高速公路砂土路基压实度测试方法研究

王 辉

(石家庄市轨道交通有限责任公司)

1 引 言

土基压实度是衡量路基填筑质量的重要控制指标，其直接影响着路基的抗变形能力。压实度越大，土的密度越大，土基的承载能力越强，在荷载的作用下土基的变形越小。目前，最常用的检测压实度的方法是环刀法和灌砂法，其中环刀法操作相对方便，但精度较低，灌砂法比较复杂，精度较高。因此有必要对相对简单方便的压实度检测方法进行研究。

2 长杆贯入仪和动力锥贯入仪简介

2.1 长杆贯入仪

长杆贯入仪是一种能够快速方便检测土基密实度的仪器设备。土的密度不同，压实度也不同，利用长杆贯入仪贯入相同的深度需要的锤击次数有所区别，因此，能够利用其贯入土基一定深度的锤击次数多少来反映土基的压实度。

2.2 动力锥贯入仪

动力锥贯入仪(DCP)也常被用来检测评价土基的强度，主要用于快速测定不同深度各土层的承载能力，一般其最深可以贯入土基表面以下2 m，因具有简单、轻便、快捷而经济的特性深受工程技术人员青睐。

3 现场检测方案

为了研究对于粉砂土长杆贯入仪、DCP 和压实度之间的关系，依托实际工程郑民高速(开封段)，选取桩号K35 +100～K45 +683 之间18 个测点(从96 区、94 区和93 区三个不同的压实区选取)，分别进行了长杆贯入仪、DCP 和压实度检测试验。每个测点进行完灌砂法测压实度试验后再在南北两侧进行长杆贯入仪和DCP 试验，得到分别贯入土基10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm 和60 cm 需要的锤击次数。

4 数据分析

4.1 长杆贯入仪

试验共选取了27 个测点，每个测点进行了两组长杆贯入仪试验，所以相当于共有54 组压实度和长杆贯入仪锤击次数的对比数据。每组数据中包含长杆贯入仪分别贯入土基10 cm、20 cm、30 cm 和40 cm 时对应的锤击次数。现研究压实度和长杆贯入仪分别贯入土基10 cm、20 cm、30 cm 和40 cm 时对应的锤击次数之间的关系。

(1)压实度和长杆贯入仪贯入土基10 cm 时对应的锤击次数之间的关系研究。

从试验数据中挑出当长杆贯入仪贯入土基10 cm 时压实度分别大致为93%、94%、95%和96%对应的锤击次数，然后求和取平均值，得到当长杆贯入仪贯入土基10 cm 时压实度93%、94%、95%和96%对应的平均锤击次数分别为7、6.96、7 和9.29，然后以压实度为横坐标，平均锤击次数为纵坐标绘制压实度和锤击次数之间的关系图，结果如图1 所示。

图1 压实度和长杆贯入仪贯入土基10 cm 时对应的平均锤击次数关系

图2 压实度和长杆贯入仪贯入土基20 cm 时对应的平均锤击次数关系

从图1 中可以看到，压实度为93%、94%和95%时对应的平均锤击次数都为7 或者非常接近7，这和随着压实度的增加锤击次数也相应增加的实际情况不符，出现这种情况主要是因为有些测点表面没有完全压实，长杆贯入相对较浅的10 cm 时对应的锤击次数较少，不能很好地反映压实度的大小。

(2)压实度和长杆贯入仪贯入土基20 cm 时对应的锤击次数之间的关系研究。

从试验数据中挑出当长杆贯入仪贯入土基20 cm 时压实度分别大致为93%、94%、95%和96%对应的锤击次数，然后求和取平均值，得到当长杆贯入仪贯入土基20 cm 时压实度93%、94%、95%和96%对应的平均锤击次数分别为22.75、23.54、24.83 和30.86，然后以压实度为横坐标，平均锤击次数为纵坐标绘制压实度和锤击次数之间的关系图，结果如图2 所示。

从图2 可以明显看出，随着压实度的增加，长杆贯入20 cm所需的平均锤击次数增加，从图中读取对应压实度93%、94%、95%和96%合适的锤击次数分别为23、24、26、31。

(3)压实度和长杆贯入仪贯入土基30 cm 时对应的锤击次数之间的关系研究。

从试验数据中挑出当长杆贯入仪贯入土基30cm 时压实度分别大致为93%、94%、95%和96%对应的锤击次数，然后求和取平均值，得到当长杆贯入仪贯入土基30 cm 时压实度93%、94%、95%和96%对应的平均锤击次数分别为42.5、59.96、62.5 和72.86，然后以压实度为横坐标，平均锤击次数为纵坐标绘制压实度和锤击次数之间的关系图，结果如图3 所示。

