灌砂法测压实度的取样深度.doc

灌砂法测压实度的取样深度
l 填料的物理性能
(1)在开山处取代表性大块石料12块加工成50× 50×50mm正方体，测定浸水48h后的饱和抗压强度，实测值为48．2MPa，符合土石很填石料强度大于15MPa的要求。另外在二次倒运料场取已解小后的代表性土样200kg风干，用四分法缩分至l00kg，因粒径较大先人工筛除大于60mm的粒料并计算占总质量的百分比，是否在25％-70％的范围内，实测值为32％属于土石混填。余下的试样缩分至5000g烘干至恒量，剔除大于60mm的32％(1600g)剩余3400g，按照JTJ05l—93中(JTJ115—93)筛分法进行试验并计算通过量，该土属于含细粒土砾(GF)l。如小于0．074mm的试样大于15％需做土的界限含水量试验。
(2)标准击实。在《公路路基施工技术规范》的7．8．2节规定，其标准干密度应根据每一种填料的不同含石量的最大干密度作出标准干密度曲线。 但是根据JTJ051—93(T0131—93)中大试筒适用于粒径不大于38mm的土。另外，当试样中有大于38mm颗粒时，应先取出大于38mm颗粒，并求出百分率。再对小于38mm部分进行击实试验，对试验所得最大干密度和最佳含水量进行校正。当大于38mm颗粒含量大于30％时就不宜用击实方法，也无法进行校正。
(3)根据以上分析，决定采用JTJ058—2000中T0308—2000(粗集料密度及吸水率试验)(广口瓶法)测大于5mm以上试样的毛体积密度。首先按四分法取5000g大于5mm的试样，把大于广口瓶直径的试样破碎至易于进出广口瓶。将破碎后的试样放人容器中冲洗干净，浸水24h。同时用5000ml细口瓶在室温储存l瓶饮用水备用。
如浸水24h后，试样仍不干净，再继续把试样洗干净，直到水清澈为止。再用5000m1细口瓶中的水浸泡试样2h以上。将试样装入广口瓶中。装试样时，广口瓶应倾斜放置缓缓注入饮用水，用玻璃片覆盖瓶口以上下左右摇晃的方法排出气泡。气泡排尽后，向瓶中添加饮用水直到水面凸出瓶口边缘，然后用玻璃片沿瓶口迅速滑行，使其紧贴瓶口水面；擦干瓶外水分后，称取试样、水、瓶和玻璃片总量。将瓶中试样倒人浅盘中，小心倾去流动的水，用拧干的湿毛巾擦干颗粒表面，看不到发亮水迹，即为饱和面干试样，立即称量。
再将此饱和面干试样放人烘箱中烘干至恒量，取出冷却至室温后称量。计算毛体积密度。实测值为2．38g/cm3。
(4)采用JTJ058—2000中T0328—2000(细集料表观密度试验)(容量瓶法)测定小于5mm以下试样的表观密度，实测值为2．65g／cm3；
2 现场检测
在《公路路基施工技术规范》7．1．5节中有如下规定：填石路堤含土石路堤)的紧密程度在规定深度范围内，以通过12t以上振动压路机进行压实试验，当压实层顶面稳定，不再下沉(无轮迹)时可判为密实状态。但在施工中发现，经推土机排压3遍之后，采用英格索兰175(自重18t、击震力＞50t)振动压实2-3遍就可以满足以上要求，但实际压实度只达到70％左右。为了保证工程质量对四个压实层每层2000m2进行了反复试验，结果见表4(灌水法是每层第n压实遍数6个点，四层共24点的平均值。沉降差法是每层第n压实遍数20个点，四层共80点的平均值)。从表中可以看出，在碾压第八遍后空隙率不再减小，所以参照＜填隙碎石＞的固体体积率，决定检测标准见表3。由于灌水法在工作中比较费时影响施工进度，所以土石混填检测用沉降差法并用灌水法进行验证，总结出机械的最佳组合及碾压遍数。在大面积施工中采用沉降差法，方法如下：
(1)灌水法
根据《公路土工试验规程》JTJ051—93(TO11l—93)，本试验方法适用于测定粗粒土和粒径巨粒土的密实度，试验方法见下：
结合填土层厚，做一个内径600mm、外边长800mm的基板。先将测点处的地表整平(100cm ×100cm)，地表的浮土、石块、杂物等应予清除，坑凹不平处用砂铺整。用水准仪检查地表是否水平。
将基板固定，将聚乙烯塑料膜沿基板内壁及地表紧贴铺好。记录储水筒重量，拧开储水简开关从基板上方将水缓缓注入，至刚满不外溢为止。记录储水筒重量，计算基板部分的体积。在保持基板固定状态之下，将薄膜盛装的水倒至对该试验不产生影响的场所，然后将薄膜揭离底板。
沿基板挖直径600mm、深度400mm(压实层厚)的试坑，并及时将试样装入塑料袋内密封。将塑料薄膜沿坑底、坑壁紧密相贴地铺好。在往薄膜形成的袋内注水时，牵住薄膜的某一部位，一边拉、松，一边注水，以使薄膜与坑壁内的空气得以排出，从而提高薄膜与坑壁的密贴程度，能够准确反映试坑体积，并记录注水量。细粒与石料应分开测定含水量，并计算空隙率，如未达到要求再用压路机碾压2至3遍，直至符合要求为止。
计算综合毛体积密度为：
Dr=100／（D1¹/D1+D2¹/D2）
式中：D1一小于5mm填料的表观密度(g/cm3)；

