路基灌砂法压实度检测浅析

路基灌砂法压实度检测浅析

李玫丽

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摘要：。我国目前路基最长的是山路的路基，山路地区自然条件对路基的影响最大，并且施工过程中也最困难，为了保证施工的质量，就要对路基的施工过程进行严格控制，对于路基填料要严格，选择路基原材料时候要根据要求选择质量好的，对于检测我们更要重视，加强检测力度，严格的控制路基的压实度。在压实度方面，还要重视土方的距离压实度，它主要受到的是填料颗粒的配比情况及其含水量，当然也不免受到自然环境和人为环境的影响。本文从路基压实度检测的角度浅析路基工程施工质量控制要点。

关键词：路基施工；压实度检测

1、前言

路基工程质量的好坏，压实度是最重要的内在指标之一，只有对路基进行充分压实，才能保证路基的强度、整体稳定性，并保证和延长公路的使用寿命。路基现场压实度检测主要检测方法有灌砂法、环刀法、核子法、水袋法等检测方法。根据施工实际情况主要运用灌砂法进行路基压实度检测。由于灌砂法其操作过程繁琐，数据和操作过程受人为因素影响大，所以实际使用中如不按照规范要求实施也存在一些问题，在靠检测数据来评定路基压实的质量时，往往会出现误判，对工程质量缺乏有效的动态控制和指导，无法完全贯彻“靠数据说话”的原则。如何规范灌砂法试验的操作程序，减少和消除人为因素对灌砂法试验的影响，是摆在试验检测人员和质量管理人员面前的一件大事，也是确保路基压实质量的重要环节和内容。现结合多年的施工经验，谈一些粗浅的认识和体会。

2、灌砂法基本原理

灌砂法（标准方法，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测）基本原理是利用粒径0.30～0.60mm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集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。

3、灌砂筒的选用及室内标定

3.1根据集料的最大粒径选用灌砂筒

（1）当试样的最大粒径小于13.2mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。

（2）当试样的最大粒径等于或大于13.2mm，但不大于31.5mm,测定层的厚度不超过200mm，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

工地上普遍应用φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm,其所测压实度仅为这150mm的压实度。但是现场压实层厚度往往在200mm左右，而且一般压实度在压实表层都比较高，往下就难以保证。

3.2室内量砂标定的准确与否对压实度的影响

3.2.1储砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响

《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）中对筒内砂的高度和质量都做了明确规定。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，原因是不同砂面高度的砂，其下落速度不同，因而灌进标定罐内砂的密实程度也不同，这就直接影响了量砂的密度。因此，储砂筒中砂面高度必须严格控制；另外，筒内砂的质量准确至1g。每次标定及以后的试验都维持这个质量不变。因为标定时，只要砂总重相同,即砂的自重一样，显然其下落速度也能保持一致，从而提高量砂使用的准确性。实践证明，现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致，大大提高了检测数据的准确性。

3.2.2标定罐深度对量砂密度的影响

通过试验结果发现标定罐深度每减1cm，砂密度大约降低1.2%。可见其深度不同对砂密度影响较大。因此，现场试洞深度应尽量与室内标定罐深度一致。

3.2.3砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响

不同颗粒粒径组成的砂，其级配不同，密度也明显不同，故每次检测使用时量砂必需采用标准砂（0.30～0.60mm），而且要保持砂的洁净干燥。

由上述可见，储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等均在一定程度上影响量砂的密度。量砂密度标定准确与否，也将影响路基压实度的检测精度。所以，在进行路基压实度检测之前，标定工作不容忽视，必须引起足够的重视。

4、灌砂法检测评定路基压实度时常见的问题

4.1压实度K=ρd实/ρdm,其中ρdm为最大干密度,是通过室内标准击实试验取得的。击实试验方法选取不当路基压实度是指压实后土的干密度与该种土的最大干密度的比值，实际上它是以土的最大干密度为基准的相对值，是土在压实后达到接近最大干密度的程度。确定最大干密度的方法有两种，一种是轻型击实试验方法，另一种是重型击实试验方法。两种击实试验方法的差异主要是击实功能的差别，重型击实试验方法的单位击实功比轻型击实试验方法要提高4.5倍，这样对同样的土质来讲，采用重型击实试验方法时其最大干密度提高（经试验一般可提高6%~20%）。《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）中明确规定，路基压实度以重型击实试验方法为准。但有的单位却任然使用轻型击实试验方法，这样将导致计算得到的压实度值偏大。

4.2最大干密度没有代表性，不同的土类其最大干密度差别很大，因此严格按规范、规程中相关规定来确定不同土类、不同路基深度范围内的土的最大干密度。不能为了图省事，仅用一个最大干密度值，当土类发生变化时也不去重新做击实试验来确定该类土的最大干密度，而是仍旧采用原来的试验值，这样所选取的最大干密度没有代表性，从而使计算得到的压实度不能真正反映实际压实质量。

