灌砂法与核子密度湿度仪压实度检测对比试验

张伟

摘 要：路基填筑是高速公路施工的重要组成部分，由于路基质量问题会在后期运营出现崩塌、错落、滑坡、下陷、坍塌和边坡滑坍等病害，严重影响行车安全。做好路基施工的质量控制要从路基填筑和试验检测两个方面入手，共同控制，有效提升路基施工的质量，以保证行车安全。

关键词：灌砂法;核子密度湿度仪;压实度;比对试验

中图分类号：U416.06 文献标识码：A

0 前言

随着高速公路建设迅猛发展，路基施工机械化程度不断的提高，路基的压实质量受到人们的关注。在路基施工中，填筑和试验检测任何一个环节出现问题，都会严重影响施工质量。

1 工程基本情况

公司施工的某高速公路八合同段，路基工程占工程总里程的85%左右，路基是控制性工程，路基压实度检测就成了实验室外业的主要工作。传统的压实度检测方法—灌砂法在满足检测频率的情况下从开始试验到做出合格与否结论需要很长时间，无论是在人力成本还是在时间成本方面，都需要较高的投入，尤其是当下的路基工程工期要求越来越严格，如果无法保障检测效率，就会导致道路工程浪费大量时间在检测工作上。建设单位也意识到这一点，为了减少检测工作为路基施工工期带来的压力，就需要改善传统的检测方式，为此提出使用核子密度湿度仪进行路基压实度检测。这一举措受到施工单位的普遍欢迎。核子密度湿度仪具备较强的可操作性，检测效率较高并且能够保障检测的准确性，并且检测的准确性也能够得到保障，大大减少了路基检测工作对路基施工工期施加的压力，提高了检测速度，其检测效率远远优于灌砂法，非常适合于路基为控制性工程的合同段，能够基本满足路基施工的工期要求。那么在使用核子密度湿度仪检测前应做好灌砂法与核子密度湿度仪对比试验，保障检测准确度，建立回归方程就非常关键。但是，在实际的检测工作中，部分试验人员可能会忽略掉核子密度湿度仪器测试的对比试验程序，难以保障测试的准确性，如若直接使用初次检测得到的数值作为路基检测的结果，就有可能存在一定的误差。在通过核子密度湿度仪对路基进行检测时，就需要考虑到核子密度湿度仪进行单次检测时可能出现的误差，通过对比试验，降低误差的范围，在检测之前，必须按规范对不同填料用核子密度湿度仪与灌砂法进行标定试验，并且将监测过后的数据信息进行回归分析，并且构建专门的回归方程式对监测数值进行修整。在试验中，为了保障整个试验过程的合理性，必须要做好试验现场的监管，监理旁站见证整个比对过程，试验结果报监理工程师审批后实施。

合同段现场进行对比试验并对试验结果进行数据分析整理。

对比试验前的准备工作：

1.1 室内试验准备

（1）核子密度湿度仪：美国MC-3型核子密度湿度仪，山东公路交通学院检定。

（2）仪器标定：1）在展开检测工作之前，首先对仪器的电量进行检查，确保仪器的电量能够保障仪器完成该次检测工作。另外，在实验的前15 h，就要对仪器进行检测，预留出充足的充电时间，确保仪器在进行检测之前电量充足。另外，还需要对检测仪器的质量进行检测，确保仪器能够正常运作。2）每次测试前，还要对仪器进行标准计数。在操作时，应当保障仪器摆放在洁净的标准块上，做好检测现场的管理工作，检测所在地的环境进行整理，以检测仪器为圆心，周围3 m不得存在建筑物，10 m内不得有其他放射源。标准计数如若处于标准范围的规定以内，方可进行后续的检测工作。

（3）灌砂筒、标准砂标定：将足量的标准砂风干，确定标准砂密度。

（4）填筑层的土做标准击实：最大干密度及最佳含水率。

1.2 现场准备

（1）在压实的路基段选5个断面，一个断面4個点，点间距5 m，共计20个点。

（2）试验前给试验员进行试验检测交底并分工。1）核子密度湿度仪操作1人，记录1人，辅助1人。2）灌砂法：挖试坑5个组，每组4个点。3）灌砂设专人，砂不重复使用，减少误差。

1.3 试验方法、要求

核子密度湿度仪、灌砂法的试验方法均严格按有关试验规程进行，仪器使用注意事项等在此不再叙述。参阅《填土密度湿度核子密度湿度仪测试规程》、《公路路基路面现场测试规程》。

