摘要:路基压实度满足设计要求是保证公路质量的基础,要保证路基的压实度,必须通过压实度的检测确定。本文对路基压实度的三种检测方式进行了简单介绍,并分析了其检测中应当注意的问题。
关键词:路基;压实度;灌砂法;核子仪法; 环刀法
中***分类号:U213文献标识码: A
一、影响路基压实效果的因素
(一)土类
不同类别的土,其最大干密度及最佳含水量亦不相同。砂类土、砾石类土、卵石类土、碎石类土的击实曲线较缓,适宜的最佳含水量的范围较大,施工时较易控制,较易压实;细粒土的击实曲线较陡,最大干密度较小,加之细粒土对水的敏感性较强,由于施工进度和天气等原因,施工时较难控制含水量,相对粗粒土而言较难压实。
(二)含水量
含水量对土的压实起着关键作用。当含水量较小时,由于水膜的作用不明显以及外部压实功也不足以克服土力间引力,土粒相对移动不容易,因此压实效果差,含水量逐渐增大时,水膜变厚,增强了的作用,压实效果渐佳,土中含水量过大时,土粒间的孔隙中出现了自由水,压实度达到了一定程度时压实功的一部分被孔隙水压力抵消,减少了有效压力,压实效果反而降低,继续碾压就会出现弹软现象。所以,只有在土的最佳含水量时才会以最小的压实功取得最好的压实效果。
(三)碾压
当土的含水量在最佳含水量时,如能保证足够的压实功,其实压实度很容易达到要求;当土偏干时,可以靠增加压实功来增加压实度,当土偏湿时则收效甚微,甚至出现弹软现象,所以,压实过程中要有足够的压实功,但不能单纯靠增大压实功来提高土的压实度。压实功要适可而止,千万不要过度碾压,否则表面一定深度会被震酥,出现所谓的“弹簧”路基,压实效果反而不好,也会造成浪费。
二、路基压实度试验
(一)灌砂法
灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积,它是当前最通用的方法,很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度,它的缺点是:需要携带较多量的砂,而且称量次数较多,因此它的测试速度较慢。
1、试验方法
(1)对某一标段进行试验检验时,应对所使用的量砂密度进行标定。
(2)在压实系数检测点,选40cm×40cm的平坦地面,并将基板水平的置于检测点上。
(3)沿基板的中孔凿直径100mm的试洞,试洞深度等于碾压层厚度,并将凿出的土料全部放入已知质量的塑料袋中,并获得试样的质量。
(4)在取出的试样中取出具有代表性的土样进行含水量试验。
(5)将罐砂筒安装在基板上,使罐砂筒的下口对准基板的中孔及试洞,打开罐砂筒开关,让量砂注入试洞,通过称量罐砂筒中砂的重量变化来获得注入试洞的量砂重量,进而获得试洞的体积。
(6)试验完毕取出试洞中的量砂,以备下次使用;若量砂的湿度发生明显变化或混有杂质,则需重新烘干、过筛。
(7)结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
2、试验注意事项
(1)砂面高度
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。
(2)基板使用
检测时,地表面应处理平整,若凹凸不平应使用基板,以减少试验误差,尽量使检测表面光滑平整。现场测试完后,要检查罐砂筒底板、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。
(3)量砂的使用
量砂如果重复使用,一定要注意晾干,处理一致,否则影响量砂的松方密度。每换一次量砂,都必须测定松方密度,漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂,又不作试验;仅使用以前的数据。
(4)试坑的形状
试坑的形状应该是空的圆柱体,但施工单位往往会将坑挖成锅底的形状,尤其是在接近试坑底部的位。前面我们谈到就每一压实层而言,越向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)试坑的深度
按照《公路路基面现场测试规程》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施工单位的民工完成,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成倒三角形,所以就每一层压实而言,越向下的部位其压实度越小。因而,坑的深度不够,将导致测得的压实度偏大。试坑深度应尽量等于标定时深度,坑壁笔直,上下口直径相等,避免上大下小或上小下大。建议试洞深度应以15cm为宜。因为按此深度进行检测,比较符合实际情况,能较好地反映测定层的压实度,提高检测工作效率。
(6)灌砂的时间
正确的做法是观察边缘处标准砂不在流动后还需要等十几秒钟再停止灌砂。因为我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况,而且砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的。如果提前结束灌砂,势必导致灌入的标准砂质量偏少,从而导致测得的压实值偏大。
(7)含水量的测试:测含水量时,应将试坑内取出的土样迅速搅拌均匀,然后取试样测含水量。
(二)核子仪法
该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快,需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量,有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是,放射性物质对人体有害,另外需要打洞的仪器,在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏,影响测定的准确性,对于核子密度湿度仪法,可作施工控制使用,但需与常规方法比较,以验证其可靠性。
1、试验方法
确定位置,预热仪器。按照随机取样的方法确定测试位置,但与距路面边缘或其它物体的最小距离不得小于30cm。核子仪距其他射线源不得少于10m。按照规定的时间,预热仪器。如用散射法测定时,应将核子仪平稳地置于测试位置上;如用直接透射法测定时,将放射源棒放下插入已预先打好的孔内。打开仪器,读取数据。打开仪器,测试员退出仪器2m以外,按照选定的测定时间进行测量,到达测定时间后,读取显示的各项数值,并迅速关机。
2、试验要点
在高原检测环境中,每次检测前,首先要对核子仪进行标准计数,标准计数时间应比内地稍长一些,最好两次标准计数。输入被检测填料的标准干密度,设定测量时间(可以根据被检测填料的密度来设定测量时间,遵循密度大检测时间长的原则,在高原测量时间至少≥1min)。每到一地,针对不同的填料,要建立不同的方程式,绝不能套用其他的方程式。对比试验必须是在相同条件下进行,才有可比性。一般对比试验组数应≥15组。
(三)环刀法
环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3,环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。环刀法虽然是规范允许使用的方法,但它也有自身的缺点,而灌砂法则因其数值的准确性、操作过程的可控性和结果的可代表性而得到建设各方的广泛认可,成为目前公路建设中应用最广泛的压实度检测方法。该法主要使用于测定不含骨料的粘性土密度。
仪器设备有:环刀(内径6cm~8cm,高2cm~3cm,壁厚1.5mm~2mm)、天平(感量0.1g)、修土刀、钢丝锯、凡士林等。
(1)预先在环刀内壁涂一层凡士林,在设定检测位置将环刀的刀口向下放在土体上。
(2)通过修土刀或钢丝锯,将土样削成略大于环刀直径的土样,然后将环刀垂直加压,至土样伸出环刀上部为止;削去两端余土,使之与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量。
(3)擦净环刀外壁,称量其质量,准确至0.1g。
(4)结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
结束语
只有采取科学的试验方法,才能对路面压实度予以正确的评价,保证压实质量。因此在试验过程中要严格控制施工规范、操作规程来办事,使试验数据给实际施工以正确指导。
参考文献
[1]梁世伟.灌砂法检测路基压实度技术探讨[J].价值工程,2011年30期.
[2]张法坤.路基压实度的检测方式及存在问题的探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2013年20期.