度仪法是利用放射性元素测量土基、基层材料或路面材料的密度和含水量，具有方便、快捷的优点，但易受测试层及多种环境因素的影响，测试值波动性较大，并且在测试过程中放射性物质的辐射对人体有极大的危害，因此该方法只适用于施工现场的快速评定，不宜用作仲裁试验或验收评定的依据。

2.3灌砂法是通过在检测地点凿取试样后形成一个规则的试洞，然后用灌砂筒在试洞上灌入标准砂，计算出试洞内的标准砂质量，从而得出试洞的体积，并以此计算出该点土样的干密度。该方法适用于测试细粒土、粗粒土以及基层、底基层、砂石路面及路基结构的压实度，因此是现场路基压实度检测最常用、最基本的方法，也是标准方法。

3、灌砂法的基本原理及试验步骤

3.1灌砂法的基本原理

利用粒径0.3～0.6mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的试样），并根据试样的含水量来推算出试样的实测干密度。

计算公式：压实度=试样干密度/最大干密度*100%

3.2灌砂法的试验步骤

3.2.1标定圆锥体内量砂的质量和标定罐的体积，计算量砂的密度。

3.2.2在试验地点凿洞并将洞内全部凿松材料取出，称取试样质量。

3.2.3在全部材料中取有代表性的样品测定含水率。

3.2.4将灌砂筒放在试洞上，灌砂筒内装有一定质量的量砂，打开开关直到量砂不再往下流时，关闭开关，称取灌砂筒内剩余量砂质量。

3.2.5计算填满试洞消耗量砂的质量，得出试洞的体积，以此计算试样的湿密度、干密度，从而求得压实度。

4、影响灌砂法检测压实度的因素及解决措施

4.1量砂密度的影响及解决措施

标定量砂密度主要是标定下部圆锥体砂重和标定罐的体积，从而准确的计算出量砂的密度，作为以后的定值使用。

4.1.1标定下部圆锥体砂重时，控制储砂筒内砂面距筒顶的高度及其质量不变。因为装入不同高度的砂，由于其下落速度不同，注入标定罐内砂的密实程度不同，将导致量砂的密度不同。控制流出砂的体积尽可能的与标定罐的容积相当，保证储砂筒内剩余砂的质量尽可能相同。经过多次试验，可以采用相同流出时间来控制流出砂的质量，使储砂筒剩余砂质量一致，保证量砂密度的准确。

4.1.2标定标定罐体积时，尽量使用同温度的水，同时注水时不能留有气泡存在，因为不同温度水的密度不同，对体积的标定会有一定的影响。有气泡存在对质量有影响，从而体积也就不准确。因此，在对体积进行标定时，一定要认真、仔细，防止不正确的操作导致体积的不准确，从而影响量砂的密度。

4.1.3量砂应尽量采用0.3～0.6mm标准砂，且要保持量砂的清洁干燥，确保量砂密度的稳定性。

4.2现场检测的影响因素及解决措施

4.2.1正确选取试坑的位置

测试点表面要平整，检测点表面粗糙度较大时，消耗量砂的质量增大，从而使试洞的体积增大，导致密度减小，压实度减小。因此，在检测时，地表面要处理平整，当无法满足时，应先放上基板测试一次粗糙面消耗的量砂，在进行试验。由于路基工程的特殊性，一般路基中间部位的压实度较高而两侧接近路缘处压实度较低，因此检测时应随机选取具有代表性的点位，并严格按规定的检测频率进行，这样才能够准确、客观地反映路基的实际情况。

4.2.2严格控制试坑深度及形状

按规范要求，试坑的深度应等于测试层的厚度，并不得有下层材料混入。一般情况下，每压实层厚度约为20cm，其试坑深度也应为20cm。现场检测时，由于挖坑比较慢，其深度经常达不到要求。对每一压实层，压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形，越向下的部位其压实度越小。若试坑的深度不够，将导致测得的压实度值偏大。因此，在现场凿试坑时，尽量使试坑的直径与灌砂筒的直径一致，深度等于测试层的厚度，控制在20cm左右，才能够准确地反映该测定层的压实度。试坑的形状应该是圆柱体，但在检测过程中往往会将坑挖成锥体形状，尤其是在接近试坑底部的位置。而对每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小，这样取出底部松散部位的试样相对较少，测得的压实度值将会偏大。

4.2.3准确掌握灌砂时间

量砂自由落到试坑是由中心向边缘扩散的，我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况，如果提前结束灌砂，灌入的标准砂质量将偏少，从而导致测得的压实度值偏大。因此，我们观察储砂筒中的量砂不在流动时，需要再等十几秒钟再关闭开关，停止灌砂，确保试坑中量砂质量的准确。

4.2.4准确称取试坑试样质量

在凿洞过程中，应及时将凿松的试样取出并立即装入塑料袋中，不应使凿出的材料丢失，更不能随便将另外的试样加到试坑内的试样中去，以免影响挖出试样的质量，从而影响压实度。

4.2.5准确测试试样含水率

在选取含水率试样时，若选取较干燥或颗粒较多部分的试样，则含水量偏低，相同湿密度的干密度偏大，从而导致测得的压实度偏大。因此，测含水率时首先将挖出的全部试样搅拌均匀，再按照规定的取样数量和方法从中取有代表性的试样，进行含水率测试。

5.结束语

灌砂法是路基压实度检测中最经济、最常用的试验方法，检测数值准确、操作可控、结果具有代表性，广泛应用于公路、铁路、市政等路基压实度检测。本文通过对灌砂法影响准确性各个因素的分析，提出了减少各个因素影响的措施，提高了压实度检测结果的准确性，对加强路基压实度监控起到了指导作用。

参考文献:

[1]《铁路工程土工试验规程》，中国铁道出版社出版。

[2]《土工试验方法标准》GB/T 50123-2019，中国计划出版社出版。

[3]《公路路基路面现场测试规程》JTG 3450-2019，人民交通出版社股份有限公司出版。