灌砂法在公路路基压实度检测中的应用

时间：2024-05-17

胡蓉

（句容市昌达公路养护工程有限公司，江苏句容 212400）

路基是公路结构的重要组成部分，其承载性直接关系着道路行车的安全性与舒适性，加强公路路基质量检测是当前公路建设及改扩建项目中必不可少的工作。其中压实度是决定公路路基质量的一个关键指标，其合理性与否关系到路基的质量。而灌砂法是一种检测路基压实度的有效方法，为了可以准确获取路基压实度数值，有必要对灌砂法的应用过程进行管控，保证检测工作的顺利开展。

1 灌砂法

灌砂法主要是从一定高度下使干净、清洁且粒径比较均匀（0.3 mm ～0.6 mm）的砂子在重力作用下自由落入放有集料的试洞中，之后依据单位重量不变的原则来测量试洞的容积，并运用标准砂替换试洞当中的集料后测定集料的含水量，最后结合测定的结果来推导和计算其干密度。在实际的灌砂法中主要涉及的仪器及试剂包括图1 中的标准砂、量砂筒等。当前灌砂法在实践应用中的范围比较广，如基层测定、路面/路基压实度测定以及其他种类的材料压实层密度检测等，但是不适宜应用于大孔隙施工材料或伴有大孔洞的填石路堤检测当中。在实际的应用中，灌砂法的最大试样粒径通常保持在31.5 mm 之内，相应测定密度层厚度一般控制在150 mm～200 mm。该种检测方法的实际检测原理看似比较简单，但是却具有比较大的实操难度，并且非常容易出现误差，所以在实际的应用中必须要注意对相应的应用流程进行有效控制。

图1 灌砂法主要仪器与试剂

2 公路路基压实度检测中灌砂法的应用流程

在公路路基压实度检测实践中应用灌砂法时，首先需要保证最大的集料试样粒径以及检测层厚度等都满足规定的应用要求[1]，之后即可依据规定的操作流程开展各项工作，具体内容有6 点。1）选择某一公路标段开展路基压实度检测试验，对试验检测中应用的量砂密度进行标定。2）在试验路段中选择一块表面比较平坦的区域，并将其进行清扫处理，相应的面积要≥基板面积。3）在试验区域表面上准确设置基板。如果表面具有比较大的粗糙度，那么可以将盛有量砂的灌砂筒搁置在相应基板的中间圆孔上面。然后将灌砂筒打开，这样使砂流入基板中孔内，待砂不再下流的时候可以关闭并取下灌砂筒。对灌砂筒中剩余的砂进行称量，同时将留在实验区域的砂收回，清理干净测量区域。4）顺着基板中孔位置凿出一个直径维持在100 mm 左右的试洞，相应的试洞深度控制和碾压层保持一致，并且要避免混入下层材料。而挖出来的土料要搁入塑料袋中进行称重。5）取出检测试样中具有代表性的土样，借助试验检测的方式对它们的含水量进行仔细的检测。6）在基板上面安装灌砂筒，使其下口和基板中孔以及试洞之间保持对准。然后将灌砂筒打开使其中的量砂注入试洞当中，并测定其中砂的重量（灌砂筒打开前后的重量差），然后根据砂的密度来对试洞的体积进行求解。

3 公路路基压实度检测中灌砂法的应用要点

3.1 合理地选择灌砂筒

灌砂筒是灌砂法应用中的一种基本试验仪器，其选择的合理性会对最终的试验检测结果产生比较大的影响，所以在路基压实度检测期间要结合实际情况选择恰当的灌砂筒。在灌砂筒选择时，需要切实依据《公路土工试验规程》等相关规定与要求进行。如果检测公路路面的最大集料粒径≤13.2 mm，且测定的路基厚度≤150 mm，那么灌砂法应用中适宜采用的灌砂筒内径适宜控制在100 mm。如果检测公路路面的最大集料粒径在13.2 mm～31.5 mm，且测定的路基厚度≤200 mm，那么灌砂法应用中适宜采用的灌砂筒内径适宜控制在150 mm。如果检测公路路面的最大集料粒径处于40 mm ～60 mm，那么灌砂法应用中适宜采用的灌砂筒内径适宜控制在200 mm[2]。