4.3试验检测方法不规范，有些试验人员未严格按《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008)中相关的规定来操作，在罐砂筒的标定、试坑位置的选择、试坑深度的挖取、罐砂时间的掌握、含水量的测定等方面都存在一些问题，从而使试验结果准确性不高、可代表性不强。

4.4故意漏检而编造自检报告，按照《公路工程施工监理规范》的要求，施工单位在完成每一压实层后应该首先自检，自检频率按照技术规范的规定进行全频率抽样试验。依据《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006)中的规定：施工过程中，每一压实层均应检验压实度，检测频率为每1000m2至少检验2点，不足1000m2时检验2点，必要时可根据需要增加检验点。灌砂法检测每点需要操作时间约为15min(挖坑的必须为熟练工），如果以路基宽度为24m的高速公路为例，即使每天只报检0.5Km，每天的报检面积为12000m2，需要检测点数为24点，需要时间约为6h（如果只有一个挖坑工人的情况下）。仅仅自检的现场操作就需要如此漫长的时间，这是施工现场很难接受的。所以，不能为了抢进度而将某些层次故意漏检，而是靠编造数据来蒙混过关。

4.5编造虚假报验路段。有时在报检单上填注的施工路段、层次是未来的施工部位，还没有付诸实施。而施工现场引导试验监理工程师所检测的部位却是不久前已经检测合格的改路段的前一层。由于该路段的报检单上的虚拟路段和层次就可以不经检测而直接进行下一道工序。

5、试验检测中应注意的事项

5.1做好检测准备工作首先认真检查试验设备，落实试验人员。

按照工地建立的自检系统，落实相应称职的自检人员，检查仪器设备数量、性能是否符合要求。灌砂法所需要的仪器设备简单，主要设备是罐砂筒和烘箱。现场含水量检测，通过烘干法与酒精法（淹没集料出现自由液面，燃烧三次）对比，其结果不超过1％，证明是可行的。因酒精法种测含水量会由于将土壤中的有机质燃烧掉而产生误差。但要注意的是所用酒精纯度必须要达到95％，劣质酒精不但不能充分燃烧反而会变成水份，影响检测结果。标定罐砂筒只要是标定标准砂的密度和锥体砂重，这两个数值将做为以后的定值使用，因此标定工作必须认真规范，标定时监理要进行旁站。

5.2认真做好现场自检工作。

现场自检阶段是有效控制路基压实度的关键阶段，所以试验人员应认真执行规范要求，谨慎对待每一细节。这个阶段如工作不细，会出现诸多问题，必须引起高度重视。应注意以下七个方面：

5.2.1试坑的位置。

检测点的位置很重要，必须注重对薄弱点的检测。由于工程结构的特殊性，一般路基中间部位的压实度高，而两侧接近路缘处压实度较低。另外，施工通道交叉处、涵台背等处也是重点自检区。千里之堤毁于蚁穴，任何一个薄弱点都可能造成整个工程质量隐患，所以加强薄弱点的自检是非常必要的。如果轻视薄弱点的检测，势必会造成返工和经济损失。

5.2.2试坑的深度。

按照《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008)中要求，试坑的深度应该等于测定层的厚度，但不得有下层材料混入。一般情况下每压实层厚度约为20cm，所以试坑深度也应该是20cm。由于现场操作时，挖坑这道工序往往由工地务工人员完成，其挖坑深度经常达不到要求。压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形，所以就每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小。因此，试坑的深度不够，将导致测得的压实度偏大。

5.2.3试坑的形状。

试坑的形状应该是空的圆柱体，但实际操作中会出现锅底的形状，尤其是接近试坑底部的位置。由于越往下的部位其压实度越小，所以这样形状的试坑将导致较松散部位的土取出的相对较少，导致测得的压实度值偏大。

5.2.4罐砂的时间。

正确的做法是观察边缘处标准砂不再流动后还需要等十几秒钟再停止罐砂。因为我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况，更因为砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的，如果提前结束罐砂，势必导致灌入的标准砂量偏少，从而导致测得压实度值偏大。

5.2.5尽量使检测表面光滑平整。

现场测试完后，要检查灌砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出，如有要将其单独清出，称其质量，计算密度时应扣除这部分质量。

5.2.6含水量的选取。

路基施工规范要求现场施工土的含水量应该在该土的最佳含水量的±2%，路基施工基本都是在炎热的夏天进行的，烈日使得新铺筑的路基表面含水量偏低，所以在选取含水量时，应将试坑内取出的土壤迅速均匀搅拌，然后再取含水量，严禁选取较干燥的部分或选取时间较长，也可在挖坑时及时将挖出的土放到密封的容器或者塑料袋里面。如果发生了这两种情况，会导致含水量偏低，在相同湿密度的前提下干密度偏大，使得测出的压实度值偏大。

