路基压实度的检测方式及存在问题的探讨.doc

路基压实度
路基压实度【degree of compaction】(原：指的是土或其他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。）路基压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。
简介
　　对于路基、路面半刚性基层及粒料类柔性基层而言，压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实实验所的最大干密度的比值；对沥青面层、沥青稳定基层而言，压实度是指现场达到的密度与室内标准密度的比值。因此路基压实度的测定主要包括室内标准密度（最大干密度）确定和现场密度试验。（选于《路基路面试验检测技术》交通部基本建设质量监督总站组织编写） 　　路基压实度是填土工程的质量控制指标。先取压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度，此为试样干密度。再取由实试验后所得的试样最大干密度，用实际干密度除以最大干密度即是土的实际压实度。用此数与标准规定的压实度比较，即可知道土的压实程度是否达到了质量标准。 　　路基压实度=试样干密度/最大干密度（100%）
传统压实度检验方法
　　通常采用环刀法，灌砂法和核子密度仪法等。 　　①环刀法，是一种破坏性的检测方法，适用于不含骨料的细粒土。优点是设备简单操作方便；缺点是受土质限制，当环刀打入土中时，产生的应力使土松动，壁厚时产生的应力较大，因此干密度有所降低。 　　②灌砂法，是一种破坏性检测方法，适用于各类土。优点是测定值精确；缺点是操作较复杂，须经常测定标准砂的密度和锥体重。 　　③核子密度仪法，是一种非破坏性测定方法。能快速测定湿密度和含水量，满足现场快速、无破损的要求，并具有操作方便，显示直观的优点，但应与灌砂法进行对比标定后方可使用。
灌沙法的检测步骤
　　首先要在试验地点选一块平坦表面，其面积不得小于基板面积，并将其清扫干净。将基板放在此平坦表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径100毫米，在凿洞过程中应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿松的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应等于碾压层厚度。凿洞毕，称此袋中全部试样质量，准确至1 克。减去已知塑料袋的质量后即为试样的总质量。 　　然后从挖出的全部试样中取有代表性的样品，放入铝盒，用酒精燃烧法测其含水量。 　　最后将灌砂筒直接安放在挖好的试洞上，这时灌砂筒内应放满砂，使灌砂筒的下口对准试洞。打开灌砂筒开关，让砂流入试洞内。直到灌砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量，准确至1克。 　　试洞内砂的质量=砂至满筒时的质量-灌砂完成后筒内剩余砂的质量-锥体的质量。 　　挖出土的总质量除以试洞内砂的质量再乘以标准砂的密度可计算路基土的湿密度。干密度就等于湿密度/(1+0.01*含水量) 　　压实度就等于土的干密度/土的最大干密度*100% 　　在路基施工过程中，为控制好路基压实质量，提高现场压实机械的工作效率，需要重点做好四方面工作： 　　一是通过试验准确确定不同种类填土的最大干密度和最佳含水量。 　　二是现场控制填土的含水量。实际施工中，填土的含水量是一个影响压实效果的关键指标，路基施工中当含水量过大时应翻松晾晒或掺灰处理，降低含水量;当含水量过低时，应翻松并洒水闷料，以达到较佳的含水量。 　　三是分层填筑、分层碾压。施工前，要先确定填土分层的压实厚度。最大压实厚度一般不超过20厘米。 　　四是加强现场检测控制。填筑路基时，每层碾压完成后应及时对压实度、平整度、中线高程、路基宽度等指标进行质量检测，各项指标符合要求后方能允许填筑上一层填土。
传统检测方法存在的问题
　　传统路基压实度的检测方法，无论是环刀法、灌砂法、还是核子测量法均停留在结果检测，与此同时环刀法、灌砂法还属于有损检测不但操作麻烦费时费工，同时还耗费了大量的财物等诸多缺陷。 　　公路的路基压实质量主要由压实系数控制，然而对于高等级铁路和公路，例如铁路客运专线的路基压实质量主要由地基反力系数K30、动态变形模量Evd、变形模量Ev2、孔隙率n、压实系数K控制。在路基压实过程中，为了检测上述指标主要依靠现场“抽样”试验方法。这样的路基质量检验方法在路基质量控制和施工经济性方面寄生了以下不足之处： 　　1）用个别点的检测结果代表全断面的质量，因此不能反映路基全断面压实质量。 　　2）质量控制仅是结果控制，而不是过程控制。 　　3）无法控制超压现象。 　　4）当填料存在不均匀性时，抽样点很难具有代表性。 　　综上所述实时、无损伤路基检测仪成为路基压实度检测的迫切需求，压实度过程检测的研究也成为压路机行业的一大发展方向。