D1¹一小于60mm填料占总质量的百分率(％)；
D2—大于5mm填料的毛体积密度(g/cm3)；
D2¹一大于60mm填料占总质量的百分率(％)。
空隙率＝1—Pd／Dr
式中：Pd—试样干密度(g/cm3)。
(2)沉降差法
①当土石混填路堤采用压实沉降差法作压实度检测时，碾压遗数不少于8遍，在第六遍结束后，即按下述要求布设铁球，并进行第七遍压实。第七遍结束后，即测各铁球标高(h1)，并实施第八遍压实。结束后，再次测各球标高h2)，两次标高差(h1—h2)则为压实沉降差，并计算沉降平均值(x)和均方差(σ)。与规定平均值和均方差比较，符合要求，即碾压结束。若不符合要求，则再全面碾压，再按上述方法测量压实沉降差，直至最后一遍与前一遍压实沉降差符合要求为止。在任何情况下沉降差平均值应小于5mm，标准差小于3mm。每个测点代表的面积不应大于100m2。
②铁球要求与布设规定如下：
铁球(或厚10mm× D100mm以上铁板，中间嵌10mm半圆钉)直径大于100mm 。
铁球布设：距路基边缘不大于2m，纵横向行间距均不大于10m，成梅花形布设。每一填方施工段，应在适当位置设固定水准点一处。以作测压实沉降之用。
3 总结
施工中压实度主要由试验确定的碾压遍数来控制，要求现场严格按照规定的碾压遍数碾压。
当土石混合填料来自不同采料场，其岩性、土石混合比例相差较大或施工工艺有明显变化时，应重新验证空隙率与灌水法，并确定相应的碾压遍数。在检验方法中，灌水法、沉降差法均可作为土石混填类路基的检测手段，推荐大面积施工使用沉降差法检测。个别有质疑地段，采用灌水法检验。
在大面积施工中，本工艺流程可实施性强，对改进工程质量有明显作用。为我公司今后该类型的施工组织和质量控制取得了可行的经验和真实、可靠的检测数据。

如何用灌砂法测路基压实度？
灌砂法测定路基压实度：首先在试验室标定好灌砂筒的的锥体，或者在现场进行标定。（其中量砂也要进行标定其密度）。在碾压合格的路基上，选择一块平整的平面。固定好基板。然后在利用基板中心的圆孔，用锤子和洛阳铲，沿圆边进行凿挖。凿挖15cm。在过程中，应保证圆柱型。不可以上大下小，也不可以上小下大。保证垂直。于基板的圆孔同样。用毛刷清理好试坑。把所有从孔中取出的试样，用袋子装好，防止水分流失。立即称重。用灌砂筒+量砂称好质量的，进行记录。在试坑上进行灌砂。放在正好圆孔的上方。打开灌砂开关，在此期间不的有晃动和振动。观察筒内的砂不下流动时，立即关闭快关。把筒+剩余砂，进行称重，记录。然后测其试样的含水率。得出试坑的湿密度和试样的含水率。已知标准击实，计算其压实度。

