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灌砂法在市政道路检测中的应用研究陈 鑫(四川省建筑科学研究院有限公司四川 成都)收稿日期:作者简介:陈鑫()男四川仁寿人本科助理工程师主要从事房建及市政道路检测工作摘 要:市政道路是城市基础设施的重要组成部分对于城市的发展和交通运输起着至关重要的作用 然而由于市政道路通行量大、检测成本高常规的地面检测方法有一定的局限性 因此寻求一种新型的地面检测方法此方法应具有高效、精确、低成本的特点这对于市政道路检测具有重要意义 通过对灌砂法在市政道路检测中的应用进行研究探讨该技术在城市道路检测中的优势和局限性并进一步提出灌砂法在市政道路检测中的发展趋势和应用前景 这有助于促进非破坏性地下探测技术的发展为城市基础设施的维护和建设提供更加科学、高效和可靠的技术支持关键词:市政道路检测灌砂法道路检测方法中图分类号:.文献标志码:文章编号:():/(.):.:引 言市政道路作为城市基础设施的重要组成部分其建设、维护和管理一直备受关注 市政道路的安全性和通行能力对城市的经济发展、人民生活质量和社会稳定具有重要意义 然而在长期的使用和自然环境的作用下市政道路难免出现各种问题如路面破损、坑洼等 因此及时而准确地检测市政道路的状况对道路的维护具有至关重要的作用传统的市政道路检测方法主要依靠人工巡查和目视观察存在着检测速度慢、精度低、受环境影响等问题无法满足对市政道路检测的高效、精准要求 近年来灌砂法作为一种非常规检测方法被广泛关注和应用 灌砂法可以快速、准确地获取道路表面形貌信息并且在数据采集方面具有较高的效率和准确性 本文旨在探究灌砂法在市政道路检测中的应用研究介绍灌砂法的基本原理和技术流程分析灌砂法在检测中的优缺点 通过案例分析和实验结果进一步验证灌砂法在市政道路检测中的应用价值和优势为市政道路的安全维护提供有效的技术支持和思路探讨 灌砂法的基本原理和技术流程.灌砂法的基本概念和原理注砂技术是一种适用于精密、高精密、复杂型面的铸件成形技术 它的基本理论是:先把石英砂和其他耐火物质在特定的压力下在模子里充满再通过摇晃把里面的气体抽走从而得到一个致密的砂块并在这个基础上进行浇筑 该砂质地致密具有很好的抗冲击性能在一定温度范围内可在一定范围内进行冲击同时也可确保铸件的表面品质与精度.灌砂法的技术流程)模具的研制:所需的浇筑模由铝合金或铜合金等材质制成)砂模的准备:根据设计的需要选择合适的耐火矿物如石英砂然后在模子里压制成型)砂型振实:将砂型振实或振动将砂型鼓起排除砂型鼓胀之气以获得固体形状)浇筑成型:在较高温度下对铝合金或铜合金等金属原料进行液体浇筑并用沙模充填从而形成模具)脱砂:在铸造过程中在脱砂后脱出从而获得最终的产品)后处理:按要求进行后处理如机加工、抛光、表面处理等.灌砂法的优缺点分析其特点是:能加工出具有较高的精确度和较好的表面品质的复杂型式的铸造零件 该砂模具有很好的密实度和强度可在高温条件下进行浇筑具有较高的产量且制砂工艺比较简便、造价低廉其不足之处在于:砂的准备、捣实等要求较高的工艺及装备且在施工过程中会受到人为的干扰造成产品的质量问题 铸造过程中极易产生气孔、夹杂等缺陷 砂模的变形会对成型质量产生一定的影响不适合在高温、高压下使用 市政道路检测中的应用情况.