公路工程檢測(cè)的壓實(shí)度超密問(wèn)題及其數(shù)據(jù)處理

金鵬濤

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 吉林 吉林 132200)

公路工程檢測(cè)的壓實(shí)度超密問(wèn)題及其數(shù)據(jù)處理

金鵬濤

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 吉林 吉林 132200)

公路工程在進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度超密問(wèn)題，即壓實(shí)度“超百現(xiàn)象”，這種不正?，F(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致施工單位無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)公路工程的施工質(zhì)量控制不利。對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)的定義和壓實(shí)度超密問(wèn)題進(jìn)行介紹，并結(jié)合具體的公路工程壓實(shí)度檢測(cè)實(shí)例，對(duì)壓實(shí)度超密現(xiàn)象及其數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究，并提出壓實(shí)度超密問(wèn)題的控制和解決方法，對(duì)于提高公路工程的施工質(zhì)量具有重大意義。

公路工程; 壓實(shí)度; 超密問(wèn)題; 數(shù)據(jù)處理

0 前言

壓實(shí)度是公路工程路基、路面底基層及路面基層等施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，嚴(yán)格控制壓實(shí)度指標(biāo)對(duì)于保證公路工程的施工質(zhì)量和安全性具有重要意義。在《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80-2004)中給出了公路工程路基施工的壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)實(shí)際壓實(shí)度不低于規(guī)范給出的壓實(shí)度下限時(shí)為合格，反之為不合格。然而在工程實(shí)踐中，在進(jìn)行公路工程壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)實(shí)際壓實(shí)度大于100%的情況出現(xiàn)，即超密現(xiàn)象，又稱“超百現(xiàn)象”。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中尚未對(duì)這種不正常現(xiàn)象給出明確規(guī)定，導(dǎo)致施工單位在根據(jù)壓實(shí)度進(jìn)行施工質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)存在困難，公路工程的施工質(zhì)量和安全性難以得到有效保證。本文結(jié)合具體的公路工程路基壓實(shí)度檢測(cè)實(shí)例，對(duì)檢測(cè)過(guò)程中存在的超密問(wèn)題及其數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究，旨在給出壓實(shí)度超密問(wèn)題的控制技術(shù)和解決方法，為相關(guān)企業(yè)進(jìn)行公路工程路基施工質(zhì)量驗(yàn)收提供理論指導(dǎo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 壓實(shí)度的定義和壓實(shí)度超密現(xiàn)象簡(jiǎn)介

壓實(shí)度是公路工程進(jìn)行施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，而壓實(shí)度檢測(cè)是路基施工質(zhì)量驗(yàn)收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本節(jié)主要從以下2個(gè)方面對(duì)壓實(shí)度及其超密現(xiàn)象進(jìn)行介紹。

1.1 壓實(shí)度的定義

表1 路基壓實(shí)度要求Table1 Compactionrequirementsofsubgrade填挖類型路面地面起計(jì)的深度范圍/cm壓實(shí)度/%高速公路、一級(jí)公路其他公路上路床 0～30 ≥96≥94路堤下路床30～80 ≥96≥94上路堤80～150≥94≥90下路堤>150≥90≥90零填及路塹0～30(40)≥96≥94 注：其他等級(jí)公路，鋪筑高級(jí)路面時(shí)，其壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按照一級(jí)公路等級(jí)取值。

