基于灌砂法的公路路基压实度试验检测应用

孟海波

（怀来县交通运输局，河北 怀来 075400）

0 引言

现阶段路基压实度试验检测技术有很多，如灌砂法、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、核子密度仪法、落锤频谱式路基压实度快速测定仪四种路基压实度试验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。

1 常见公路路基压实度试验检测技术

公路路基主要承受公路面层上传来的车辆荷载和自重荷载，承载力不足时容易导致路基变形。因此需要对公路路基进行必要的试验检测，路基检测为公路建设管理中的关键环节，在进行试验检测时应严格按照规范进行展开。公路路基压实质量为公路工程质量管理的重要指标，通常采用压实度来表示施工现场的压实质量，以反映现场压实的实际密实情况，只有对公路面层和基层进行必要的压实作业，其公路路基的刚度和强度才能满足规范要求，进而延长公路使用寿命。压实度为公路修筑材料经压实施工后其干密度和标准最大干密度的比值，其计算公式为其中ρ0为最大干密度，ρ路基经压实后的干密度。现阶段检测路基压实度时常用的试验检测技术有：灌砂法、环刀法、灌水法、蜡封法等。

1.1 灌砂法

选用干净整洁且粒径在0.25～0.60mm的均匀砂，按照自由落体的方式从一定高度下落至试洞中，结合单位重不变的原则测定试洞的容积大小，即采用标准砂来置换掉试洞中的集料，由集料的含水率来实测出试样的干密度。灌砂法适用于现场进行测定砂类土、细粒土和砾类土等密度，而不适用于测定大孔隙材料或大孔洞填石路堤等结构物压实度。灌砂法中所采用试样最大粒径不得大于15mm，同时测定密实层的厚度应在150～200mm范围内。

1.2 环刀法

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。环刀法适用于测定细粒土，但不得测定松散粒料。

1.3 核子密度仪法

核子密度仪法主要是结合投射法来实现对土基材料的压实度、含水率快速检测，所对应的检测界面层厚度不得超过20cm，以免降低检测精度。当用以测定沥青混凝土面层的实际压实度时，较合适采用散射法来进行针对性检测，对应的沥青混凝土面层厚度应满足设备检查范围规定的最大厚度要求。另外核子密度仪检测法除可有效检测公路结构层厚度外，还可以对桥梁工程中的承台回填土压实度进行检测。

1.4 落锤频谱式路基压实度快速测定仪（LY-I仪）

落锤频谱式路基压实度快速测定仪主要是结合落锤自由落体至路基表面后结合落锤的冲击力，土体产生的反弹力和土体密实度成正比，结合土体测定的响应值来得到路基的压实度。落锤频谱式路基压实度快速测定仪在测定路基压实度时无需进行挖坑，也不需测定土壤的湿密度和含水率，同时携带方便，操作简单，检测速度快，精准度高。

围绕以上试验检测技术进行对比分析。采用灌砂法检测路基压实度时可以较好反映土基压实情况，具有精确度高、快速等特点，在实际操作中由于外界因素的影响其检测压实度偶尔会大于100%，所以检测人员应严格按照试验规范进行操作。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路建设项目全线长32.99km，设计行车速度为100km·h-1。该公路工程中路基填料选用天然砂砾，密实性高，且承载能力强，施工特性较好。由于该公路路段需要分3层进行填筑，而每一层的松铺厚度均不一致，为提高施工整体质量，经研究决定采用灌砂法对路基压实度进行检测，并对灌砂法步骤进行研究。

2.2 灌砂法试验检测

（1）试验地点选择

在进行公路路基试验检测前，应对试验地点进行合理选择，一般选择地势较平整的试验路段，以确保设备的稳定运行和布设。本试验检测中选择50cm×50cm的区域范围，将基板稳定放置场地上，以免灌砂筒发生倾斜而影响砂子的下路速度和状态，确定试验位置后及时对表面进行清理。结合路基土类型来选定合理的灌砂设备（见图1），灌砂法试验条件如表1所示。

图1 灌砂法设备

表1 灌砂法试验条件

（2）明确粗糙面、基板的量砂质量

量砂质量的标定需要根据检测点表层的粗糙度，通常不需要将砂料灌满，只需将砂体内部的体积和容量标定处理进行量砂质量的测定。当量砂的灌入量较大进而灌满时，容易导致砂面高度较大，影响砂面流速，当砂面越高时，其流砂堆积密度则越大，使得基板量砂质量和粗糙面产生较大偏差。因此，使用灌砂法进行试验检测时应充分结合实际工程情况，选择合理试验方法，以提高试验结果。

（3）开挖试洞

按照先内后外的顺序进行开挖试洞，当从施工段外侧先进行施工时会导致边缘土体过渡挤压而影响其密度。开挖试洞时应确保形状和尺寸满足设计要求，试洞壁保持垂直，以免产生不规则阶梯状，以降低了量砂的整体流动性。试洞开挖结构为土体时，施工技术人员应采取必要的封闭措施并妥善储存，防止水分蒸发过快而影响检测结果。当试验材料和洞内材料不一致时，将试洞材料选为标准击实材料，以保证试验检测顺利进行。

（4）灌砂

正式灌砂前应对力度进行合理控制，灌砂准备工作完毕后，即可进行灌砂处理（见图2）。检测含水量时，将试样放置整洁铝盒内进行保存，采用小型灌砂筒时，细粒土试样需大于100g，中粒土需大于500g；采用大型灌砂筒时，细粒土试样需大于200g，中粒土需大于1000g。针对于粉煤灰、粗粒土、石灰及水泥等无机结合料时，应将试样进行烘干，且用量需大于2000g，精度需小于1g。

图2 灌砂处理

3 结论

路基的修筑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提高路基质量。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质量，进而提升公路整体质量和强度。