市政道路检测的现状和需求城市道路测试主要是为了了解城市道路、街区、广场等公共空间的结构状况、使用状况、安全性能以及管理水平等当前我国城市公路交通状况及对城市公路交通状况的要求如下当前我国城市公路测试组织相对薄弱一些地方缺少专门的测试组织造成了测试的普及率偏低特别是在基层城镇和乡村 当前城市公路路面的检测以人工、单点为主不够全面、准确容易出现漏检、误判现象 此外城市道路测试资料多为片断式的不具备全面、长效的特点很难为城市道路系统的总体构建与养护提供强有力的支撑 城市道路面积大、结构复杂、车流量大、维护困难、造价高昂因此对城市公路测试工作提出了新的要求:建设城市公路测试队伍加强对城市公路的监控与管理 运用现代科技方法对城市公路进行探测如无人机、地面激光扫描、三维建模等 要构建城市公路检验工作的科学管理体系使城市公路检验工作能够进行信息的共享与交换从而为城市公路检验工作的决策提供有力的支持 在保证行车安全性的同时对公路进行养护可有效地提高行车效益减少行车费用.灌砂法在市政道路检测中的应用情况灌砂试验是一种无损测试手段适用于城市公路路面状况的测试 当前针对城市公路施工过程中如何采用灌砂方法进行测试已有不少的研究目前我国在城市路面测试中常采用灌砂方法 比如北京市交通委曾在北京市城市主要街道上使用填砂的方式进行测试试验证明这种方式能够很好地发现路面的构造与品质问题 另外上海市交通委还利用砂浆法对上海市公路进行了现场测试试验证明砂浆法能较好地发现路面的构造及品质问题在国外对城市路面进行测试时也采用了灌砂的方法比如美国交通运输部曾在美国公路上使用灌砂试验 另外在欧洲几个主要的公路工程中也曾使用过填砂技术测试公路工程试验证明填砂技术能够很好地发现公路工程中存在的各种缺陷总体而言采用灌砂方法进行城市公路测试是被普遍认同并被采用的一种方法 通过对该方法的研究与改进相信其在城市公路路面质量检验中会有着越来越广泛的应用.灌砂法与传统检测方法的对比研究灌砂试验是一种常用的试验手段主要采用砂土对受试件进行受压试验以确定受试件的承载性能 相对于常规探伤技术灌砂技术有诸多优势.检测结果准确性方面灌砂方法由于能对被测对象的各个部分单独测量从而能较好地防止人工干涉所以其测量结果比较精确 然而常规的试验方式往往要将试验对象的某一部位拆卸下来才能进行试验从而导致试验结果的不准确及总体性能的降低.检测成本方面灌砂方法具有费用低廉、对试验对象无损害、操作简单、无需特殊仪器等优点 而常规的检验手段往往要求使用专门的仪器和专业的技术人才且费用昂贵.检测时间方面灌砂方法具有操作简便、无需拆卸试验对象、试验周期短等优点 然而常规的测量方式往往要将待测对象拆卸下来并经过反复测量耗时很长.检测范围方面灌砂方法适合于对建筑及其他工程结构进行无损测试如支撑能力及稳定性 而常规的测试手段其应用领域比较狭窄通常仅限于某些特殊的部分 案例分析.工程概况某市政道路的第十标段起始桩为 .终止桩为 .全长.包含 条主线 条支线路堤开挖、填土各占 填土 在填筑完毕后采用灌砂的方法对填筑后的地基进行密实度的测试 在回填前必须做一次重击实验以测定各主料的密实度及各主料的配比 在填好土质后采用灌砂的方法对土质进行密实检验 将两项试验成果进行对比验证了填料的施工质量.灌砂法检测流程灌砂法主要使用颗粒直径为.或均匀颗粒直径为.的纯干砂料从设计高度上它可以随意地掉到试井中然后根据单位重量不变的原则将试坑中的填充物换成标准砂并进行体积测量 通过样品中的实际水分含量推算样品的干密度 在检测含水量时为防止土样的水分挥发应将土样置于地基检测区将有代表性的沙土和泥土分成 个组份砂土 泥土 采样后快速装入铝盒盖上盖子后称量并标号 两个测定区取土样的平均水分含量作为测定该区域水分含量的指数当孔隙率 为 时土体的干密度与含水率的关系见图 在含水率 时土体的干密度随含水率的增大而增大但在含水率 时则随含水率的增大而减小在试验条件下最佳含水率以 为宜图 土料干密度与含水率的关系.