灌砂法试验函数自行运算程序 运算
湿料的质量/湿料的体积=湿密度湿料的体积=标准砂质量/标准砂的密度标准砂质量=砂总质量-剩余质量

路基压实度灌砂法检测
　　1、灌砂法基本原理
　　灌砂法（标准方法，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测）基本原理是利用粒径0.30～0.60mm或0.2～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。
　　2、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。因此，正确的选点在工程施工中具有很强的实际指导意义。一般在压实度检测中，试坑的位置应选择在每一设计车道内。如设计为双向四车道那么应在所检路基的一个横断面上、在每一设计车道内选择一点作为试验点，并为试验点编号。如Kl3+oo0，1号点，2号点……若在检测中发现有个别点压实度较低时，可根据该点编号查找出该点然后在该试坑（距原坑边5cm的位置）旁边再选点进行检测。若该两点压实度都合格，证明该点在初次检测时是由于试验人员的操作不当所为。若两点压实度都不合格则证明该点压实度不合格。所以进行压实度检测时选点应得当，检测频率也要满足规范要求。这样检测结果才能较客观的反映工程质量的实际情况。
　　3、灌砂筒的选用及室内标定
　　3.1根据集料的最大粒径选用灌砂筒
　　（1）当试样的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用Φ100mm的小型灌砂筒测试；
　　（2）当试样的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度不超过150mm，最大不超过200mm时，应用Φ150mm的大型灌砂筒测试；
　　（3）如集料的最大粒径达到40～60mm或超过60mm时，灌砂筒和现场试洞的直径以200mm为宜。
　　工地上普遍应用Φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm，其所测压实度仅为这150mm的压实度。但是现场压实层厚度往往在200mm左右，而且一般压实度在压实表层都比较高，往下就难以保证，因此在山区现场含碎石较多的集料应采用Φ20omm的大灌砂筒检测为宜。
　　3.2室内量砂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》（JTJ059-95）中对筒内砂的高度和质量都做了明确规定。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm，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，储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，筒内砂的质量准确至1g。每次标定及以后的试验都维持这个质量不变。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，从而提高量砂使用的准确性。实践证明，现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致，大大提高了检测数据的准确性。
　　（2）标定罐深度对量砂密度的影响通过试验结果发现：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％。标定罐深度每减1cm，砂密度大约降低1.2％。可见标定罐深度对量砂密度的影响较大。因此，现场试洞深度应尽量与室内标定罐深度一致。
　　（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，故每次检测使用时量砂必须采用标准砂（0.30～0．60mm或0.25～0.5mm），而且要保持砂洁净干燥。由上述可见，储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等均在一定程度上影响量砂的密度。量砂密度标定准确与否，也将影响路基压实度的检测精度。所以，在进行路基压实度检测之前，标定工作不容忽视，必须引起足够的重视。
　　4、现场含水量的检测
　　现场含水量的检测结果直接影响到压实度的检测结果。若含水量偏大，则压实度偏小。反之含水量偏小，则压实度偏大。所以含水量的检测是灌砂法检测压实度中至关重要的一步。在含水量检测中我们应该注意以下几点：
　　（1）土样的选取。
　　为防止水分蒸发，取试坑中部有代表性土样2份，迅速装入铝盒中，盖上盒盖后迅速称量、编号。
　　（2）土样的数量。
　　对于粘性土取30～50g，对于砂类土取50～100g。
　　（3）含水量的检测。
　　在施工现场一般采用快速检测方法，即酒精燃烧法，每一铝盒内的土样应充分燃烧三次，将水份全部烧出。
　　（4）结果整理。
　　取两次含水量的平均值为该点含水量的代表值。
　　5、现场检测注意事项
　　（1）现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致。
　　（2）基板使用：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，尽量使检测表面光滑平整。现场测试完后，要检查罐砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出，如有要将其单独清出，称其质量，计算密度时应扣除这部分质量。
　　（3）量砂的使用：量砂应规则，使用进行回收的量砂，下次使用前必须过筛洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与标定时洁净、干潮状况一致，以保证量砂密度。换砂时应重新标定量砂密度，确保试验准确性。
　　（4）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的相对较少，导致测得的压实度值偏大。
　　（5）试坑的深度：按照《公路路基面现场测试规程》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，每压实层厚为20cm，所以，试坑深度也应该是20伽。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成倒三角形，所以就每一层压实而言，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偏大。试坑深度应尽量等于标定时深度，坑壁笔直，上下口直径相等，避免上大下小或上小下大。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。
　　（6）灌砂的时间：正确的做法是观察边缘处标准砂不在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，而且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偏少，从而导致测得的压实值偏大。
　　（7）含水量的选取：在选取含水量时，应将试坑内的土壤迅速均匀搅拌，然后再取含水量。