灌砂法在公路路基试验检测中的应用分析

易斐、王秋荣

（景德镇市昌盛公路工程试验检测有限公司，江西景德镇 333000）

0 引言

公路路基是道路工程中起到承载交通荷载和分散荷载到地基的重要结构，为了确保公路路基的安全和稳定性，必须进行有效的试验检测来评估路基土壤的工程性质。灌砂法作为一种简便而有效的方法，可以模拟实际交通荷载对路基土壤的作用，从而得出准确的测试结果。

1 灌砂法介绍

灌砂法是一种常用于土壤力学试验的方法。该方法通过施加模拟交通负荷的荷载并加装一定厚度的砂料，模拟实际路面荷载作用下的土壤行为，从而获得土壤的力学性质和工程特性。在灌砂法中，首先在待测试的土壤表面均匀铺设一层砂料，通常选择具有一定粒径范围和工程性质的砂料材料。然后通过施加荷载，可以是静荷载或动荷载，模拟实际交通负荷对土壤的作用。荷载的大小和应力分布模式通常根据实际情况进行选择，以保证试验的真实性。在施加荷载的过程中，通过监测和记录土壤的变形、应力以及其他相关参数的变化，可以得到土壤的承载能力、压缩性、剪切性和变形特性等数据。这些数据对于公路路基设计和土壤力学性质分析具有重要意义，能够为工程师提供准确的信息，指导公路路基的设计和施工。灌砂法作为一种常用的试验方法，具有许多优点。

首先，它具有操作简便、成本相对较低的特点，适用于各种土壤类型和地质条件下的试验。

其次，通过模拟实际交通负荷，能够更真实地反映土壤的力学行为，提高试验结果的可靠性和可重复性。灌砂法可以评估土壤的承载能力、变形特性和稳定性等关键参数，为公路路基设计和施工提供准确的数据和指导[1]。

2 案例应用情况

某高速公路线路长度为260km，路基宽度为25.5m，车辆通行设计速度为100km/h，在项目建设阶段，为确保工程的质量，采用灌砂法对路基进行压实度检测，具体内容如下。

2.1 灌砂法操作要点分析

在检测点的选择过程中，首先应从具体操作角度出发，尽量把检测点设置在场地比较开阔，地势平坦的区域，这样才方便后续检测工作的开展。在该工程中，工作人员根据工程所在区域地理环境特征，把检测点位设置在长宽为40cm 的空地上。在检测过程中，为了使路基的整体结构能更加的稳定、安全，确保储砂筒能保持直立状态，要在场地内部放置基板，这样才能保证检测数据准确性。

与此同时，工作人员在检测工作的准备阶段，对检测现场进行清理，把一些与检测工作无关的物体清除出现场，这样才能保证检测结果不会受到外部因素的干扰而出现误差。在检测点现场的布置过程中，为了避免路基压实度检测结果出现误差，应考虑到高速公路中间区域的压实度要比公路两边的压实度要高，所以工作人员要在公路中间与两边都布设上一定数量的检测点，这样才能提高压实度检测数据的可靠性。检测中会有一定数量的土体被挖出，此时，工作人员要做好存储保管工作，防止因外在环境的影响导致土体水分流失而造成检测结果出现差异。在灌砂法的应用过程中，通常会使用到天平、基板、灌砂筒等工具。

2.2 试洞的开挖

应用灌砂法检测时，试洞的开挖环节至关重要。为确保检测结果的准确性，工作人员应遵循从中间往两边的原则进行开挖。这是因为按照从外部到内部的原则开挖会导致两侧土体受到挤压，从而引起密度变化，进而影响检测数据的精准度。

同时，为了保证试洞的几何形状符合要求，检测人员需要控制试洞的形状，并确保试洞壁与底面呈现90°的直角，避免出现倾斜等问题。若试洞壁倾斜，将会降低量砂的流动性，进而影响检测结果的准确性。在试洞开挖过程中产生的土体应进行密封保存，以防止外部环境的温湿度变化导致水分流失，进而影响检测数据的准确性。

