灌砂法在公路路基试验检测中的应用研究

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灌砂法在公路路基试验检测中的应用研究

摘要:现阶段路基压实度试验检测技术有很多,如灌砂法、环刀法、核子密度仪法、灌水法等,经过大量实际应用发现,灌砂法相比于其他试验检测技术,操作简单,检测数据准确,成本较低,目前在公路路基压实度试验检测应用中应用较为广泛。本文为研究公路路基压实度试验检测技术,首先对灌砂法、环刀法检测路基压实度试验的检测技术进行对比分析,突出灌砂法的优势和特性,并结合灌砂法进行实际工程应用,重点对灌砂法检测技术进行研究。本文对灌砂法在公路路基试验检测中的应用进行分析,以供参考。

关键词:灌砂法;公路路基;试验检测;工程应用

引言

灌砂法是目前检测路基压实度检测方法中使用频率较高的方法,其适合于路基及路面基层、底层中的砾类土回填压实度的检测过程中使用,如果土体的空隙较大,或者内部有大孔洞,则不适宜选择灌砂法进行检测。需要注意的是,在选择灌砂法进行检测前需要对标准砂的密度进行标定,进而保障整个检测结果的精准性。标准砂需要工作人员按照规范要求提前烘干。

1、现场操作对压实度影响

路基回填现场施工,目前机械化施工,填方数量大摊铺面积大;因此压实度检测工作量大,就试验人员从早挖到晚,也不能按时完成检测,影响施工进度。为加快挖坑进度,采用小罐砂筒现场检测,雇佣民工大量挖坑,由于民工施工技术水平有限,为追求数量挖到最后试坑越挖越小,有的甚至不超过100mm。试坑越小理论上压实度越高,因此数量的检测频率直接影响到压实度的检测质量,由于大部分试坑挖取都由民工完成,操作不规范不可避免,这样就经常会出现自检合格,监理抽检不合格,原因就是抽检数量远少于自检数量,准确度也高于自检。为方便快速得到压实结果,加快施工进度,现场碾压完成后急于填土,按施工流程,施工单位自检合格后还需要报监理抽检;但是现场众多设备和人员不能等到试坑中的土样在室内烘干6~8h检测合格后再填筑,因此现场操作中通常采用《公路土工试验规程》(JTG 3430-2020)规程中(T0104-2019)酒精燃烧法来测含水率,规程要求电子天平精度0.01g,在户外0.01精度的天子天平跟本无法稳定数值,且此类精度天平不适合在工地现场使用,虽规程中未规定室外不能使用燃烧法,实际现场检测用采用0.1g或1g精度的天平替代,此类未按规程选用方法和未按规程选用设备的检测结果是偏离的,但检测报告通常都未注明,因此快速而基本准确的含水率现场试验方法就需要各方确定偏差范围,制定控制依据。

2、灌砂法应用的重要性

路基回填碾压密实的过程是路基路面施工的重要环节,压实质量与路基路面的强度、刚度、稳定性和平整度密切相关。压实度是路基路面施工质量检验的关键项目,《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)对各等级公路土方路基压实度要求作出规定,对于土路基,压实度是筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比,以百分率表示。依据《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)标准最大干密度在路基施工前先通过室内重型击实试验得到,路基现场压实后的干密度通常采用灌砂法或环刀法进行检测。灌砂法是施工现场最常用的方法之一,是标准方法,它的优点较多,所需要的仪器轻便、易于携带、现场操作方法简单,是一种既经济又方便的试验方法。由于环刀法中采用的环刀容积通常为200cm3,环刀高度约5cm,所以,环刀法只适用于测定细粒土的压实度,而目前路基回填材料更多的是含砾的砂类土居多,故环刀法不适用,优先选择灌砂法检测。

3、常见公路路基压实度试验检测技术

3.1环刀法

试验规程《公路土工试验规程》(JTG 3430-2020)环刀法中选用的环刀的容积为200cm3,其高度为5cm,通过结合土壤一定体积的持水能力以得到土壤孔隙度,进而得到持水量、土壤孔隙度以及全容重等土壤的物理性质。进行环刀法测定时,将环刀直接打入土层中,结合一系列室内试验客观分析土壤物理状态。环刀法只适用于测定细粒土,但不得测定松散粒料。