1.2 壓實(shí)度檢測(cè)中存在的超密問(wèn)題

在公路工程壓實(shí)度檢測(cè)試驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度“超百現(xiàn)象”，即壓實(shí)度k≥100%，表明土體的實(shí)際干密度大于標(biāo)準(zhǔn)最大干密度，這是一種不正?，F(xiàn)象。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中，尚未對(duì)壓實(shí)度超密問(wèn)題給出詳細(xì)規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)壓實(shí)度超密問(wèn)題時(shí)難以對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。引起壓實(shí)度超密問(wèn)題的因素主要有以下幾點(diǎn)： ①室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)最大干密度測(cè)量測(cè)量不準(zhǔn)確。在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)最大干密度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員操作不規(guī)范、試驗(yàn)儀器未經(jīng)鑒定、試驗(yàn)環(huán)境不滿足要求等都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不精確，同時(shí)個(gè)別試驗(yàn)室為了提高檢驗(yàn)合格率擅自降低標(biāo)準(zhǔn)最大干密度試驗(yàn)結(jié)果，也會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度超密問(wèn)題的產(chǎn)生。②壓實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程不規(guī)范。對(duì)壓實(shí)后的土體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)方法不當(dāng)或操作不規(guī)范也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。例如：采用環(huán)刀法檢測(cè)時(shí)，取土樣的深度不同，檢測(cè)的實(shí)際干密度也不同，通常碾壓層上部的干密度大于下部的干密度，當(dāng)取碾壓層上部土樣進(jìn)行檢測(cè)時(shí)會(huì)導(dǎo)致實(shí)際干密度偏大，易產(chǎn)生超密問(wèn)題。③實(shí)際填土與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)土樣不一致。對(duì)于公路工程，碾壓層的土體土質(zhì)分布不均勻，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)土樣無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際填土的性能，也會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度超密問(wèn)題的產(chǎn)生。壓實(shí)度“超百現(xiàn)象”是一種不合理現(xiàn)象，在工程實(shí)踐中應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以避免。

2 公路工程壓實(shí)度檢測(cè)實(shí)例及數(shù)據(jù)處理

壓實(shí)度超密問(wèn)題給公路工程施工質(zhì)量驗(yàn)收帶來(lái)了極大困難，本節(jié)將結(jié)合具體的工程應(yīng)用實(shí)例，對(duì)公路工程壓實(shí)度檢測(cè)中出現(xiàn)的超密問(wèn)題及出現(xiàn)超密問(wèn)題后的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下：

2.1 工程概況

本工程為鄭州的某高速公路，在互通式立交匝道處需鋪設(shè)4%的水泥土試驗(yàn)段，水泥土鋪設(shè)、碾壓密實(shí)后，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在壓實(shí)度超密問(wèn)題，給試驗(yàn)段質(zhì)量驗(yàn)收工作帶來(lái)困難。試驗(yàn)段土中含有粒徑為5～30 mm的風(fēng)化礓石，具體的土質(zhì)情況如表2所示。

表2 試驗(yàn)段土的力學(xué)性質(zhì)Table2 Mechanicalpropertiesofsoilinthetestsection顆粒含量/%>05/mm>025/mm>01mm>0074mm>0002mm137389482648763塑性指數(shù)(克錐)液限塑限塑性指數(shù)土工程分類最佳含水率/%最大干密度/(g·cm-3)27318489ML11219

2.2 試驗(yàn)段壓實(shí)度檢測(cè)

在試驗(yàn)段碾壓完工后需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，本工程通過(guò)壓實(shí)度檢測(cè)作為評(píng)估試驗(yàn)段施工質(zhì)量的依據(jù)。壓實(shí)度檢測(cè)主要分為以下幾部分內(nèi)容：

2.2.1 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)主要用于測(cè)定試驗(yàn)段土樣的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度，本工程在進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，采用改變擊實(shí)次數(shù)的方法獲得不同的擊實(shí)功，不同擊實(shí)功作用下，土體的最佳含水量和最大干密度會(huì)發(fā)生變化，選擇最佳含水量和最大干密度作為標(biāo)準(zhǔn)最大干密度值。

在進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，按照現(xiàn)行的《土工擊實(shí)試驗(yàn)規(guī)程》(T0131 — 93)中給出的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)操作。選擇重?fù)粜椭劐N，錘重4.5 kg，落距固定為45 cm；分5層擊實(shí)，每層擊實(shí)次數(shù)為27次。為了獲得不同的擊實(shí)功，改變擊實(shí)次數(shù)，由于擊實(shí)錘工作時(shí)7錘為一個(gè)工作面，因此以7次為基準(zhǔn)，對(duì)擊實(shí)次數(shù)進(jìn)行增減，具體分組為：20、27、34、41、48和55次。不同分組情況下，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得到的最佳含水量和最大干密度情況如表3所示。

表3 不同擊實(shí)功下的室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果Table3 Compactiontestresultsunderdifferentcompactionwork重型擊實(shí)(5層法)/次擊實(shí)功/(kJ·m-3)試驗(yàn)土樣最大干密度最佳含水量與標(biāo)干差值2019901791370272687179136034338318113011414080184128274847771861123855547319711044 注：與標(biāo)干差值指的是其他分組最大干密度，與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)(27次)組最大干密度差值所占的百分比(%)。