图3 压实度和长杆贯入仪贯入土基30 cm 时对应的平均锤击次数关系

图4 压实度和长杆贯入仪贯入土基40 cm 时对应的平均锤击次数关系

同样，从图3 可以明显得看出，随着压实度的增加，长杆贯入30 cm 所需的平均锤击次数增加，从图中读取对应压实度93%、94%、95%和96%合适的锤击次数分别为45、60、65、73。

(4)压实度和长杆贯入仪贯入土基40 cm 时对应的锤击次数之间的关系研究。

从试验数据中挑出当长杆贯入仪贯入土基40 cm 时压实度分别大致为93%、94%、95%和96%对应的锤击次数，然后求和取平均值，得到当长杆贯入仪贯入土基40 cm 时压实度93%、94%、95%和96%对应的平均锤击次数分别为68.5、107.58、112.67 和133.57，然后以压实度为横坐标，平均锤击次数为纵坐标绘制压实度和锤击次数之间的关系图，结果如图4 所示。

图4 中曲线的规律和图3 中曲线的规律非常相似，随着压实度的增加，长杆贯入40 cm 所需的平均锤击次数增加，从图中读取对应压实度93%、94%、95%和96%合适的锤击次数分别为70、110、120、135。

(5)检验标准的制定。

经过试验数据的处理和分析，可以发现长杆贯入仪很好地反映土基的压实情况，长杆贯入仪的锤击次数随着压实度的增加而增加。由于长杆贯入仪具有简便、高效和更大的检测深度的优点，可以使用长杆贯入仪来评定和控制土基的压实质量。

基于上述试验数据结果的分析，可以制定长杆贯入仪针对工程项目郑民高速(开封段)中压实度检验的标准，结果见表1。用长杆贯入仪检验和控制路基压实质量时，当锤击次数等于或者大于表1 中数值，即表明压实度已经满足要求。

表1 长杆贯入仪检验标准

4.2 动力锥贯入仪

DCP 试验通常以每贯入300 mm 的锤击数来反映路基的承载力，从中选取当DCP 贯入土基30 cm 时每个压实度对应的PR 值结果进行分析。

当测点进行南北两次测试时取平均值，只进行一次测试时直接取一次的测试结果，去除一些明显是试验或者记录错误的数据，然后以PR 为横坐标，压实度为纵坐标，绘制压实度和PR 之间的关系如图5 所示。

图5 压实度和PR 之间的关系

从图5 中可以看出压实度和PR 之间具有较好的相关性，压实度越大，PR 越小，平均每锤贯入深度越小，压实度越小，PR 越大，平均每锤贯入深度越大。建立压实度K 与PR之间的关系公式。

K=192.29PR－0.2315

公式的相关系数为0.824，表明对于粉砂土压实度和PR之间具有较好的相关性。

5 结 论

利用实际工程对长杆贯入仪、DCP 和压实度之间的关系，通过现场试验和结果分析，可以得出以下结论。

(1)分析长杆贯入仪和压实度之间的关系可以发现，当长杆贯入深度为20 cm、30 cm 和40 cm 时，长杆贯入仪的锤击次数和压实度正相关，即压实度越大，对于某一深度需要的锤击次数也就越多。利用长杆贯入仪进行路基压实质量快速检测和评定是可行性的，通过绘制压实度和锤击次数之间的关系曲线，建立了长杆贯入仪分别贯入20 cm、30 cm 和40 cm 时进行压实度快速检测和评定的标准。

(2)在施工现场选择18 个测点进行DCP 试验并用传统灌砂法检测测点的压实度，对DCP 的试验结果进行分析处理，求贯入每个深度对应的贯入度PR，以双对数模型建立贯入30 cm 时PR 与压实度的相关关系方程，方程相关系数为0.824，相关性良好，表明应用DCP 也可以快速地对路基结构的压实质量进行检测和评价。

［1］沙庆林.公路压实与压实标准［M］.北京:人民交通出版社，1998.

［2］邓学钧.路基路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［3］徐平，王复明，陈忠平.路基压实与沥青路面使用寿命的关系［J］.路基工程，2008，(4):10－12.

［4］陶向华.长杆贯入仪检测路基压实度应用研究［J］.公路交通科技(应用技术版)，2011，(S1):4－46.

［5］王定敏.基于DCP 的路基压实度及承载能力评定［J］.公路工程，2011，36(1):109－111.

［6］杨博.应用DCP 快速检测土基压实质量研究［D］.长沙:长沙理工大学，2010.

［7］公路路基路面现场测试规程(JTG E60－2008)［S］.北京:人民交通出版社，2008.