3.2灌砂法

试验规程《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450-2019)中进行灌砂法测定时,应根据填料的粒径和测试层的厚度选择不同尺寸的灌砂筒。在试验地点,选一块平坦表面,将其清扫干净,面积不得小于基本面积。将基板放在平坦表面上固定,沿基板中空凿洞(洞的直径与灌砂筒的直径一致),凿洞过程中不应使凿出的材料丢失,并随时将凿松的材料取出装入塑料袋或者大铝盒中密封,防止水分蒸发。试洞的深度应等于测试层厚度,但不得有下层材料混入,称取洞内材料质量。从挖出的全部材料中取有代表性试样按《公路土工试验规程》(JTG

3430-2020)测试其含水率。储砂筒内放满砂到要求质量,将基板安放在试坑原位上,灌砂筒安放在基板中间,下口对准基板中孔,打开灌砂筒开关,让砂流入试坑内。在此期间,不应碰灌砂筒,直到储砂筒内的砂不再下流,关闭开关。取走灌砂筒,并称取灌砂筒内剩下砂的质量。灌砂法适用于现场测试基层或底基层、砂石路面及路基结构的压实度,以评价结构层的压实质量。填料粒径大于100mm时应采用其他方法测试压实度。

4、灌砂法检测压实度现场试验的技术要点措施

4.1确定粗糙面和基板的量砂质量

在试验过程中,如果测量位置表层有着较高的粗糙度,那么在对量砂的质量进行标定或者是确定量砂筒内部的质量时,需要根据标定容量,来留出与之相同的量砂体积,这样才能够确定最终的量砂质量,此过程不需要将量砂筒灌满。而这样做的主要原因在于,砂堆积的密度和量砂筒量砂的体积存在正比关系,这种关系背景下,如果将量砂筒灌满,会影响粗糙面与标定基板中的砂质量。如果在光滑的表面选择试验点,就可以省略该方面的操作。这也表明在试验期间需要考虑到实际的施工情况,选择适合的试验方法,最终的目标就是保障整个检测数据的准确性。

4.2灌砂 在操作灌砂之前,需要对筒内量砂的质量进行控制,要求其满足试验需求,必须要保障其与第一次灌砂操作中装满质量相同才能够实施下一步的试验。另外需要注意的是,灌砂其本身对于技术要求相对较高,在实际操作期间,需要在量筒的边缘外部停止流动之后大约10几秒,再将灌砂作业停止。而这样做的原因在于操作人员在实际灌砂过程中不能直接观察中心部位的情况,因此也不能准确的掌握中心位置砂的流动情况。且在量砂流动时,其是由中心不断向着边缘地方进行流动。如果不能够合理控制灌砂的时间,或者提前停止灌砂,会导致试洞内的标准砂偏少,这样会影响到整个公路的压实度。且如果灌砂的总量存在误差,也不能对灌砂最后的截止点加以确定,并且在实际工作期间和很容易在灌砂筒阀门出现操作失误的问题,导致砂石大量流失。因此需要对现场进行精准的测量工作。在测试期间需要预留出2到3个人完成作业,彼此监督,让测试标准更加严谨与准确。

4.3检测现场土样含水率

含水率是影响路基压实度检测结果的重要因素,现场土样含水率越高,路基越不容易压实,压实度就越小,因此,想要保证含水率检测的准确性,需要注意以下方面。(1)为了方便且尽快得出含水率,通常采用酒精燃烧法平行试验,由于酒精是危险易燃化学品,所以,此方法在试验过程中应注意安全,采取必要的防护措施,并且确保前一次燃烧完全结束后,方可加入酒精试验。(2)采用室内烘箱烘干法。此方法准确性、安全性高,但试验周期较长,对工期造成一定影响。

结束语

路基的修筑压实度质量直接影响着公路的整体稳定性,因此应选择合理的压实度试验检测技术来控制提高路基压实质量。本文围绕路基压实度试验检测技术,结合灌砂法检测技术进行实际应用研究,研究结果表明,采用合理的压实度试验检测技术可有效提高公路路基压实质量,进而提升公路路基的承载力及路基的整体稳定性。

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