如表3所示，隨著擊實(shí)功的增大，土樣的最大干密度逐漸增大；而最佳含水量逐漸減小，這是由于隨著擊實(shí)次數(shù)增多，土樣中的空氣被擠出，導(dǎo)致干密度增大，含水量降低。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)段總長(zhǎng)為100 m，在進(jìn)行試驗(yàn)段碾壓施工時(shí)采用20 t的光輪振動(dòng)壓路機(jī)，在完成碾壓施工后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)時(shí)，為了使現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，沿試驗(yàn)段橫向布置3組試洞，每組試洞沿試驗(yàn)段全長(zhǎng)布置5個(gè)洞口，分別取洞口位置土樣進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定碾壓后的實(shí)際干密度。具體現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果如表4所示。

2.2.3 壓實(shí)度分析

如表4所示，對(duì)碾壓后的試驗(yàn)段進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)段的壓實(shí)度均高于95%，滿足規(guī)范中對(duì)于壓實(shí)度的下限要求。然而在壓實(shí)度檢測(cè)中存在超密問(wèn)題，其中一組5號(hào)試洞壓實(shí)度為101.1%；二組4號(hào)試洞壓實(shí)度100.6%；三組5號(hào)試洞壓實(shí)度100.6%等，表明試驗(yàn)段壓實(shí)度檢測(cè)過(guò)程可能存在問(wèn)題，不能作為試驗(yàn)段施工質(zhì)量驗(yàn)收的有效依據(jù)。

2.3 壓實(shí)度超密問(wèn)題的數(shù)據(jù)處理

針對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)中的超密問(wèn)題，由于試驗(yàn)段土層內(nèi)分布有風(fēng)化礓石，考慮風(fēng)化礓石會(huì)對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此對(duì)不同土樣的風(fēng)化礓石含量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)風(fēng)化礓石含量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)最大干密度進(jìn)行修正，從而優(yōu)化壓實(shí)度檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)處理。具體研究?jī)?nèi)容如下：

表4 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果Table4 Fieldcompactiontestresults分組試洞序號(hào)實(shí)際干密度標(biāo)準(zhǔn)最大干密度壓實(shí)度/%11721799612177179989一組317617998341741799725181179101111771799892176179983二組317217996141801791006517317996611751799782176179983三組3179179100．0417017995051801791006

2.3.1 土樣風(fēng)化礓石含量檢測(cè)

本工程在進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，選取的土樣中風(fēng)化礓石含量為0，而現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)時(shí)，土樣中含有不同成分的風(fēng)化礓石，可能對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需對(duì)不同土樣的風(fēng)化礓石含量進(jìn)行檢測(cè)。本工程中共15個(gè)試洞，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)所取的土樣進(jìn)行風(fēng)化礓石含量檢測(cè)，得出各試洞土樣的風(fēng)化礓石含量如表5所示。

表5 各試洞土樣的風(fēng)化礓石含量Table5 Weatheringstonecontentofeachsoilsample組別試洞礓石含量/%組別試洞礓石含量/%13．320一組36．046．958．213．4二組25．830二組42．75011．823．2三組34．74053．3

2.3.2 基于風(fēng)化礓石含量修正標(biāo)準(zhǔn)最大干密度

風(fēng)化礓石含量不同，對(duì)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，本節(jié)通過(guò)摻入不同含量的風(fēng)化礓石制備多組土樣，然后進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水量和最大干密度，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)最大干密度進(jìn)行修正。具體的操作過(guò)程如下： ①制備不同風(fēng)化礓石含量的土樣。以上一節(jié)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)(風(fēng)化礓石含量為0)為標(biāo)準(zhǔn)組，通過(guò)控制摻入風(fēng)化礓石的質(zhì)量比控制風(fēng)化礓石含量，分組為0%、3%、6%、9%、12%、15%,共6組。②對(duì)不同組土樣分別進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)組室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)組條件一致，錘重4.5 kg，落距固定為45 cm，分5層擊實(shí)，每層擊實(shí)次數(shù)為27次。不同風(fēng)化礓石含量下土樣的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度結(jié)果如表6所示。③風(fēng)化礓石含量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)最大干密度的影響。從表6中可以看出： 風(fēng)化礓石含量會(huì)對(duì)土樣標(biāo)準(zhǔn)最大干密度值產(chǎn)生影響，以風(fēng)化礓石含量為橫坐標(biāo)，最大標(biāo)準(zhǔn)干密度值為縱坐標(biāo)，經(jīng)線形擬合可以得出以下關(guān)系，如圖1所示。

