灌砂法在公路路基压实度应用技术分析

沈晓青

摘要：灌砂法检测路基压实度是公路施工最常用的试验方法之一，其适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。文章笔者结合经验对该方法谈谈自己一些应用心得。供于借鉴。

关键词：路基；压实度；灌砂法；应用技术

一、概述

灌砂法是利用粒径为0.30mm～0.60mm、已知松方密度的清洁干燥的砂，从灌砂筒中自由下落到试洞中，即用标准砂来置换试洞中的试样，从而测定试洞的体积，并根据试样的含水率计算出试样的干密度。该方法适用于在现场测定基层（或底基层）、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度的检测，但不适用于填石路基等有大孔洞或大孔隙的材料压实层的压实度检测。

二、灌砂筒的选用

用灌砂法测定压实度时，应根据集料的最大粒径及压实层厚度选用灌砂筒，原则为：（1）试样的最大粒径<15mm、测定层的厚度≤150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒；（2）试样的最大粒径≥15mm，但小于40mm，测定层的厚度>150mm，但不超过200mm时，选用φ150mm的中型灌砂筒；（3）集料的最大粒径≥40mm时，选用φ200mm的大型灌砂筒为宜。

三、选点及取样频率

（1）点位的确定

点位的选取是否适当将直接影响检测评定的结果。由于工程结构的特殊性，一般路基中间部位的压实度较两侧接近路边缘处压实度高，所以加强对路基边部的检测也是非常必要的。在日常检测尤其是在质量验收时，应严格按照《公路路基路面现场测试规程》附录A规定的随机选点的方法确定检测点的位置。

（2）取样频率

笔者认为：选点太少，位置不客观，代表性不足，很难反映实际情况；选点太多，不但费时费力，降低工作效率，而且由于试洞较多，往往会破坏结构层整体强度。因此，在实际工作中，我们除了按《公路工程质量检验评定标准》中规定的频率进行选点检测外，必须注重对薄弱点的检测，这样检测结果才能较客观的反映工程质量的实际情况。

四、量砂密度的标定

量砂密度标定准确与否，将影响路基压实度的检测精度。而量砂密度的标定，却受储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等因素的影响。因此，进行路基压实度检测之前，应进行量砂密度的标定。

（1）储砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响

由于不同高度的砂，因下落速度的不同，会对量砂的密度有影响，因此，应严格控制储砂筒中砂面高度。根据《公路土工试验规程》的规定，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm。而根据《公路土工试验规程》的规定，筒内砂的质量准确至1g。实践证明，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，大大提高了检测数据的准确性。

（2）标定罐深度对量砂密度的影响

砂的密度随着标定罐深度的变化其数值有较明显的变化。《公路土工试验规程》中说明：标定罐深度减少2.5cm，砂的密度约降低1%。现在假定土样最大干密度为1.78g/cm3，灌砂筒和砂的总质量为7000g，锥体及基板和粗糙面间砂的总质量为850g，灌砂后筒和砂的质量为3100g，湿土重4000g，含水量10%，如果采用20cm标定罐标定的砂的密度1.433g/cm3，得出碾压层的压实度为96.0%，如果采用15cm标定罐来标定砂的密度，其数值应该是1.405g/cm3，那么，此时压实度为94.1%。由此看来，对于同一个试坑，采用不同标定罐标定的砂密度，对压实度数值产生了较大影响。因此，现场试洞深度应与室内标定罐深度一致。

（3）量砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响

不同颗粒粒径组成的砂，其级配不同，密度也明显不同，故每次检测使用时量砂必须采用粒径0.25mm～0.50mm或0.30mm～0.60mm的标准砂，而且要保持砂的洁净干燥。

五、灌砂法检测的质量控制

按要求进行压实后再填筑路基，利用置换的方式加强地基，换填部分的压实度应不小于90%。软土厚度薄，并且存在2m以上的硬壳层的路段，采用堆载预压处理。对于路基土、路面半刚性基层以及粒料类柔性基层而言，压实度就是指施工区域的土地实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值，对于沥青面层以及沥青稳定基层而言，压实度就是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值，压实度是填土工程的质量控制指标。先取压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度，此为试样干密度。再取由击实试验后所得试样的最大干密度，用实际干密度除以最大干密度即是土的实际压实度。用此数与标准规定的压实度比较，也就得到了公路路基土的压实程度是否达到质量标准。路面路基的压实度评定要点是，控制平均压实度的置信下限，以保证整体水平。规定单点极值不得超出规定值，防止局部隐患。规定扣分界限以区分质量的优劣。当路面路基的单点压实度全部大于或者等于规定值时，说明评定路段的压实度合格。此外，在公路路基施工过程中由于混合料中碎石粒径不稳定，造成了混合料的最大干容重不固定，每一层甚至每一段填料的最大干容重均不一样，所以用灌砂法检测常出现压实度超密的现象，因此现场监理需要对路基的每一层确定最大干容量。

六、现场检测注意事项

（1）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）中规定压实度检验频率为双车道每200m每压实层测4处。以报检1km为例，需要检测20点，大约5h，再加上监理抽检，整个检测过程耗时还是比较长的，因此要配备足够数量的检测设备和人员，最好能做到自检与抽检同时进行。

（2）因为储砂筒砂面高度和砂总重不同会导致进入试洞内的砂密度发生变化，在施工现场试验检测时，储砂筒砂面高度和筒内砂重量要与标定时相同。

（3）除非測点表面非常平坦，粗糙度不大，否则应使用基板测定粗糙表面消耗的量砂，消除不规则表面对计算试洞体积的影响，注意如果灌砂筒底板、基板与地面之间有砂漏出，要将其收集称重，计算密度时予以扣除。

（4）试洞的深度要达到压实层底部。按照《公路路基路面现场测试规程》要求，试洞的深度应该等于测定层的厚度，但不得有下层材料混入。工地上最常见的灌砂筒规格为150mm，只能测150mm厚压实层的压实度，随着目前压实设备性能提高、压实功加大，压实层的厚度基本都达到200mm左右，《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）中对压实度检测特别要求，灌砂法、灌水法取土样的底面位置为每一压实层底部，因此应用Φ150mm的灌砂筒检测厚度在200mm左右的压实层时应先清除表层50mm再挖洞检测。

（5）试洞形状要规整，呈圆柱体，洞壁光滑垂直，上下洞口直径一致，洞深应尽量等于标定时深度。

（6）灌砂时间要充分，边缘处量砂虽然不再流动，但砂筒内部砂可能还在下落，如果此时停止灌砂，必然导致试洞内砂量不足，按此砂量计算会使压实度结果数据值偏大，因此应再等10s后结束灌砂。

（7）含水量试验最准确的方法是烘干法，但受现场检测条件限制，通常采用酒精法。使用酒精法要注意土的类别，有机质含量高的土会因为有机质被烧掉导致检测到水量数值偏大，潮湿的黏性土必须要粉碎，否则也会产生较大的误差，酒精纯度必须要达到95%，劣质酒精燃烧不充分反而变成水份，影响检测结果，路基表面往往含水量偏低，在做含水量时，应将试洞内取出的土壤迅速均匀搅拌，然后再测含水量。在凿洞过程中，应随时将凿松的土取出装入塑料袋中，使水分不蒸发。

（8）量砂重复使用时一定要处理一致，洗净、过筛，除掉杂质，重新烘干，并放置一段时间使其湿度与空气达到平衡后再用。

参考文献：

[1]《公路工程质量检验评定标准》（JTG-F80/1-2004）.

[2]史丽然.灌砂法检测路基压实度技术要点[J].建筑科技与管理，2011，（5）.