路基压实度检测要点.施工压实度的确定在确定碎石混合料的最优混合比例和最优含水量之前应进行碎石混合料的压实实验 通常根据下列公式计算路基填料的压实度即土体压实后的最大干密度:()式中:为被测试的地基土的填筑密实程度为样品的干密度/是以压实试验结果为基础得到的试样最大干密度/其随土壤的不同而不同根据公路工程质量检验评定标准(/)要求在测试路基密实性时必须采用重载压实实验 路基、上、下路基、基础在路基填充前的重冲压试验中得到的土壤压实度分别为.、.、.和.量砂的选择在使用砂法试样进行路基压实测试时应确保使用的砂粒级一致这样才能更好地去除疏松的方砂从而增强测试的可控性及测试结果的精确性并为以后的测试工作奠定基础 在地基实验中选用 的填充箱对砂粒进行了密度、质量等测试并对 组测试结果进行了对比分析 通过研究发现在填充桶中填充物中的平均粒径砂差最小为.这说明了这组实验数据的可辨性最小所以在进行道路压实检验时选择了颗粒直径为.的砂子.量砂松方密度标定公路土工试验规程()明确指出由于砂粒的高低将直接影响到填料筒中砂粒的密实度及沉降速率从而对测试结果产生较大的影响因此在填料筒中砂粒的水平面与其顶部之间的间隙必须小于 通常情况下砂粒的浓度随砂粒的表面水平而改变砂粒的表面水平降低 左右砂粒的浓度降低 左右 为确保测试数据的精确性应对砂面高程进行严格的监控确保各测试点砂面高程一致 在使用喷砂方法进行道路压实测试前要强化对砂的品质监控并对其进行干燥过筛其颗粒大小为.在每一次换砂时必须对磨盘进行校正并对磨盘的品质进行检验以保证有充足的砂子砂粒的浓度还依赖于标定容器的水深 按照试验规程校正槽降低.所测砂粒的密度可降低 铺装试样的最大干密度为./所用的水泵与砂子合计重量是 砂子在地基与粗糙面之间的重量是.沙袋的总重是.湿润的泥土是 土壤的水分含量是 道路碾压测试采用 直径的罐子以 /的砂密度和.的沉积层紧实率进行测试 砂的密度是 /采用 的标定容器测量和.的涂覆量 可以看出在相同的测试区如果使用不同的标定容器所测得的砂土和沉积物的密度是不一样的 所以一定要保证野外测试池的深浅与槽中标定的深浅一致.检测仪器采用砂法检测路基压实的主要设备有充填筒和密实度测定器 用砂法测试路基密实度时必须使用磨盘磨盘的大小对测试的精度有很大的影响 在进行路堤压实测试前应按公路路基路面现场试验规程()中规定的最大填充物粒径及测试土体的厚度选取原则选用填充物由于填料滚筒的直径越大其探测深度也越大在路基建设中路基的填充材料是一种碎石土其最大颗粒直径.压实层厚度 所以选择了具有 直径的超大填料滚筒进行土体压实检测.填料含水率检测沥青混合料的含水量对沥青混合料的压实性有很大的影响 一般情况下填充物试样含水量较高时压缩难度较大压缩强度较小 根据公路施工中的具体条件及测试的准确性提出了一种以乙醇为燃料测试公路压实度的方法.压实度计算在上述试验获得的数据基础上按下式分别计算灌砂时试坑上放有底板和不放底板两种情况下的量砂质量:()()式中:为在填充砂子时将底板置于测试坑上的填充砂子的质量指在充填过程中在没有放置底板的情况下填充到试验坑中的砂粒重量为注砂之前注砂筒内量砂的质量每平方米为单位的砂粒重量为注入后圆筒中残余砂粒的重量为灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量 为注砂筒底部的圆锥体内的衬底和粗糙面之间的砂子重量根据路床、上下路堤、地基等地区的有关测试资料用灌砂法进行测试得到了路床、上下路堤、地基等地区的测试结果并将测试结果转换成了.