表6 不同風(fēng)化礓石含量下的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度Table6 Standardmaximumdrydensityatdifferentweatheringstonecontents組號(hào)風(fēng)化礓石含量/%最大標(biāo)準(zhǔn)干密度101．79231．80361．81491．825121．836151．84

圖1 風(fēng)化礓石含量與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度的關(guān)系Figure 1 The relationship between the weathered stone content and the standard maximum dry density

如圖1所示: 風(fēng)化礓石含量與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度呈正比關(guān)系，風(fēng)化礓石含量越大，標(biāo)準(zhǔn)最大干密度越大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)的土樣風(fēng)化礓石含量對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行修正。

2.3.3 修正后的壓實(shí)度結(jié)果

修正壓實(shí)度，主要是修正現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)對(duì)應(yīng)土樣的最大標(biāo)準(zhǔn)干密度值，修正時(shí)按照各試洞土樣的風(fēng)化礓石含量代入公式(1)得到修正后的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度，公式(1)關(guān)系為：

ρd(max)=1.79+0.0033a

(1)

經(jīng)修正后的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

從表7中可以看出: 根據(jù)風(fēng)化礓石含量進(jìn)行調(diào)整后，壓實(shí)度檢測(cè)超密問(wèn)題現(xiàn)象不復(fù)存在，碾壓后試驗(yàn)段的壓實(shí)度要求滿足相關(guān)規(guī)范的要求，可以作為試驗(yàn)段質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)。壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果表明試驗(yàn)段施工質(zhì)量滿足要求。壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果修正前與修正后的結(jié)果對(duì)比示意圖如圖2所示。

表7 修正后的壓實(shí)度Table7 Modifieddegreeofcompaction分組試洞序號(hào)礓石含量/%實(shí)際干密度修正后的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度壓實(shí)度/%13317218095620177179989一組36176181972469174181961582181182995134177180983258176181972二組3017217996142718018010050173179966118175180972232176180978三組34717918198940170179950533180180100

圖2 修正前后的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果Figure 2 Compaction test results before and after correction

從圖2中可以看出： 修正后的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果明顯降低，且不存在壓實(shí)度超密問(wèn)題，可以作為施工質(zhì)量驗(yàn)收的有效依據(jù)。

3 總結(jié)

壓實(shí)度檢測(cè)是公路工程施工質(zhì)量驗(yàn)收的重要工序，其檢測(cè)結(jié)果可作為施工質(zhì)量評(píng)估的重要依據(jù)。在工程實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度超密問(wèn)題，本文結(jié)合具體的工程應(yīng)用實(shí)例，對(duì)出現(xiàn)壓實(shí)度超密問(wèn)題后的修正方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行介紹，為相關(guān)企業(yè)進(jìn)行壓實(shí)度超密問(wèn)題數(shù)據(jù)處理提供理論參考。

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Overdense of Compaction Degree and Its Data Processing in Highway Engineering

JIN Pengtao

(Jilin Railway Technology College, Jilin, Jilin 132200, China)

In the Compaction testing of Highway engineering,the compaction degree often be superdensity,that is the “over 100% phenomenon” of compaction degree,Which will lead to the construction unit can not accurately assess the quality of construction and is bad for the construction quality control.In this paper, the definition of compaction degree and the “over 100% phenomenon” are introduced,the overdense of compaction degree and its data processing are studied according to the highway engineering instance,and the solution of the overdense of compaction degree is proposed,which is of great significance to improve the construction quality of highway engineering.

highway engineering; compaction degree; overdense; data processing

2016 — 10 — 09

江西省教育廳科技項(xiàng)目(GJJ151599)

金鵬濤(1976-)男 ，吉林長(zhǎng)嶺人，研究生， 講師，研究方向：土木工程。

U 416.03

A

1674 — 0610(2016)06 — 0169 — 05