此外，在试洞开挖阶段，对试坑材料的含水量进行检测也十分重要。常用的方法是采用酒精燃烧来促进材料的烘干，在烘干过程中，还需要对土壤内部进行检查，以防止土壤中含有其他易燃物质，避免发生安全事故。为确保灌砂法操作的可控性，工作人员需要严格遵守操作规程和安全操作要求。在灌注过程中，要控制好灌砂的速度和流量，确保砂料均匀分布并填充到试洞中。

同时，还要及时发现并修正灌注过程中的泄漏和渗漏现象，确保操作的稳定性和准确性。通过严格控制试洞开挖过程中的操作，可以获得可靠的路基质量数据，为公路工程的设计和施工提供重要参考[2-6]。

2.3 量砂的标定

在量砂标定环节，要应用到标定罐与储砂筒。一般来说，量砂的密度与标定罐的高度成正比，后者高度越高，量砂的密度就会越大。鉴于此，在具体的量砂标定过程中，工作人员要对该问题加以重视。当标定罐的高度加高2.5cm 时，量砂密度也会随着变化，一般会加大1%。基于这种情况，在具体操作环节，检测人员要合理控制坑洞的深度及稳定性，以此来确保检测数据的准确性。其次，储砂筒的砂面高度与量砂的密度也存在必然联系，砂面高度越高量砂密度也随之变大，当砂面高度增加到5cm 左右时，量砂密度就会加大1%左右。基于这种情况，在实际检测工作中，检测人员应对砂面、量砂密度及量砂的高度进行控制，确保三者之间的统一性，这样才能确保检测数据的准确性。与此同时，灌注过程中，量砂要保持自由落体的形态，以此来确保检测工作的高质量高效率。

2.4 试坑的深度

利用灌砂法对高速公路的路基进行质量检测时，应严格遵循相关标准规范进行试验。首先，要注意保持试坑的深度与待测层厚度的一致性，并确保下方的材料不被包括在试验范围内。一般而言，高速公路的路基压实厚度约为20cm 左右，因此试坑的深度可以根据该厚度来确定。然而，由于各种因素的影响，试坑的实际深度通常会比预期设定的深度浅一些。此外，在进行压路设备作业时，碾压力往往无法完全均匀施加，导致路基上部的压实度远低于下部。因此，在进行试坑挖掘时，操作人员需要精确控制试坑的深度和范围，确保其与待测层的对应关系。另外，灌砂法的操作人员还应注意灌注过程的均匀性和稳定性。灌注时，应控制好灌砂的速度和流量，确保砂料均匀分布并填充到试坑中。同时，还要留意灌注过程中的泄漏和渗漏现象，及时进行修正和调整。通过严格控制试坑的深度、灌注的均匀性和稳定性，可以获取准确可靠的路基质量数据。

2.5 灌砂操作

在进行灌砂作业时，首要任务是进行量砂的质量检测。这一步骤的目的是确保所用砂料的质量符合检测要求，并保证每次灌砂量的一致性，为后续的检测工作打下坚实基础。

为此，需要严格按照标准规定的检测方法和要求进行砂料质量的检验，包括颗粒大小、含水量等参数的测定。只有确保砂料质量的稳定性和准确性，才能保证灌砂试验的可靠性和有效性。

在灌砂过程中，如果发现砂料已经停止流动，应在10～20s后停止灌砂，以确保灌砂的均匀性和一致性。这样可以避免过度灌砂或灌砂不足的情况发生，保证试验结果的准确性和可比性。为了防止操作失误导致标准砂的流失，检测人员在试验前应对检测路段进行现场勘察和测量。包括检查路面状况、确定灌砂位置和灌注方式等。通过现场勘察和测量，可以确保灌砂技术的合理有效应用，避免因操作不当或不符合实际情况而导致试验结果的偏差。

