灌砂法在路基压实度检测中的应用研究

灌砂法在路基压实度检测中的应用研究
摘要：灌砂法是公路路基压实度检测的常用方法之一，在路基试验检测过程中具有重要的意义。

本文首先介绍了灌砂法的实验原理，进而阐述了灌砂法的试验步骤以及操作注意事项，一起为公路试验检测人员进行压实度检测提供合理可靠的参考。

关键词：灌砂法；路基压实度；试验检测
引言
公路路基是路面的基础部分，承受路面传递的交通荷载作用，路基的施工质量直接影响到公路的工程质量。

公路路基必须具有足够的强度与稳定性，而压实度作为控制路基施工质量的重要指标，在公路工程试验检测过程中具有重要的作用。

路基压实度的试验检测方法主要有灌砂法，核子密度仪法以及环刀法，而灌砂法试验设备要求简单，操作简单方便，试验结果精准可信，在公路施工检测过程中得到广泛的应用，成为目前最常用的压实度检测方法。

1灌砂法试验原理概述
路基压实度是指施工现场干密度与室内击实试验条件得到的基层材料最大干密度之比，二十公现场路基材料的干密度则通过罐砂法测得。

灌砂法是指利用颗粒均匀的细砂去替换挖除路基材料的坑洞体积，由于罐入砂的质量以及细砂密度容易测得，因而可以求出挖出材料的体积，进而根据挖除路基材料的含水率以及总质量，确定施工现场的最大干密度。

灌砂法主要适用于不同材料修筑的路基土，水泥以及二灰稳定材料的压实度检测，是我国国家规范中路基压实度检测的标准方法之一。

2灌砂法试验准备工作
2.1罐砂筒的选用
利用灌砂法进行路基压实度检测时，对于罐砂筒的选用应该遵循以下原则：如果集料的最大粒径不超过15mm,且路基层厚小于150mm时，一般使用直径为100mm的小型罐砂筒；如果集料的最大粒径超过15mm小于40mm的情况下，且路基层厚在150-200mm之间时，应该选用直径15mm的罐砂筒；如果集料最大粒径在40mm-60mm或者更大时，应该选择直径200mm更大型的罐砂筒。

目前，由于路基材料的最大粒径一般在15-40mm之间，层厚一般在150-200cm之间，因此在公路施工中经常使用直径150mm的灌砂筒。

2.2圆锥体内砂的质量标定
在灌砂筒筒口处向筒内装入标准砂，直至标准砂距筒顶部15mm位置，然后
称量出筒内砂的质量ma，精确至1g，需要注意的是，以后进行标定试验室时仍需保持此装砂高度以及装砂质量。

打开开关使罐砂筒的流砂口与漏斗口以及铁板中心的圆孔对准，让标准砂自上而下流出，当流出砂的体积与标定罐的容积相当时关闭开关。

然后保持储砂筒稳定，将罐砂筒移至事先准备好的玻璃板上，打开开关使标准砂流出，结束后关闭开关移走罐砂筒，然后称取玻璃板上的标准砂质量mb，精确至1g，玻璃板上的残余砂即为填充圆锥部分体积的砂质量，圆锥体内砂的质量标定需要重复测试三次，取其平均值。

2.3标准砂的单位质量标定
首先，通过水来测得标定罐的体积V，精确至1ml，然后向储砂筒中加入质量为ma的砂，将罐砂筒置于标定罐上，打开开关使标准砂流入标定罐，待不再下流时，关闭开关并称取罐砂筒内的剩余砂量，，记下质量mc，精确至1g，则标定罐内装满标准砂的质量m1，需要重复实验三次取平均值作为试验数据。

质量公式为：m1=ma-mb-mc
m1为标定灌中量砂质量（g）
ma 装入灌砂筒内的量砂的总质量（g）
mb 灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）
mc 灌砂入标定灌后，筒内剩余砂的质量
则标准砂的密度计算公式为：rs= m1/∨
Rs--量砂的密度(g/cm3)
V—通过水测定的标定灌的体积cm3
3灌砂法试验步骤
（1）路基凿洞。

