路基壓實(shí)度檢測(cè)方法現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及對(duì)比試驗(yàn)研究
摘要：論文在對(duì)現(xiàn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過(guò)路基壓實(shí)度檢測(cè)方法對(duì)比試驗(yàn),分析不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)現(xiàn)行路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：公路路基；壓實(shí)度；檢測(cè)；對(duì)比分析
目前，高速公路事業(yè)在世界各國(guó)引起普遍重視，我國(guó)的高等級(jí)公路建設(shè)也在蓬勃發(fā)展。路基壓實(shí)度檢測(cè)技術(shù)，作為公路建設(shè)與管理中的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性技術(shù)，不僅對(duì)于控制工程質(zhì)量至關(guān)重要，而且決定著路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)性，并直接影響?zhàn)B護(hù)資金分配的合理性。工程質(zhì)量的優(yōu)劣不但直接影響著施工單位或承包商的利益，而且對(duì)交通事業(yè)的發(fā)展也有舉足輕重的影響。工程質(zhì)量是通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定的，而試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠，則在很大程度上取決于檢測(cè)儀器和檢測(cè)方法是否先進(jìn)合理。本文在對(duì)現(xiàn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，通過(guò)路基壓實(shí)度檢測(cè)方法對(duì)比試驗(yàn),分析不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)現(xiàn)行路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。
1現(xiàn)行路基壓實(shí)度檢測(cè)方法評(píng)價(jià)
1.1灌砂法
灌砂法是當(dāng)前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的主要方法。它的缺點(diǎn)是:需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測(cè)試速度較慢。此方法表面上看起來(lái)較為簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，并會(huì)引起較大誤差。為使試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié):
（1）量砂要規(guī)則。量砂如果重復(fù)使用，一定要注意晾干，否則影響量砂的
松方密度。每換一次量砂，都必須測(cè)定松方密度，漏斗中砂的數(shù)量也應(yīng)該每次
重做。
（2）地表面處理要平整，放置基板;在挖坑時(shí)試坑周壁應(yīng)筆直，避免出現(xiàn)
上大下小或上小下大的情形。
�。�3)灌砂時(shí)檢測(cè)厚度應(yīng)為整個(gè)碾壓層厚，不能只取上部或者取到下一個(gè)碾
壓層中。
1.2環(huán)刀法
環(huán)刀法是測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)密度的傳統(tǒng)方法。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，因此，在用環(huán)刀法測(cè)定土的密度時(shí)，應(yīng)使所測(cè)密度能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。然而，這在實(shí)際檢測(cè)中是比較困難的，只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結(jié)果與灌砂法的結(jié)果才可能大致相同。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對(duì)于含有粒料的穩(wěn)定土及松散性材料無(wú)法使用。
1.3核子密度儀
核子密度儀法是利用放射性元素(通常是丫射線和中子射線)測(cè)量土或路面材料的密度和含水量。這類儀器的特點(diǎn)是測(cè)量速度快，需要人員少。它的缺點(diǎn)是，放射性物質(zhì)對(duì)人體有害，另外需要打洞，在打洞過(guò)程中易使洞壁附近的土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，影響測(cè)定的準(zhǔn)確性，可作施工控制使用，但需與常規(guī)方法比較，以驗(yàn)證其可靠性。
1.4落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀(LY-1儀)
落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀是利用落錘的沖擊使土體產(chǎn)生反彈力，并利用低頻測(cè)出土體響應(yīng)值的一種不測(cè)含水量就能得到路基壓實(shí)度的測(cè)試儀器。采用本方法進(jìn)行測(cè)定之前，路基壓實(shí)度曲線的標(biāo)定工作十分重要，選擇的土類要具有工程代表性。
2現(xiàn)行路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題分析
在試驗(yàn)段土基上進(jìn)行了四種方法的壓實(shí)度檢測(cè)，各測(cè)點(diǎn)位置一一對(duì)應(yīng)。其結(jié)果如表1。
以灌砂法作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的標(biāo)準(zhǔn)方法，將其它方法與灌砂法進(jìn)行回歸標(biāo)定。含水量試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法是烘干法，由核子密度儀測(cè)定的含水量須與烘干法進(jìn)行比較，用相關(guān)方程將其含水量轉(zhuǎn)化為烘干法的含水量。其其統(tǒng)計(jì)散點(diǎn)圖如圖1所示。
從圖1可以看出，環(huán)刀法、落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀測(cè)定的壓實(shí)度與灌砂法相關(guān)性較好，而核子密度儀測(cè)定的壓實(shí)度與灌砂法相關(guān)性較差。環(huán)刀法含水量的測(cè)定與灌砂法都用烘干法，兩者結(jié)果基本相同。核子密度儀測(cè)定的含水量與灌砂法的相關(guān)性較差。