2 试验数据采集整理

2.1 核子密度湿度仪与灌砂法原始数据

数据整理后见表1。

2.2 数据分析

用3倍标准偏差（拉伊达法）剔除可疑数据。

2.2.1 利用下列公式计算偏差

1）偏差系数：

湿密度偏差（kg/m³）=灌砂法测定的湿密度-核子密度湿度仪测定湿密度

绝对含水率（kg/m³）=湿密度-干密度

绝对含水率偏差（kg/m³）=灌砂法测的绝对含水率-核子密度湿度仪测的绝对含水率

2.2.2 计算分析

1）湿密度偏差：

利用3倍标准差法分析对比数据：

X=-22.8 S=27.7

X-3s=-105.9 X+3s=60.3

灌砂法与核仪对比的湿密度偏差，经数据分析在误差范围内，试验数据可靠。

2）绝对含水率偏差：

利用3倍标准差法分析对比数据：

X=-10.7 S=22.5

X-3s=-78.2 X+3s=56.8

灌砂法与核仪对比的绝对含水率偏差，经数据分析在试验误差范围内，试验数据可靠。

2.3 确定核子密度湿度仪修正值

根据湿密度偏差与绝对含水率偏差的平均值来确定核子密度湿度仪的修正系数值。修正系数值为：

湿密度修正值：γ=-23（kg/m³）

绝对含水率修正值：n=11（kg/m³）

2.4 建立相关方程

根据一元线性回归分析，以核子密度湿度仪所测的干密度值为横坐标与灌砂法干密度值为纵坐标建立γ=a+bx关系式（见下图）。并求出相关系数是否满足要求。（相关系数大于0.9，则符合要求，可用于施工检测。如小于0.9，则分析原因，报试验监理工程师同意后方可使用）。

回归方程：Y=0.8433X+0.2709

式中：X-核子密度湿度仪测的干密度（g/cm³）

Y-修正后真实的干密度（g/cm³）

经计算相关系数γ=0.93，符合规范大于0.9的要求，可以用于施工检测。

3 对比试验过程中为了保证试验数据准确可靠，人员安全，施工和试验检测时应按以下要求执行

（1）压实层厚度均匀，土质无变化，填筑时严格控制层厚，碾压成型表面平整。

（2）核子密度仪测孔深度一致，检测时统一从小里程方向开始;灌砂法试坑按标准修整，设专人量测并修正。

（3）专人灌砂，标准砂不重复使用。

（4）核子密度仪预热15 min，标准块标定核子密度湿度仪时符合要求。

（5）在决定测点位置后，需要对该地进行整理，确保测点表面平整。平整工作可以通过薄刮板刮平或者通过细颗粒填平，但是填平后不得进行压实。

（6）测点表面平整后，就可以通过导板以及钻杆造孔。通常情況下，孔深要控制在测试深度以上，留出一定的富余。在钻孔时，也要保障孔洞垂直，并且确保孔壁光滑无凸起。另外造孔作业不得使用仪器放射源进行。

（7）输入设定参数应包括下列各项：

1）计数时间不得小于30 s;

2）计量单位为g/cm3或者kg/m3;

3）最大干密度（由室内试验测得）;

4）密度、含水率的偏移量输入“0”;

5）测点记录号，当人工记录时可不输入。

（8）在进行现场检测工作时，应当根据规定要求，将仪器放置到规定位置;并将放射源定位到预定的测试深度，放射源应达到压实层的底部。

（9）启动仪器时，要保障检测设备方圆2 m内没有人员逗留。

（10）测试结束后，收起放射源，记录测试数据。

（11）同一测点，考虑到检测的准确性，需要通过多次读数得出准确度较高的检测结果，仪器完成首次读数后，将仪器围绕测控旋转180°进行二次读数，并且取两次读数的平均值;当两次干密度的读数差值大于0. 02 g/cm时，应将仪器再绕测孔旋转到90°和270°的位置进行两次读数，取四次读数的平均值。

4 结束语

正确使用核子密度湿度仪，充分发挥核子密度湿度仪在路基填土压实度检测中的自身优势，做好核子密度湿度仪与灌砂法对比试验，建立该段路基填料的回归方程式，就能够有效、快捷、准确地控制了路基的填筑质量。

参考文献：

[1]钱雅丽.浅谈核子密度仪检测压实度[J].山西建筑，2004，30（07）：108-109.