5.2.7使用进行回收的量砂。

下次使用前必需过筛洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与标定时的洁净、干潮状况一致。

5.2.8其它特殊情况的处理。

在土方路基的压实度检测试验中所能碰到的特殊情况很少，相对常见一些的是在试坑中挖出了诸如石头等于土壤密度相差悬殊的物质。实践证明这样处理较为妥当，即不将其计入土重，罐砂前先将它放入坑中，然后继续进行后面的操作。如此，就可以解决这个问题了。

5.3树立质量意识和责任感，严禁作弊和造假。

自检时施工质量控制中最重要的环节，是一个动态控制过程，也是将质量问题消灭在形成的过程之中的阶段。而工程质量的好坏是由人的工作质量决定的，要管好工程质量，首先必须管好人的工作质量。因此，检测人员要树立质量意识和责任感，严禁作弊和造假，按客观规律办事，实事求是，保证试验数据准确，坚持用数据说话，真正做到对工程质量的动态控制和指导。

6、现场施工中应注意的事项

6.1路基填土的选择

路基填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限WL>50%、塑性指数IP>26的土,一般不宜作为路基填土在路基施工中,如果土质不良,即使松铺厚度适中,碾压合乎规范,仍然很难达到压实度标准。所以,路基填土必须经过试验。因此在公路的施工中,路基填土普遍采用粗粒土,这种土的级配良好,加之本身的性质,一般只要机械碾压合理、松铺厚度适中,比较容易达到规范的要求。

6.2土的含水量

碾压需要克服土颗粒间的内摩阻力和粘结力,才能使土颗粒产生位移并相互靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度的增加而增大的。当土的含水量小时,土颗粒间的内摩阻力大,压实到一定程度后,某一定值的压实功不能克服土颗粒间的抗力,压实所得到的土干密度较小；当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,使土的内摩阻力减小,在同样的压实功下可以得到较大的干密度。在整个压实过程中,单位土体积中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积逐渐增加,当土的含水量达到某一定值时,虽然内摩阻力还在减小,但单位土体积中空气的体积已被压缩到最小限度,而水的体积不断增加,由于水是不可压缩的,在同一压实功下,土的干密度反而逐渐减小。只有当土的含水量为某一定值时,才能被压实到最大干密度,此时土的含水量称为最佳含水量。土的最佳含水量是由土的击实试验确定的。含水量的大小直接影响着土的压实度,含水量越大,干密度越小。在施工中,将含水量控制在与最佳含水量相差正负2%的范围内,压实效果比较理想。

6.3松铺厚度

为保证路基的强度和稳定性,使路面有一个必要的稳固土基,在填筑土质路堤时,应将填土分层压实。《公路路基施工技术规范》中明确要求必须根据道路的设计断面分层填筑、分层压实。采用机械压实时,分层的最大松铺厚度,高速公路和一级公路不应超过30cm。在路基施工中,过厚碾压的现象普遍存在。由于超厚填土,造成虽然路基填土上层符合要求,但开挖后下层仍比较松散,这就为以后路基的稳定埋下隐患。另外,路基填土也不宜过薄,压实厚度不应小于10cm。

6.4碾压过程的控制

由于高速公路路基压实度高于一般公路,所以对碾压过程的控制就更加严格。一般在碾压过程中采用先轻后重、先静后动、先外侧后中间的碾压方法。碾压速度控制在1.5km/h～2.5km/h,碾压遍数控制在4遍～8遍。

7、现场检测图片示例

8、现场检测示例数据汇总

由以上检测数据分析看，路基填筑的压实度随着挖坑的深度的增加压实度值减小，坑底部直径挖的越大压实度值也越小。

9、结束语

总之，对路基工程质量的控制在公路建设中是非常重要的，而在路基工程质量控制中对压实度检测更是一个非常重要的关键点，路基压实度是检测每层的压实质量，而路基完工后验收是检测路床顶面的压实度和路基整体的弯沉。影响路基弯沉不够的地域为软基处理过的地段、填挖交界处、路基挖方地段、低填方地段、涵背及桥台背附近。如果这些地域每层的压实度都不合格的话路基成型后弯沉很难达到设计要求，有的部位会出现很明显的跳车现象。再说弯沉的影响断面基本是从路床顶面往下1.5米范围内都能检测到。弯沉检测是按照每10米每车道都检测所以是很严格的。因此显得每层的压实度检测尤为重要。只有检测方法正确，注重各个环节和细节，才能有效地保证检测数据的准确性，为现场施工提供过程中的第一手资料，指导现场施工，保证路基填筑压实质量。

参考文献：

【1】交通部公路科学研究所主编.公路土工试验规程（JTGE40-2007）.北京：人民交通出版社，2007.

【2】交通部公路科学研究所主编.公路路基路面现场测试规程（JTGE60-2008）.北京：人民交通出版社，2008.

【3】中交第一公路工程局有限公司主编.公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）.北京：人民交通出版社，2006.

【4】交通部公路科学研究所主编.公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）.北京：人民交通出版社，2004.