從以上分析可知，四種方法測(cè)定的結(jié)果有一定差異。灌砂法作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的標(biāo)準(zhǔn)方法，由于其洞深通常為碾壓層的厚度，能較好的反映土基的壓實(shí)狀況，而且每次適用的儲(chǔ)砂筒內(nèi)沙的數(shù)量不變，砂的下落高度和下落速度不變，因此其測(cè)量精度高、準(zhǔn)確性好。但從結(jié)果來(lái)看，有3個(gè)壓實(shí)度超出100％，一是與最大干密度的確定有關(guān)，另外還與試驗(yàn)的操作有關(guān)，因此要嚴(yán)格遵循試驗(yàn)規(guī)程的每個(gè)細(xì)節(jié)，以提高精確度，同時(shí)應(yīng)開(kāi)展路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的探討。環(huán)刀容積小，只要使環(huán)刀取土剛好為碾壓層中間的土，環(huán)刀法測(cè)定結(jié)果與灌砂法相當(dāng)。核子
儀測(cè)定的結(jié)果不穩(wěn)定，其值較其它方法偏小，其壓實(shí)度結(jié)果與灌砂法的相關(guān)性較差，這可能主要是因?yàn)樵诖蚨吹倪^(guò)程中破壞了洞壁附近的土體結(jié)構(gòu)，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性;其含水量結(jié)果與烘干法的相關(guān)性也較差，這主要是由于核子密度儀測(cè)得的含水量是某一深度和某一面積內(nèi)的平均含水量，這個(gè)范圍比烘干法的大得多，因此只有土基的含水量和密實(shí)度都很均勻的情況下，兩者的測(cè)量結(jié)果才可能一致。落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀結(jié)果穩(wěn)定。但從圖1又可看出，前三者的檢測(cè)結(jié)果具有良好的一致性，壓實(shí)度結(jié)果的起伏較大，但落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀卻與前三種方法測(cè)定的壓實(shí)度趨勢(shì)存在一定的差異，起伏較小。
因此，通過(guò)對(duì)比分析認(rèn)為，灌砂法作為標(biāo)準(zhǔn)方法有其合理性，但應(yīng)嚴(yán)格要求試驗(yàn)操作:環(huán)刀法影響因素較多，應(yīng)取碾壓層中間的土;核子儀測(cè)定的結(jié)果不穩(wěn)定，只能作為施工的快速評(píng)定:落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀結(jié)果較穩(wěn)定，但其對(duì)土體的適用性和準(zhǔn)確性需進(jìn)一步的探討。
3路基壓實(shí)度檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn)
我國(guó)己建的高等級(jí)公路中，有些產(chǎn)生了早期破壞，其中有相當(dāng)一部分是由于路基原因而引起的，如因路基不均勻沉降導(dǎo)致路面局部沉陷及縱向裂縫等。發(fā)生這些問(wèn)題的原因很多，除施工管理原因外，現(xiàn)行壓實(shí)檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)不當(dāng)也是重要原因之一。
我國(guó)現(xiàn)行的路基采用了干密度比即壓實(shí)度作為壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)路基的不同層位規(guī)定了不同的壓實(shí)度值。工程實(shí)踐表明，現(xiàn)行檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)存在以下問(wèn)題:
�。�1）規(guī)范規(guī)定以灌砂法作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的標(biāo)準(zhǔn)方法，此方法表面上看起來(lái)較為簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，并會(huì)引起較大誤差，人為因素影響很大，測(cè)定結(jié)果變異性較大。
�。�2）對(duì)土質(zhì)多變路段，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，難以及時(shí)指導(dǎo)施工，即使事先預(yù)做試驗(yàn)，在最大干密度的選取上人為因素也很大;
（3）關(guān)于含水量的控制，在路基壓實(shí)過(guò)程中對(duì)其控制是基于怎樣以最小的壓實(shí)功獲得規(guī)范規(guī)定的壓實(shí)度，雖然在《路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-93)中規(guī)定了“細(xì)粒土、砂類土和礫石土無(wú)論采用何種壓實(shí)機(jī)械，均應(yīng)在該種土的最佳含水量士2%以內(nèi)壓實(shí)”，但在《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ071-94)中的土方路基的驗(yàn)收項(xiàng)目中并沒(méi)有對(duì)含水量提出具體要求，沒(méi)有綜合考慮干密度和路基成型時(shí)含水量?jī)煞矫娴囊蛩�。路基成型時(shí)的含水量和密實(shí)度對(duì)路基達(dá)到或接近穩(wěn)定密實(shí)度具有相當(dāng)重要的作用，因此僅強(qiáng)調(diào)密實(shí)度而淡化路基成型
時(shí)的含水量對(duì)穩(wěn)定性的影響顯然不夠全面;
（4）試驗(yàn)證明，細(xì)粒成分含量少的土(如砂性土和塑性指數(shù)不大的砂跟上、碎石土)，在施工碾壓時(shí)，其密度對(duì)含水量不敏感，可以放寬對(duì)含水量的控制;細(xì)粒成分多的土(如粘性土，特別是塑性指數(shù)大的粘上)，水的浸入使士體含水量增加，體積發(fā)生明顯膨脹，且膨脹率和初始含水量有關(guān)，初始含水量越小，膨脹率越大，從而引起土體開(kāi)裂。因此對(duì)于細(xì)粒成分多的土，不宜在含水量小的情況下壓實(shí)，而現(xiàn)行的壓實(shí)度法不能正確反映粘性土遇水的這一特性，而且沒(méi)有考慮含水量對(duì)不同土質(zhì)的影響，顯然不合理;
�。�5）巖塊材料大量在山區(qū)道路中應(yīng)用，無(wú)法用壓實(shí)度來(lái)衡量壓實(shí)的好壞;
�。�6）對(duì)高填路堤，填土越高，下層土所受自重力越大，但規(guī)范中規(guī)定下層的壓實(shí)度(90％)卻較上層(95％)低，與其受力和穩(wěn)定性規(guī)律不符�！�
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