此外，在整个检测过程中，工作人员必须严格按照标准流程进行操作，包括灌砂设备的准备、试验参数的设定、灌砂过程的监控和记录等，只有遵循标准流程，严格执行操作规程，才能确保试验结果的可靠性和可比性[7-9]。

3 灌砂法操作注意事项分析

3.1 做好设备控制

在进行灌砂法操作之前，操作人员应对相关设备进行校准和检查。确保设备的测量准确度和功能完好。安排人员检查压力传感器、流量计和控制阀门等设备，确保其灵敏度和稳定性。

同时，还需结合项目的具体要求做好砂料供给速度、压力控制、喷水量等关键参数控制。操作人员应根据土壤性质和试验要求，进行适当的参数调整，以确保操作的准确性和稳定性。

最后，在灌砂法操作过程中，操作人员应实时监测设备的工作状态和输出数据。做好监测砂料流量、喷水压力、喷洒均匀性等关键指标，如发现异常情况，及时进行调整和修正，以保持操作的可控性和一致性。

3.2 做好操作控制

在进行灌砂法操作之前，操作人员应仔细阅读试验指导手册或相关标准，了解试验目的、要求和操作步骤。准备好所需的设备、工具和试验材料，确保其完好无损并满足要求。

同时，需要根据试验要求，设定合适的试验参数，如砂料的颗粒大小、厚度和密实度等，这些参数的选择应基于具体的土壤类型和试验目的，以确保试验的可靠性和代表性。

此外，在待测试的土壤表面均匀、连续铺设砂料。操作人员应掌握合适的铺设速度和方法，确保砂料的均匀性和一致性。在铺设过程中，避免砂料的堆积和空洞，以免影响后续的荷载施加和监测工作。

最后，根据试验要求，施加规定的荷载。操作人员应准确控制荷载的大小、施加方式和持续时间，以模拟实际的路面荷载情况。在施加荷载的过程中，密切观察和监测土壤的变形和应力响应。

需要注意的是，在荷载施加过程中，操作人员应密切关注监测设备的读数，并及时记录相关数据。监测记录应准确、清晰，并包括试验的关键参数和指标，如土壤的变形、应力、压缩性等。这些记录将作为后续结果分析和结论的依据[10]。

3.3 量砂稳定性的保持控制

在具体的检测工作中，为了确保量砂的稳定性，工作人员应根据施工现场的实际情况，结合相关标准规范，对量砂进行合理控制，防止外部环境对其密度造成影响。

同时，工作人员在量砂的选用过程中，应充分结合施工现场外在环境温度湿度的具体情况进行合理选择，以此来确保量砂与环境之间温湿度的统一。在具体的检测阶段，量砂的数量要满足检测需求，这样才能保证检测工作能有序顺利进行。检测过程中，当外在环境出现波动时，工作人员要根据具体情况进行换砂作业。针对新入场的量砂，检测人员要做好标定工作[11]。

4 结语

公路路基试验检测中的灌砂法是一种有效的测试方法，用于评估土壤的工程性质和力学性能。通过控制水平的水流和砂料流量，可以模拟路基工程中的水力和荷载条件，从而获得可靠的测试结果。通过灌砂法试验，可以获得土壤的水力性质、渗透性和稳定性等重要参数。这些数据对于路基工程的设计、改进和评估至关重要。通过灌砂法试验，可以评估路基的排水性能、土壤的承载能力以及对荷载的响应能力，为工程设计和施工提供可靠的依据。

在进行灌砂法试验时，需要严格控制操作过程，做好砂料供给速度、喷水压力、喷洒均匀性等关键参数控制。只有在操作过程中确保可控性和准确性，才能获得可靠和一致的试验结果。在未来的公路路基试验检测工作中，还需要加强灌砂法的研究，通过更新设备、做好现场参数等方面控制，保证试验检测结果准确可靠，为项目实施奠定基础。