淺談灌砂法壓實(shí)度檢測(cè)

馮爭(zhēng)

摘要：壓實(shí)度是路基工程質(zhì)量的重要指標(biāo)，唯有充分壓實(shí)，才能確保路基強(qiáng)度與使用壽命，但路基工程施工存在很多不確定性，導(dǎo)致壓實(shí)度影響因素較多，因此加強(qiáng)施工質(zhì)量控制意義重大。

關(guān)鍵詞：灌砂法;壓實(shí)度;檢測(cè)

檢測(cè)路基壓實(shí)度指標(biāo)的方法多樣，包括灌水法與蠟封法等，各種方法的優(yōu)點(diǎn)不同，可以根據(jù)實(shí)際情況合理選用。其中灌砂法是常用的一種檢測(cè)方法，有操作過(guò)程可控與檢測(cè)范圍廣及結(jié)果代表性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，但在實(shí)踐中仍受施工人員操作規(guī)范程度與選點(diǎn)及檢測(cè)頻率等因素影響，還需加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保結(jié)果準(zhǔn)確性。

一、灌砂法概述

1.工作原理

壓實(shí)度是指現(xiàn)場(chǎng)土基經(jīng)過(guò)壓實(shí)后的干密度與試驗(yàn)室最大干密度的比值。灌砂法是指利用粒徑0.25-0.5mm與0.30-0.60mm均勻且清潔干凈的量砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，根據(jù)單位重不變的原理，用于測(cè)量試洞的容積，根據(jù)集料含水量推算出試樣實(shí)際測(cè)量的干密度[1]。

2.操作步驟

涉及以下幾方面;一是向灌砂筒內(nèi)裝砂，要求量砂高度低于筒頂15mm。要求筒內(nèi)砂的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在后續(xù)標(biāo)定與試驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)維持砂粒的質(zhì)量與裝砂高度固定不變。二是隨機(jī)選擇試驗(yàn)區(qū)域，平穩(wěn)放置中空底盤并固定。鑿掉底盤孔內(nèi)的土，避免鑿出土樣丟失，應(yīng)當(dāng)將鑿出的土樣合理放置，嚴(yán)重控制裝土樣塑料袋的溫度，減少土樣水分蒸發(fā)。三是用刷子清除洞內(nèi)與洞邊鑿出的土。要求試洞深度達(dá)到15cm。稱量并精確至1g。四是打開(kāi)開(kāi)關(guān)，要求筒底流砂孔與漏斗上端圓孔、開(kāi)關(guān)鐵板中心圓孔保持一致，讓砂粒自由流出，確保試坑內(nèi)體積與流出砂體積相當(dāng)，再關(guān)閉開(kāi)關(guān)。五是在不晃動(dòng)儲(chǔ)砂筒砂的情況下，緩慢將灌砂筒移轉(zhuǎn)至玻璃板上，打開(kāi)開(kāi)關(guān)讓砂流出，待到筒內(nèi)砂下流停止時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)，小心謹(jǐn)慎的移走灌砂筒。六是收集玻璃板上的砂并稱量，要求砂粒重量達(dá)到1g。玻璃板上砂與填滿筒下部圓錐體的砂體積相當(dāng)。七是重復(fù)上述操作后取均值。八是用篩網(wǎng)篩出泥土中的標(biāo)準(zhǔn)砂后回收，便于下次直接利用[2]。

二、壓實(shí)度檢測(cè)的灌砂法操作要點(diǎn)

1.選點(diǎn)控制

選點(diǎn)恰當(dāng)性直接關(guān)乎檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度，選點(diǎn)過(guò)少或位置不正確，會(huì)降低檢測(cè)結(jié)果的代表性，無(wú)法充分反映實(shí)際情況。選點(diǎn)過(guò)多會(huì)增大時(shí)間成本，無(wú)法確保工作質(zhì)量與效率，因此合理選點(diǎn)意義重大。在壓實(shí)度檢測(cè)實(shí)踐中，應(yīng)在各設(shè)計(jì)車道內(nèi)選擇試坑的位置。雙向四車道情況下，在所檢路基各橫斷面上與各設(shè)計(jì)車道內(nèi)選擇試坑的位置，做好試點(diǎn)號(hào)碼標(biāo)記等前期準(zhǔn)備工作。

2. 灌砂筒選擇

灌砂法適用范圍如下，當(dāng)集料最大粒徑低于13.2㎜，測(cè)定層厚度低于150mm，應(yīng)使用直徑100mm的小型灌砂筒檢測(cè);其余條件用直徑150mm的大型灌砂筒檢測(cè)。直徑150mm的大型灌砂筒在工地上比較常用，所測(cè)壓實(shí)度限制在150mm，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)層厚度通常會(huì)達(dá)到200mm，壓實(shí)度通常在壓實(shí)表層相對(duì)較高，往下難以保證密實(shí)度，尤其是碎石集料較多的山區(qū)現(xiàn)場(chǎng)，建議采用直徑200mm的超大型灌砂筒檢測(cè)。