智能路基压实度检测仪
　　基压实度检测仪ICCC，是由四川瞭望工业自动化控制技术有限公司与西南交通大学共同研发，在精度与稳定性较同类产品都有了本质的提升，该仪器不但能对压实度、振动频率、压路机运行速度及压路区域图做出准确测定，并且以cmv输出（cmv是国际对压实度评定标准的一种参数，通过系数拟合，可以方便显示为用户习惯的任何一种评定参数）同时可以作为压路机自动化，智能化终端平台，为“单机智能化，定点控制，智能机群化”等压路机发展方向提供了可行路径！同时能通过扩展得到用户需求的"地面温度"，"滚筒斜度"及各种复杂环境下数据支持。 　　1、安装在作业压路机上，实时显示压路效果，并将效果图转化为直观的压路区域图，以cmv输出真实有效的反应路基压实度质量； 　　2、用于压路效果的验收及质量检测。能够输出打印检测路段的压实度效果图，形象直观的为压实度检测提供数据的支持。
相对于传统路基压实度检测的优点
　　1、实现了过程无损伤检测，更快速的反应问题，大大提高了施工进程和效率，避免了结果检测带来的人力物力的损失； 　　2、ICCC的储存传输功能为施工进程提供了连续准确的检测数据，为路基压实质量提供了强有力的保障； 　　3、连续、实时、准确的反应了路基断面压实真实质量，避免了以点带面的检测误差； 　　4、简单直观的反应压实质量，ICCC检测仪采用彩色平面图直观并实时的显示路基压实区域内的压实质量。 　　5、操纵简单，利用压实过程中的实时地基反力系数，压路机操作人员可进行路基压压实的过程控制，加强了路基压实质量控制的针对性； 　　6、中文显示、体积小、重量轻、支持压路机专属配件，安装简易； 　　7、设置压路机专属电源接口，实现了可持续不间断的检测。
技术参数
精度误差：2%（与灌砂法为参照点） 　　显 示：800×600触控LED液晶屏，全中文显示； 　　通信接口：标准网络接口、两个USB，支持U盘数据导出； 　　A / D：24bit， 　　动态范围：整个系统达100dB； 　　直流精度：优于0.01% F.S； 　　存储容量：标配4GB固态存储（扩展容量可选配）； 　　供电方式：支持压路机12/24 V DC供电； 　　工作温度：-10℃~60℃； 　　最大尺寸：218×131×65 mm 　　重 量：1.5公斤 　　防护等级：IP52（防大颗粒灰尘进入，防水淋溅)

路基压实度的检测方法及存在问题的探讨
路基压实度的检测方法及存在问题的探讨
随着我国经济的发展，交通工具的增多，对公路等级和质量的要求也越来越高。为延长公路的使用年限，无论是业主，还是施工、监理单位，都严把质量关，把质量放在第一位。在公路建设过程中，路基路面的压实度是施工质量管理的最为重要的指标之一。随着施工单位质量意识普遍提高，监理单位的严格监理，压实度基本能满足要求，但是也不同程度地出现了超密及压实度不满足要求的现象。压实度不达标是造成路面破损，使用状况差，通行能力差，交通事故多的主要原因。虽然造成路面破损的原因很多，如：软土地基处理不当，路面结构层设计不合理，施工质量差等，但其中一条重要的原因就是路基施工中压实度指标达不到要求。所以，只有对路基结构层充分压实，才能保证路基强度、刚度及平整度，保证及延长路基、路面的使用寿命。
一　现场检测路基压实度的方法及其适用范围
1　灌砂法
灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，它是当前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度，它的缺点是：需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢。
2　核子仪法
该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快，需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量，有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是，放射性物质对人体有害，另外需要打洞的仪器，在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏，影响测定的准确性，对于核子密度湿度仪法，可作施工控制使用，但需与常规方法比较，以验证其可靠性。
3　环刀法