3.2 注意准确标定量砂

将灌砂法应用于检测路基压实度的时候，要保证所用的砂粒径控制在0.3 mm ～0.6 mm，并且要具备均匀性、干燥性和清洁性。在量砂制定作业时需要严格依据有关标准、规定及要求来开展制备工作。在准备工作完毕之后要将其放置一段时间，保证它们可以和外部空气的湿度保持一致，否则就会影响量砂的实际含水率，进而会对后续最终的测定结果精度带来影响。在实际的施工现场进行检测的过程中，如果涉及比较紧张的路基压实度检测任务，那么可以在量砂中适当地添加一些泥土，但是必须要切实经过认真清洗，仔细筛选与烘干处理之后再进行使用，同时需要对量砂放置时间进行有效控制，使其含水量满足灌砂法应用的基本要求和条件[3]。

在量砂标定过程中，相关人员需要严格依据有关规定和操作要求来标定量砂筒当中量砂的质量和密度，二者可以同时开展，不可只对其中的某一个指标进行标定。与此同时，在标定过程中也要对量砂筒中量砂的高度进行科学控制，一般其距离筒顶部位处的距离不会＞15 mm。而在开展压实度检测试验时，要保证量砂高度和标定高度之间保持良好的一致性，避免量砂下落过程中形成重力能量的差异性问题。如果需要重复使用量砂，那么要对其进行晾干处理，一般不可采用量砂。此外，在开展检测期间不可更换量砂筒和量砂，否则就需要重新对量砂密度进行标定。

3.3 检测现场的含水量

在量砂标定操作结束之后要注意及时检测现场的含水量，相应的检测结果也会极大地影响压实度检测结果。如果现场具有比较大的含水量，那么就会使得相应的压实度越小。反之，如果现场具有比较大的含水量，那么检测的相应压实度也就越大。因此，要注意准确地测定现场的含水量，具体的检测操作及要领有2 点。1）要同时进行2 个土样采集操作，其中一个采集的土样用于检测一个用于备用，避免出现土样水分蒸发或者其他后续错误之后的重新检测。在土样取样完毕后，要在铝盒中迅速放入试样并进行编号和称量。2）在检测土样含水量期间，为了保证最终检测结果的准确性，可以灵活地运用酒精燃烧法这种检测方法快速开展测定，并且每次选取3 份样本开展燃烧处理。待土样中的水分得到彻底燃烧及蒸发之后进行称量操作，并记录下剩余燃烧土样的质量。如果检测过程中出现了任务错误之处，那么就需要运用备用的一份土样进行重新检测。

3.4 有效控制灌砂时间

在灌砂操作期间，正确的操作是在量砂筒边缘外部位处的砂停止继续流动之后，停留十几秒时间后再终止灌砂，这主要是考虑到操作人员无法直接观察中心部位而无法对砂子的实际中心部位流动情况进行确切了解，同时实际的量砂流动过程中主要是从中心向边缘部位推进。如果没有有效控制灌砂的时间，如存在提前结束灌砂操作，那么会造成灌入试洞的标准砂量出现偏少的情况，最终会影响测定的公路路基压实度值。

3.5 加强现场试验检测

为了进一步确保灌砂法在检测路基压实度中的实际应用成效，还需要注意对整个现场测试过程进行密切监测及管理，具体要点如下。首先要对量砂高度进行准确控制，一般要有效控制量砂筒中的量砂同标定量砂的高度，二者要尽可能地保持一致，避免因为二者的下落高度存在差异性而对最终的试验检测结果准确度带来干扰。其次，在选择检测区域过程中要保证区域的表面保持良好的平整性，不可存在凹凸不平的情况，否则会给试验检测试样的质量带来不利影响。为了提升试验检测结果的准确性，可以在测定区域上面搁置基板并开展一次粗糙表面消耗量砂测定操作，然后在后续的计算当中要扣除这部分所测定量砂的质量。再次，要对试洞深度进行有效控制，一般需要保证测定的试洞深度和标定灌之间保持一致，并且要避免混入下层材料当中。最后，要保持试洞的形状同标定灌的形状二者之间保持一致，避免出现下小上大的情况，否则会影响标定灌和量筒砂的密度一致性，进而可能会造成最终测定的路基压实度值存在偏小或偏大的情况。