公路路基压实度试验检测技术研究

2015-10-16舒玲

黑龙江交通科技 2015年4期

舒玲

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

1 路基压实度概述

路基路面压实质量是道路工程施工质量管理最重要的内在指标之一，只有对路基、路面结构层进行充分压实，才能保证路基、路面的强度、刚度及平整度，这也是延长路基、路面工程的使用寿命的基本要求。路基压实质量的评价标准主要是压实度，即路基的干密度与室内标准击实试验所计算的最大干密度的比值。在我国公路路基施工技术规范中，对填土路基的压实质量控制标准如表1所示。

表1 填土路基压实度标准

2 公路工程路基压实度试验检测技术

2.1 最大干密度的确定

计算分析路基压实度，首先必须明确室内击实试验的最大干密度。最大干密度是指在标准击实曲线(驼峰曲线)上最大的干密度值，该值对应的含水量即为最佳含水量，是计算公路路基压实度的主要计算参数。

标准击实试验需要使用的试验设备主要包括击实仪、天平、台秤、圆孔筛，标准击实试验需要至少进行5次不同含水量击实试验，其试验过程为首先将试筒组装好后放在坚硬的地面上，土样分层装入，小筒分5层装入每层装土量为400～500 g;大筒分3层装入，每层装土量为800～900 g。之后按试验检测技术规范规定的次数进行击实，击完一层后进行拉毛处理，再进行下一层击实，直到完成击实工作。在试验过程中最后一次击实土样后应该用修土刀对击实筒顶面进行修整，确保顶面平整。称重之后脱模并取及筒中部土样进行含水量试验。对于每次击实试验得到的含水量W和湿密度rs，按如下公式计算干密度rd:rd=rs/(1+0.01W);并将这些数据绘制成干密度—含水量曲线，计算出公式rd=aw2+bw+c中的待定系数 a、b、c，并令 drd/dw=0，即可以确定试验土体最大干密度rdm和最佳含水量w。

2.2 灌砂法测定路基压实度

灌砂法主要适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度，对于集料不超过15 mm，测定层厚不超过150 mm时，可以采用φ100 mm的小型灌砂洞;对于集料粒径介于15～40 mm，测定层厚超过150 mm，不超过200 mm时，采用用φ150 mm的大型灌砂筒。试验中所用到的仪器设备主要有灌砂筒、金属标准罐、基板、玻璃板、试样盘、天平、量砂等，在取样频率上，对于公路土方路基一般按照每200 m每压实层测4处进行试验检测。

在试验过程中，首先应该标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量，计算填满标定罐所需砂的质量，完成标定以后，应该进行现场的压实度试验检测，首先清扫干净试验地点表面，将基板置于路基表面上，将盛有M5量砂的灌砂桶置于基板中间的圆孔上，让砂流出至停止时，称量桶内砂M6，之后沿基板中孔凿洞，并同时将凿松的材料取出装入塑料袋中，确保试洞深度等于测定层厚度，不得混入下层材料，称取每次取出的松动材料的质量。然后将将基板放在试坑上，将质量为M1量砂流入试坑内，停止时取走灌砂桶称取余量砂M4，即可进行计算分析。压实度试验的计算公式为:

Mb=M1-M4-(M5-M6);ρW=MW/Mb× rs;ρa= ρW/(1+0.01ω)

式中:ρW为湿密度，g/cm3;ρa为干密度(g/cm3);Mb为填满试坑的砂的质量，g;MW为试坑中取出的全部材料的质量，g;rs为量砂的单位质量，g/cm3;ω为含水量。

压实度的计算公式为:K=ρd/ρc×100

式中:K为测试地点的施工压实度，%;ρd为试样的干密度，g/cm3;ρc为由击实试验得到的试样的最大干密度，g/cm3。

2.3 环刀法测定路基压实度

环刀法是路基压实度测定较为常用的试验方法，主要适用于细粒土路基，试验所需要的仪器主要有括环刀、环盖、定向筒和击实锤。在具体的试验检测手段上，首先对路基填料进行击实试验，得到最大干密度(ρdm)及最佳含水量(w)。在环刀取样的试验过程中，首先擦净环刀，称取环刀质量M2(精确至0.1g)，然后清扫干净路基压实度试验地点，并铲除压实层表面浮动及不平整的部分，确保在环刀打下后，能达到要求的取土深度同时又不会扰动下层。顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直，用取土器落锤将环刀打入压实层中，并用镐将环刀试样挖出。之后用修土刀自边至中削去环刀两端余土，确保修平，擦净环刀壁，准确称量环刀及试样合计质量M1(精确至0.1g)，并在环刀中取出试样烘干后含水量(w)。路基压实度的计算公式如下所示。

ρw=4 ×(M1-M2)/πdh;ρd=ρW/(1+0.01ω);K=ρd/ρc×100

式中:ρw为湿密度，g/cm3;ρd为干密度，g/cm3;M1为环刀或取芯套筒与试样合计质量，g;M2为环刀或取芯套筒质量，g;d为环刀或取芯套筒直径，cm;h为环刀或取芯套筒高度，cm;w为试样的含水量，%;K为测试地点的施工压实度，%:ρc为由击实试验得到的试样的最大干密度，g/cm3。

2.4 核子密度依法

核子密度仪主要是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量，具有试验速度快的优点，但是一般需要进行对比试验。核子密度仪测定土基的压实密度及含水量时，打洞后用直接透射法测定，测定层的厚度一般控制在20 cm以内。在采用核子密度仪测试路基的压实度的过程中，应该严格按照核子仪的操作规程，并同时做好个人防护，以免由于核辐射的伤害。为了确保对路基压实度试验检测结果的准确性，在进行试验检测前应该对于同一路基施工作业区域，应该取两种不同方法测定的密度的相关关系，找出它们的相关关系，差异大的，应计算出它们的偏移修正值，确保相关系数应不小于0.9，实际检测时输入相应的修正值进行检测。

3 提高公路工程路基压实度的几项措施

(1)控制路基填料的最佳含水量。大量的试验研究以及工程施工经验表面，在最佳含水量的状态下，土体结构呈现出絮凝结构的特点，具有高强度、高压缩性以及高渗透性的特点，也就是只有路基填料处于最佳含水状态下，才能确保路基土层压实度的最大化。因此，在路基碾压施工过程中，对于较干的土应注意洒水保湿，对于过湿的土，则应该采取翻挖晾晒或者是拌和吸水材料进行处理。

(2)提高路基碾压的压实功能。在路基土体土质以及含水率固定的条件下，增大路基的压实功能，会明显的提高路基土体的密实度，因此在施工作业过程中应该注意通过适当的增加压实机具的吨位，增加碾压遍数以及延长碾压作用时间等措施，增加路基碾压的压实功能，提高压实度，增强路基的强度。

(3)控制路基的压实层厚。在土质条件、含水率以及压实机械配备相同的条件下，路基土体的密实度会随着深度的增加而递减，因此如果路基的碾压层过厚，很难确保路基底部能够达到较好的压实效果，因此在路基的施工作业过程中，应该充分考虑到压实效果以及经济效益的要求，合理的确定公路路基的压实层厚。