、.、.、.通过比较得出的实测数据与在填土之前进行的重压实验的实测数据其偏差在 以内满足有关规定.现场检测及注意事项.检测点数量在采用注砂方法进行路基压实度检测时检测点位置的选择对检测过程的方便程度及检测结果的精确度有较大的影响 每个路段的地基测试井都应进行编号 此外应当在原有测试场地的相邻位置再选定 处测试场地若测试效果良好可依测试成果而定若复查的结果不满足要求必须复查直到检验结果正确为止 在每一次夯实结束之后建设方要根据测试规范进行 次日常自检在 的面积上最少要检测 个位置在有特殊要求的地方要增设 个测量位置 用灌砂法对压实度进行测量路面的检测宽度为 长度和检测面积分别为每天 和 检测点数为 个检测时间需要.在验收过程中可采取自查与现场随机抽查相结合的方式节约验收时间.量坑开挖针对路基中间压实程度高、两边压实度低的特点在边缘处布置隧道观测站以更好地反映出工程的质量 测试坑的深度为 因为基线密封和填充物框的设计厚度是 在开挖测试坑时应保证测试坑呈圆柱形而且洞壁平整以免形成底部凹陷否则会对压实度测试的效果有很大的影响.基板设置在测试时为了防止被测部位出现表面不平整需要采用衬底进行测试 每一次测试完毕都要在砂轮表面、基础、地板上确认有无漏砂若有则要清除干净且这个分量需从砂粒的密度和砂粒的重量中扣除.灌 砂在地基完成后要进行抛砂达到一定的回砂量首先要进行清理然后洒上砂粒最后进行烘干 为了保证试验结果的正确性在试验期间必须对砂子的密度进行再次校正在浇灌期间砂粒的边缘不允许有砂粒渗出要小心别让砂粒从中间流到边上 技术要点.灌砂精度要求高注砂时因砂岩粒径及密实度的差异将引起注砂地层的不均一性从而对试验结果产生较大的影响 针对这一问题提出了一种新的注砂方法即在注砂之前先采用过筛、洒水等方法以确保注砂的均匀、密实从而达到均匀注砂的目的.土层的纵横向异质性土壤分层的非均一性也会对试验结果造成一定的影响所以在试验中应充分考虑土壤分层的纵向和横向非均一性针对这一问题应在试验之前通过实地勘察掌握试验区土壤的变形规律及特点及时调整试验方法以达到试验的精度.现场条件复杂城市道路交通信号的采集往往处于交通流量较大的区域其采集条件比较复杂采集地点选择比较困难 针对这一问题应在试验开始之前进行实地勘察对试验地点进行评价制定试验计划及试验时机并注意试验过程中的安全与环保问题.数据处理方法的选择注砂获得的资料必须经过分析与整理其中最重要的是选取适当的资料处理方式 针对这一问题本文提出了一种解决办法即在试验之前应制定试验资料的加工计划并针对各种条件选用相应的加工方式和加工模式以达到提高试验资料解析精度的目的.科学选择试验地点为确保仪器的稳定测试时宜选用地势较低的场地进行 根据工程要求选用 的场地大小在安放地基时必须保证地基在一个平稳的条件下不能因磁头的偏移而造成加速或下沉 在确认试验地点之后可以对试验样品进行清洗从而保证试验结果的精度.确定粗糙面和基板的量砂质量试验时若被测部位的表面粗糙程度很大则在标定砂粒品质或标定砂筒内砂粒品质时应按标定容积留出同样数量的砂粒这样就可以决定最终的沙子品质而且这个处理方式可以避免用计量砂盒装水 其根本原因在于砂粒的充填密度与砂粒的容积呈比例关系若将砂粒填满砂粒的品质将受到砂粒的影响 如果测试点是在平滑的面上被选定这个工作过程就可以被忽略.