壹、現行路基壓實度檢測方法的評價
1.1填砂法
填砂法是目前最常用的方法,在許多工程中被列為現場測量密度的主要方法。它的缺點是需要攜帶大量的沙子,稱重次數多,所以測試速度慢。這種方法表面上看起來很簡單,但實際操作中往往很難掌握,會造成很大的誤差。為了使測試結果準確,我們應該註意以下幾個環節:
(1)測砂要有規律。如果沙子反復使用,壹定要烘幹,否則會影響沙子的容重。每次測砂都要測定容重,每次都要重做漏鬥中的砂量。
(2)地面表面處理應平整,並放置基材;挖坑時,試坑的四周壁要直,以免出現忽大忽小,或忽大忽小的情況。
(3)填砂時檢測的厚度應為整個碾壓層的厚度,不允許只取上部或下壹個碾壓層。
1.2環刀法
圓刀法是測量場強的傳統方法。因為壓實土層的密度壹般從上到下遞減,所以用環刀法測量土的密度時,測得的密度應代表整個壓實層的平均密度。然而,這在實際檢測中是困難的。只有當環刀取的土正好是碾壓層中間的土時,環刀法得到的結果才能和填砂法得到的結果大致相同。另外,環刀法的適用範圍較窄,不能用於穩定土和含有顆粒物質的松散材料。
1.3核密度計
核子密度儀法是利用放射性元素(通常是伽馬射線和中子射線)來測量土壤或路面材料的密度和含水量。這種儀器的特點是測量速度快,人員少。其缺點是放射性物質對人體有害,另外需要鉆孔,鉆孔過程中容易破壞孔壁附近的土體結構,影響測量精度,可用於施工控制,但需要與常規方法對比,驗證其可靠性。
1.4路基落錘譜快速擊實儀(LY-1儀器)
路基壓實度落錘頻譜快速測量儀是壹種利用落錘的沖擊力使土體回彈,以低頻測量土體響應值來獲得路基壓實度的測量儀器。在使用這種方法進行測量之前,校準路基壓實曲線是非常重要的,選擇的土壤類型應具有工程代表性。
二、現行路基壓實標準存在的問題分析
對試驗段的土基進行了四種壓實度檢測方法,每個測點的位置相互對應。結果如表1所示。
表1不同方法測得的土基壓實結果匯總
填砂法作為現場測量密度的標準方法,其他方法用填砂法進行回歸。含水量測試的標準方法是幹燥法。核子密度儀測得的含水量應與幹燥法進行比較,其含水量應通過相關方程換算成幹燥法的含水量。其統計散點圖如圖1所示。
圖1不同方法現場測得的土基壓實度對比圖
從圖1可以看出,環刀法和落錘頻譜路基壓實度檢測儀測得的壓實度與灌砂法相關性較好,而核子密度儀測得的壓實度與灌砂法相關性較差。環刀法和填砂法都采用烘幹法,結果基本壹致。核子密度儀和灌砂法測得的含水量相關性較差。
從上面的分析可以看出,四種方法的結果是不同的。灌砂法作為現場測量密度的標準方法,由於孔的深度通常是碾壓層的厚度,能更好地反映土基的壓實情況,而且每次儲砂桶中的砂量不變,砂的下落高度和速度不變,因此具有較高的精度和準確度。但從結果來看,有三個壓實度超過100%,壹個與最大幹密度的確定有關,壹個與試驗的操作有關。因此,應嚴格遵循試驗規程的每壹個細節,以提高準確性,並討論路基壓實標準。環刀體積小。只要環刀取的土正好在碾壓層中間,環刀法的測定結果就相當於填砂法的測定結果。核子
儀器測得的結果不穩定,其值小於其他方法,壓實結果與填砂法相關性差,可能主要是鉆孔過程中破壞了孔壁附近的土體結構,影響了測量精度;含水量結果與幹燥法的相關性也較差,主要是因為核子密度儀測得的含水量是某壹深度和某壹區域的平均含水量,遠大於幹燥法,所以只有當土基的含水量和密實度均勻時,兩種測量結果才能壹致。路基壓實度落錘頻譜快速檢測儀檢測結果穩定。但從圖1可以看出,前三種方法的測試結果壹致性較好,壓實度結果波動較大,而路基壓實度落錘頻譜快速測試儀與前三種方法測得的壓實度趨勢不同,波動較小。
因此,通過對比分析,認為填砂法作為標準方法是合理的,但應嚴格要求試驗操作:環刀法影響因素較多,應取碾壓層中間的土;核子儀測得的結果不穩定,只能作為施工的快速評價。落錘頻譜路基壓實度快速測定儀的結果穩定,但其對土的適用性和準確性有待進壹步探討。
三、路基壓實試驗對比試驗
我國修建的高等級公路中,有壹部分出現了早期損壞,其中相當壹部分是由於路基原因造成的,如路基不均勻沈降引起的局部下沈和縱向裂縫。造成這些問題的原因有很多。除施工管理外,現行擊實試驗方法和標準不當也是重要原因之壹。
目前我國路基的壓實標準采用幹密度比,即壓實度,對路基不同層規定了不同的壓實值。工程實踐表明,現有的檢測方法和標準存在以下問題:
規範(1)規定填砂法是野外測量密度的標準方法。這種方法表面上看起來簡單,但實際操作中往往很難掌握,會造成很大的誤差,受人為因素的影響很大,測量結果的可變性很大。
(2)對於土質多變的路段,室內擊實試驗周期長,難以及時指導施工。即使事先做了試驗,最大幹密度的選擇也存在很大的人為因素;
(3)關於含水量的控制,路基壓實過程中的控制是基於如何以最少的壓實功達到規範規定的壓實度,雖然《路基施工技術規範》(JTJ034-93)中規定“細粒土、砂土、礫石土應在該土最佳含水量的2%以內壓實”。但《公路工程質量檢驗評定標準》(JTJ071-94)中對土方路基驗收項目的含水量沒有具體要求,路基成型時的幹密度和含水量因素考慮不全面。路基成型過程中的含水量和壓實度對路基達到或接近穩定壓實度起著非常重要的作用,因此只強調壓實度而淡化路基成型過程中含水量對穩定性的影響顯然是不全面的;
(4)試驗證明,細粒成分較少的土(如砂性土、塑性指數小的捕砂土、碎石土)在施工碾壓時密度對含水量不敏感,可放寬對含水量的控制;對於細粒成分較多的土(如粘性土,尤其是塑性指數較大的土),水的浸泡使土的含水量增加,體積膨脹明顯,膨脹率與初始含水量有關。初始含水量越小,膨脹率越大,從而導致土體開裂。因此,對於細顆粒較多的土,不適合在低含水量條件下壓實,而現行的壓實方法不能正確反映粘性土遇水的這壹特性,忽略含水量對不同土質的影響顯然是不合理的。
(5)山區道路大量使用巖塊材料,不能用壓實度來衡量壓實質量;
(6)對於高填方路堤,填土越高,下層土的自重越大,但規範規定的下層土壓實度(90%)低於上層土壓實度(95%),不符合應力穩定規律。
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