3.室內(nèi)標(biāo)定

影響量砂密度的因素較多，包括砂的顆粒組成與標(biāo)定灌的深度及砂的總重等。而量砂密度標(biāo)定準(zhǔn)確性，將直接影響壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果理想性，因此在檢測(cè)前應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格落實(shí)標(biāo)定工作。影響因素主要體現(xiàn)在以下幾方面;一是在灌入前應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)砂面高度與砂粒重量的影響因素控制。公路路基面測(cè)試規(guī)程等文件頒布后，明確規(guī)定了灌砂筒內(nèi)砂粒的質(zhì)量與高度等指標(biāo)參數(shù)，砂面高度不同，筒內(nèi)砂的密實(shí)度與下落速度也存在差異，直接對(duì)量砂密度產(chǎn)生影響，因此應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制筒內(nèi)砂面的高度。二是控制標(biāo)定灌深度的影響，研究發(fā)現(xiàn)砂密度隨著標(biāo)定灌深度降低2.5cm而降低3%，砂密度隨著標(biāo)定灌深度降低1cm而降低1.2%，可見(jiàn)兩者之間的密切關(guān)系，因此應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制室內(nèi)標(biāo)定灌深度與試洞深度。三是砂粒的顆粒級(jí)配因素影響，砂粒的粒徑與級(jí)配不同，密度也存在差異，要求每次檢測(cè)的量砂，都應(yīng)當(dāng)用0.25-0.5mm與0.30-0.60mm的標(biāo)準(zhǔn)砂，保持砂粒干燥清潔。

4.控制現(xiàn)場(chǎng)含水量

壓實(shí)度檢測(cè)精確性也會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)水量檢測(cè)結(jié)果影響，含水量與壓實(shí)度成反比，含水量增大會(huì)促使壓實(shí)度降低。因此在壓實(shí)度檢測(cè)中，應(yīng)當(dāng)充分落實(shí)含水量檢測(cè)工作。含水量檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜繁瑣，首先應(yīng)當(dāng)注意合理選取土樣，取試坑內(nèi)兩份代表性土樣，為避免水分蒸發(fā)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)將土樣裝入塑料袋或鋁盒內(nèi)，封裝后稱重編號(hào)。其次注重土樣數(shù)量問(wèn)題，通常取50-100g砂類土，取30-50g粘性土。同時(shí)控制含水量的檢測(cè)，通常使用快速檢測(cè)方法，如在酒精燃燒法中，對(duì)每鋁盒內(nèi)土樣充分燃燒三次，全部燒出水份。最后注意結(jié)果整理，取多次含水量檢測(cè)結(jié)果的均值，以此作為含水量代表值。

5.控制現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

主要體現(xiàn)在以下幾方面;一是要求筒中砂面高度及重量，應(yīng)當(dāng)與室內(nèi)標(biāo)定時(shí)統(tǒng)一。二是在使用基板時(shí)，要求地表面平整干凈，禁止在突起地面上使用基板，以縮小試驗(yàn)差值?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)束后，檢查地面與基板間是否出現(xiàn)砂粒漏出情況。單獨(dú)清除與稱重漏出的砂粒，并在密度計(jì)算中扣除該部分質(zhì)量。三是合理使用量砂，規(guī)范使用回收的量砂，使用后施以清洗烘干操作，放置足夠時(shí)間后，確保其清潔度與干燥度等特性達(dá)標(biāo)，以減少量砂密度的差值。在換砂操作中，應(yīng)當(dāng)對(duì)量砂密度進(jìn)行重新標(biāo)定，減少各種因素對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。四是控制試坑形狀，通常以空?qǐng)A柱體性狀為主，應(yīng)當(dāng)盡可能的規(guī)避類似鍋底形狀，尤其是接近坑底部位置。各壓實(shí)層向下的部位，其壓實(shí)度最低，設(shè)計(jì)成類似鍋底形狀的試坑，會(huì)促使松散部位土樣取出較少，壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果偏大。五是控制試坑深度，試坑深度與測(cè)定層的厚度相當(dāng)，是在排除下層材料混入的情況下。通常每壓實(shí)層厚度應(yīng)當(dāng)控制20cm 左右。受施工人員專業(yè)知識(shí)技能水平影響，工序施工不規(guī)范，無(wú)法達(dá)到深坑深度標(biāo)準(zhǔn)要求。在公路路基施工中，會(huì)運(yùn)用到壓路機(jī)等設(shè)施，路面應(yīng)力呈倒三角形分布，每層壓實(shí)向下部位的壓實(shí)度相對(duì)較低，因此深度不夠的試坑，會(huì)促使壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果偏大[3]。六是控制灌砂的時(shí)間，應(yīng)當(dāng)觀察邊緣處砂粒不流動(dòng)后再觀察幾秒后停止灌砂，通常對(duì)中心位置砂粒流動(dòng)情況無(wú)從觀察，受砂粒從中心向四周擴(kuò)展的流動(dòng)規(guī)律等因素影響，過(guò)早結(jié)束灌砂，會(huì)降低灌入標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量，促使壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果偏大。七是嚴(yán)格控制含水量，含水量選取的要求嚴(yán)格，應(yīng)在坑內(nèi)土壤充分?jǐn)嚢韬笤偃『?。唯有?zhǔn)確規(guī)范施工操作，才能確保灌砂法在公路路基壓實(shí)度檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值充分發(fā)揮，促使后續(xù)施工流程有序展開(kāi)，從而提高整體施工質(zhì)量[4]。

總結(jié)：

灌砂法是壓實(shí)度檢測(cè)常用方法，有操作簡(jiǎn)便與原理簡(jiǎn)單等特征優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)踐中易受多種因素，包括灌砂時(shí)間與基板使用合理性等，直接影響壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果。作為施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)不斷提高自身的專業(yè)知識(shí)技能水平，明確《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》與《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》等規(guī)范的要求標(biāo)準(zhǔn)，豐富施工經(jīng)驗(yàn)，充分掌握壓實(shí)度檢測(cè)方法的操作要點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與規(guī)避各種因素影響，確保檢測(cè)結(jié)果的有效性與準(zhǔn)確性，不斷提高工程建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]佘文. 灌砂法在路基壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 建材與裝飾， 2018， 517（8）：239-240.

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[4]邱晶晶. 灌砂法在公路路基試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2019 （5）：113-114.