开挖试洞)在测试时应从中部入手然后从两边同时进行这是因为从两个端部的边角处逐步向中部进行在实验过程中由于受到挤压边界土体的密度会发生改变从而使实验数据的精度很难得到保证)井眼的外形和大小应该是周期性的需保证测试孔壁的竖直性避免出现“阶梯”现象 若在实验中达不到上述条件将使砂土的流动性能下降从而对实验结果产生不利影响)为保证测试结果的准确性对土样进行有孔洞的测试在选取土样测试点时尽量采取密闭的储存方法以防止测试结果的准确性)若测试孔径所用材质与测试材质有较大差别应更换为基准材质重新测试.灌 砂在放砂前要对储砂箱中的砂子质量进行严格的监控确保其满足测试的需要并确保在进行下一次测试前能够顺利完成其充填品质和首次使用砂子时一样 此外还需指出注砂方法自身技术条件比较苛刻 当液体在测试管道的边缘处停留约 时必须停止注入砂粒 这是由于操作人员不能对真实的砂场中央进行直观观测因而不能精确地掌握砂场中央的砂粒分布 在测定砂流时砂流是由中央一直到外围的 如果不能正确地掌握灌水时机或者提前结束灌水都会造成测试孔内细砂小于标准砂进而对整个路面的密实造成不利影响 此外若总砂量不精确则无法判断出最终的砂料在使用过程中极易产生砂筒阀门的操纵错误导致砂料的大量损失 所以需要在野外对其进行准确的测定 为了保证实验的质量必须有 名工作人员参与实验 结束语本文主要介绍了如何将砂粒填入城市公路路面进行测试 首先对灌砂工艺的理论基础及工艺过程进行阐述并对其利弊进行分析 其次通过对城市公路路面测试的实际状况、要求以及灌砂法等进行了详细的介绍并将其与常规测试方法进行比较 然后结合实例对城市公路测试中采用填砂的方法及应考虑的问题进行了阐述 同时就城市公路填砂试验中遇到的困难及问题进行分析并提出解决办法结果显示对于适用于填砂的情况此方法具有精度高、成本低、速度快、覆盖面广等特点 然而在使用该方法时仍需关注具体的技术问题及施工环境才能保证测试结果的准确、可靠 所以在采用灌砂方法时要从实际情况出发注意制定合适的资料处理方法从而为城市公路的测试工作的顺利开展提供支持:参 考 文 献:黄晓云.灌砂法检测路基压实度的影响因素.四川建材():.王亚晓王来硕.核子密度仪法与灌砂法检测路基压实度的相关性分析.公路与汽运():.罗娟.灌砂法在公路路基压实度检测中的运用.交通世界():.李佳佳.灌砂法在公路路基试验检测中的应用研究.新疆有色金属():.陈康军徐有为.路基压实度灌砂法自动检测设备的设计与关键技术.湖南交通科技():.谷立强刘朋张开伟等.灌砂法与环刀法在检测地基压实度中的对比研究.土工基础():.孟海波.基于灌砂法的公路路基压实度试验检测应用.交通建设与管理():.吴燕君.公路工程土方路基灌砂法检测压实度存在偏差原因分析.江西建材():.(上接第 页)段军强余兴海黄京根等.新一代碱土铝酸盐系稀土长余辉发光材料的研究进展.中国照明电器():.孙鹏飞.硅酸盐长余辉发光材料的制备及其性能研究.哈尔滨:哈尔滨理工大学.王倩.发光混凝土的制备及性能研究.沈阳:沈阳建筑大学.许静贤姜雪亮张倩.发光聚合物透水混凝土的制备及性能研究.混凝土与水泥制品():.徐芬莲陈景赵晚群等.一种非放射性的环保蓄能发光透水混凝土路面及其施工方法.孔静怡徐斌余江勇等.铺装材料发光石的发光效果研究.广东土木与建筑():.刘华章.混凝土发光砖面层配合比的试验研究.混凝土与水泥制品():.潘英豪.发光反光混凝土地面砖及其生产方法.