环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3，环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的，若环刀取在碾压层的上部，则得到的数值往往偏大，若环刀取的是碾压层的底部，则所得的数值将明显偏小，就检查路基土和路面结构层的压实度而言，我们需要的是整个碾压层的平均压实度，而不是碾压层中某一部分的压实度，因此，在用环刀法测定土的密度时，应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。然而，这在实际检测中是比较困难的；只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的土，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外，环刀法适用面较窄，对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。
交通部颁发的规范中指出，对路基工程压实度的检测方法有灌砂法、核子密度仪测定法和环刀法三种可实行的检测方法。但由于规范中同时规定核子密度仪检测方法只适用于施工现场的快速评定，不宜用作仲裁试验或评定验收的依据，使得核子密度仪检测方法的应用具有相当的局限性。而核子密度仪可能对人体造成的辐射伤害更加剧了这种局限性。环刀法虽然是规范允许使用的方法，但它也有自身的缺点，那就是试样的质量过小，使试验数值的精度和稳定度受到一定的影响进而使人们对该实验结果的代表性表示忧虑。而灌砂法则因其数值的准确性、操作过程的可控性和结果的可代表性而得到建设各方的广泛认可，成为目前公路建设中应用最广泛的压实度检测方法。
二　路基压实度检测方面存在的主观问题及解决办法
1　加强监理程序
为保证监理工程师能有效地控制质量，使监理工作标准化、程序化，必须制定一套质量监理程序来指导工程的施工和监理，以规范承包商的施工活动和监理工程师为监督、检查和管理而确定的工作步骤。
在关于程序方面，施工单位作弊的手法大致有以下几种：
①　不自检而编造自检报告。
按照《公路工程施工监理规范》的要求，施工单位在完成每一压实层后应该首先自检，自检频率按照技术规范的规定进行全频率抽样试验。同时，依据《公路路基施工技术规范》检验频率每2000m2检验8点，不足2000m2时，至少应检验2点。灌砂法检测每点需要操作时间约15分钟。如果以一个承包了5km长，路基宽度为40m的高速公路的承包商为例,即使每天只报检0.5km，每天的报检面积为20000m2，需要检测点数为80点，需要时间为1200分钟，即20个小时。仅仅自检的现场操作就需要如此漫长的时间，这是施工单位很难接受的。所以，施工单位经常不自检，而是完全或绝大部分依靠编造数据来蒙骗监理工程师。
针对这种情况，监理工程师可以采取以下措施来进行应对：尽量到现场监督检测全过程；如果没有足够的时间，可以采用事后现场数点(试验后会留下痕迹)的方法来控制。
②　编造虚假报检路段。
施工单位有时候会采用这种方法来欺骗试验监理工程师。在报检单上填注的施工路段、层次是未来的施工部位，还没有付诸实施。而施工单位引导试验监理工程师所检测的部位却是不久前已经检测合格的该路段的前一层次。由于该路段已经检测合格，所以二次检测也没有问题。这样施工单位的报检单上的虚拟路段和层次就可以不经检测而直接进行下道工序了。
针对这种情况，监理工程师可以采取以下措施来进行应对：
现场监理工程师应该增强责任心，对所属路段的报检情况认真核实，把住第一关；试验监理工程师应该积极与现场监理工程师配合，以确定报检路段、层次的符合性；试验监理工程师可以采用在抽检前全面检查路段的方法来确定真实性，如果发现有抽检所形成的松散坑，并经现场监理工程师证明非自检原因造成后，可以认定为虚假路段。
③　故意漏检。
施工单位为了抢进度而将某些层次故意漏检。这是普遍存在的不正常现象，但也是最容易露马脚的作弊手法，因为最后若没有这些层次的报告，将使工程的内业有缺陷，同时也会给计量支付带来麻烦，给施工单位自己造成损失。所以，最终施工单位总是要坦白交待的。但届时木已成舟,工程质量隐患已经既成事实。所以，应该采取措施将这种情况防患于未然。
可以肯定，如果现场监理工程师认真负责，完全可以避免此类事情的出现。
④　篡改抽检结果。
按照规范要求，试验监理工程师所得出的数据应该直接通告给现场监理工程师。但施工单位由于急于抢进度，经常自己去取抽检报告。有的时候，会将不合格的结果篡改成合格通知现场监理工程师。这样舞弊的手法比较拙劣，很快就会水落石出而引起纷争。但若工程已然开始了下道工序，则损失必将发生。所以，试验监理工程师应该增强责任意识，在第一时间里将抽检报告单交给现场监理工程师，而不要通过施工单位转交。
2　做好监理准备工作
①　认真检查承包商实验室人员、设备情况。
按照合同的要求，核实试验人员的数量、资质，检查仪器设备数量、性能是否符合要求。灌砂法所需仪器设备非常简单，主要设备就需要灌砂筒和烘箱。
②　认真标定灌砂筒。
标定灌砂筒主要是标定标准砂的密度和锥体砂重。这两个数值将作为以后的定值使用，如果标定有误将对后面的工作产生直接的、连续的影响。