在路基上选择一处平整干净的试验场地，并清扫干净，清扫面积必须超过基板的面积。

将基板置于清扫出的路基表面，如果路基表面粗糙不平，则首先将装有质量为me量砂的罐砂筒置于基板之上，打开开关使量砂流与路基空隙，然后称取筒内剩余量砂质量mf，精确度同样为1g，结束后取走基板，将路基清理干净后重新放置基板，然后沿基板中心圆孔凿洞，将挖出材料装入密封的塑料袋内，洞深与路基层厚相同，凿洞结束后称取挖出路基材料的总质量mw，精确至1g。

（2）罐砂试验。

在罐砂筒的储砂筒内装入质量为ma的量砂，将罐砂筒出砂口对准基板中心圆孔，打开开关使量砂流入试坑内，不再下流时关闭开关，移走灌砂筒，称取罐砂筒内剩余砂的质量md，精确至1g。

（3）路基材料含水率测定。

将挖出的路基材料带回室内试验室，进行含水率的测定。

将路基材料置于铝盒或者干净的托盘中，测试其含水量ω，如果试验所用为小灌砂筒，则含水率试验对于细粒土试样质量要大于于100g，中粒土试样质量大于500g。

如果使用大灌砂筒试验，细粒土的试样质量大于200g，中粒土试样质量大于1000g，粗粒土或者其他无机结合料试样质量需要大于2000g。

确定最小试样质量后，称去质量（m4），精确至1g。

（4）结果计算。

○1填充试坑体积的砂的质量m2 =ma-md-(me-mf)
式中：m2--填充试坑标准砂的质量(g)；
ma--灌砂前灌砂筒内砂的质量(g)；
mb--灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g)；
md--灌砂完成后灌砂筒内剩余量砂的质量(g)；
(me-mf)--灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量(g)；
○2路基材料的湿密度公式为：ρw(g/cm3):ρw=mw/m2×γs
式中：mw--试坑中取出路基材料质量(g)
γs—标准砂的密度(g/cm3)
○3计算试杭材料的干密度公式为：ρd(g/cm3):ρd=ρw/1+0.01ω
式中：ω--试坑路基材料的含水量(%)。

○4路基施工压实度：K=ρd/ρc×100
式中：K--测试地点的施工压实度(%)；
ρd—路基材料试样的干密度(g/cm3)；
ρc—通过室内击实试验得到的路基材料试样的最大干密度(g/cm3)。

4灌砂法试验检测注意事项
（1）试验点以及试验频率的选择。

试验点的选择应该遵循保证基板放置平稳的原则，如果基板放置不稳固容易造成储砂筒的倾斜从而影响标准砂的流出，造成试验误差的出现，影响试验精度。

在试验地点选择时，应注意对路基压实薄
弱处的选择，根据工程实践表明，路基中线位置压实度一般高于边缘位置，因此，在灌砂法试验地点选择时，应加强对路基两侧边缘测点的选择。

试验频率应该根据我国《公路路基路面现场测试规程》规定，对于路基压实度的检测频率为每1000平米最少抽检两点，不足1000平米测试两点，结合工程实际情况酌情增加，以便于更好的控制压实度。

（2）试坑形状及深度。

试坑坑壁保持竖直，在进行凿洞开挖试坑时，应保持试坑坑壁竖直呈圆柱体的形式，避免出现上大下小或者上校下达的口袋形状，以免造成路基材料的密度偏大或者偏小，影响试验检测结果。

试坑的深度应为路基的碾压层厚，不能只取上部或者延伸到下一碾压层中。

（3）量砂的选择。

在灌砂法试验中，必须保持量砂的干燥清洁，量砂要尽可能的规则，一般需要在空气中置放一段时间已达到一定的适度，避免对量砂密度差生影响造成试验误差的出现。

在同一试验过程中，保证量砂的同一性，如果更换量砂需要重新进行标定，因为量砂密度的变化会对试验结果产生较大的影响。

结语
路基工程的质量直接关系到公路工程整体质量，而压实度是路基质量的重要表征指标，因此，对于路基压实度的试验检测对公路施工质量控制具有重要的意义。

灌砂法市公路工程施工中最为常用的压实度检测方法之一，灌砂法具有设备简单，试验条件限制少，方便灵活的特点，但是灌砂法实际操作需要经验水平，误差难于控制。

因此，在利用灌砂法进行路基压实度检测过程中，必须按照规范规定的步骤及注意事项，严格认真操作，已得到最为可靠的压实度数据。