3　认真做好现场检测工作,谨防施工单位弄虚作假
现场检测阶段是竞争最为激烈的阶段，所以，现场监理工程师和试验监理工程师应该认真执行规范，尤其是试验监理工程师更应该谨慎对待每一个细节。这个阶段，施工单位弄虚作假的手段主要通过如下途径：
①　试坑的位置。
检测点的位置很重要。由于工程结构的特殊性，一般而言路基中间部位的压实度较高而两侧接近路缘处压实度较低。任何一个薄弱点都可能或造成整个工程质量隐患，所以，检测薄弱点是非常必要的。施工单位从自身利益出发，希望选择好一点的点检测，此时试验监理工程师一定要坚持原则，自主选点。
②　试坑的深度。
按照《公路路基路面现场测试规程》要求，试坑的深度应该等于测定层的厚度，但不得有下层材料混入。一般情况下，每压实层厚度为20cm，所以，试坑深度也应该为20cm。由于现场操作时，挖坑这道工序往往由施工单位的民工完成，其挖坑深度经常达不到要求。压路机在碾压过程中其应力分布呈倒三角形，所以就每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小。因而，坑的深度不够，将导致测得的压实度值偏大。
③　试坑的形状。
试坑的形状应该是空的圆柱体，但施工单位往往会将坑挖成锅底的形状，尤其是在接近试坑底部的位置。前面我们谈到就每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小，所以，这样形状的试坑将导致较松散部位的土取出得相对较少，导致测得的压实度值偏大。
④　灌砂的时间。
正确的做法是观察边缘处标准砂不再流动后还需要等十几秒钟再停止灌砂。因为我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况，更因为砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的。如果提前结束灌砂，势必导致灌入的标准砂质量倔少，从而导致测得的压实度值偏大。
⑤　含水量的选取。
路基施工基本上都是在炎热的夏天进行，烈日使得新铺筑的路基表面含水量偏低。所以，在选取含水量时，应将试坑内取出的土壤迅速均匀搅拌，然后再取含水量。监理工程师应防止施工单位代劳选取较干燥的部分或故意拖延时间选取。如果发生了这两种情况，势必导致含水量偏低；在相同湿密度的前提下于密度偏大，使得测得的压实度值偏大。
三　路基压实度检测方面存在的客观问题及解决办法
1 灌砂筒、标定罐标定的准确与否对压实度的影响
①　未灌入前，贮砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响
《公路路基路面现场测试规程》中是以砂面的高度来控制的（砂面距筒顶15mm左右)。原因是不同砂面高度的砂，其下落速度不同，因而灌进标定罐内砂的密实程度也不同，这就直接影响了量砂的密度。因此，笔者认为，贮砂筒中砂面高度必须严格控制。现场测试时，贮砂筒中砂面高度应与标定量砂密度时贮砂筒中砂面高度保持一致。
另外，也可通过控制灌入前砂的总重来提高量砂密度标定的准确性。因为标定时，只要砂总重相同, 即砂的自重一样，显然其下落速度也能保持一致，从而提高量砂标定的准确性。实践证明，这种方法较前种方法可行，建议采用。
②　标定罐深度对量砂密度的影响
曾经作过试验，结果发现标定罐深度每减2.5cm，砂密度大约降低3%。可见其深度对砂密度影响较大。因此，标定罐深度应与试洞深度一致。
③　砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响
不同颗粒粒径组成的砂，其级配不同，密度也明显不同，故建议量砂应尽量采用标准砂（0.25～0.50mm），而且要保持砂的洁净干燥。
2　现场检测时试洞深度的控制
对于厚度较薄的测定层(15cm以内)较为适应。但对于厚度大于15cm的测定层若一定要把测定层凿穿，则比较困难（洞口太小），不凿穿则难以反映该层的实际压实度。建议试洞深度应以15cm为宜。因为按此深度进行检测，比较符合实际情况，能较好地反映测定层的压实度，提高检测工作效率。
3　选点及检测频率
选点是否得当，直接影响到压实度的检测结果。选点太少，位置不客观，没代表性，很难反映实际情况；选点太多，不但没必要，而且浪费时间，降低工作效率。因而，正确的选点，严格按规定的检测频率进行检测，具有很大的现实指导意义。所以，进行压实度检测时，选点应得当，随机取点，检测频率也要满足规范要求。这样，检测结果才能较客观地反映工程实际情况。
4　试验检测中应注意的问题
①　量砂应规则，每次检测后，应晾干，过筛去杂质，以保证量砂密度。
②　换砂时应重新标定量砂密度，确保试验准确性。
③　检测时，地表面应处理平整，若凹凸不平应使用基板，以减少试验误差。
④　试坑应垂直，以免影响检测精度。
⑤　检测厚度应为整个碾压层厚，大于15cm时,一般取15cm。