路基壓實度檢測方法現(xiàn)狀及對比試驗
目前，高速公路事業(yè)在世界各國引起普遍重視，我國的高等級公路建設也在蓬勃發(fā)展。路基壓實度檢測技術，作為公路建設與管理中的關鍵性、基礎性技術，不僅對于控制工程質(zhì)量至關重要，而且決定著路網(wǎng)養(yǎng)護決策的科學性，并直接影響?zhàn)B護資金分配的合理性。工程質(zhì)量的優(yōu)劣不但直接影響著施工單位或承包商的利益，而且對交通事業(yè)的發(fā)展也有舉足輕重的影響。工程質(zhì)量是通過試驗檢測數(shù)據(jù)來評定的，而試驗檢測數(shù)據(jù)是否準確可靠，則在很大程度上取決于檢測儀器和檢測方法是否先進合理。本文在對現(xiàn)行路基壓實度檢測方法進行評價的基礎上，通過路基壓實度檢測方法對比試驗,分析不同檢測方法的優(yōu)缺點，并對現(xiàn)行路基壓實標準存在的問題進行分析。
一、現(xiàn)行路基壓實度檢測方法評價
1.1灌砂法
灌砂法是當前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場測定密度的主要方法。它的缺點是:需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢。此方法表面上看起來較為簡單，但實際操作時常常不好掌握，并會引起較大誤差。為使試驗結果準確，應注意以下幾個環(huán)節(jié):
?。?）量砂要規(guī)則。量砂如果重復使用，一定要注意晾干，否則影響量砂的松方密度。每換一次量砂，都必須測定松方密度，漏斗中砂的數(shù)量也應該每次重做。
?。?）地表面處理要平整，放置基板;在挖坑時試坑周壁應筆直，避免出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形。
?。?)灌砂時檢測厚度應為整個碾壓層厚，不能只取上部或者取到下一個碾壓層中。
1.2環(huán)刀法
環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng)方法。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，因此，在用環(huán)刀法測定土的密度時，應使所測密度能代表整個碾壓層的平均密度。然而，這在實際檢測中是比較困難的，只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結果與灌砂法的結果才可能大致相同。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對于含有粒料的穩(wěn)定土及松散性材料無法使用。
1.3核子密度儀
核子密度儀法是利用放射性元素(通常是丫射線和中子射線)測量土或路面材料的密度和含水量。這類儀器的特點是測量速度快，需要人員少。它的缺點是，放射性物質(zhì)對人體有害，另外需要打洞，在打洞過程中易使洞壁附近的土體結構遭到破壞，影響測定的準確性，可作施工控制使用，但需與常規(guī)方法比較，以驗證其可靠性。
1.4落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀(LY-1儀)
落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀是利用落錘的沖擊使土體產(chǎn)生反彈力，并利用低頻測出土體響應值的一種不測含水量就能得到路基壓實度的測試儀器。采用本方法進行測定之前，路基壓實度曲線的標定工作十分重要，選擇的土類要具有工程代表性。
二、現(xiàn)行路基壓實標準存在的問題分析
在試驗段土基上進行了四種方法的壓實度檢測，各測點位置一一對應。其結果如表1。
表1不同方法所測土基壓實度結果匯總
以灌砂法作為現(xiàn)場測定密度的標準方法，將其它方法與灌砂法進行回歸標定。含水量試驗標準方法是烘干法，由核子密度儀測定的含水量須與烘干法進行比較，用相關方程將其含水量轉化為烘干法的含水量。其其統(tǒng)計散點圖如圖1所示。
圖1不同方法現(xiàn)場實測土基壓實度對比圖
從圖1可以看出，環(huán)刀法、落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀測定的壓實度與灌砂法相關性較好，而核子密度儀測定的壓實度與灌砂法相關性較差。環(huán)刀法含水量的測定與灌砂法都用烘干法，兩者結果基本相同。核子密度儀測定的含水量與灌砂法的相關性較差。
從以上分析可知，四種方法測定的結果有一定差異。灌砂法作為現(xiàn)場測定密度的標準方法，由于其洞深通常為碾壓層的厚度，能較好的反映土基的壓實狀況，而且每次適用的儲砂筒內(nèi)沙的數(shù)量不變，砂的下落高度和下落速度不變，因此其測量精度高、準確性好。但從結果來看，有3個壓實度超出100％，一是與最大干密度的確定有關，另外還與試驗的操作有關，因此要嚴格遵循試驗規(guī)程的每個細節(jié)，以提高精確度，同時應開展路基壓實標準的探討。環(huán)刀容積小，只要使環(huán)刀取土剛好為碾壓層中間的土，環(huán)刀法測定結果與灌砂法相當。核子
儀測定的結果不穩(wěn)定，其值較其它方法偏小，其壓實度結果與灌砂法的相關性較差，這可能主要是因為在打洞的過程中破壞了洞壁附近的土體結構，從而影響測量的準確性;其含水量結果與烘干法的相關性也較差，這主要是由于核子密度儀測得的含水量是某一深度和某一面積內(nèi)的平均含水量，這個范圍比烘干法的大得多，因此只有土基的含水量和密實度都很均勻的情況下，兩者的測量結果才可能一致。落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀結果穩(wěn)定。但從圖1又可看出，前三者的檢測結果具有良好的一致性，壓實度結果的起伏較大，但落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀卻與前三種方法測定的壓實度趨勢存在一定的差異，起伏較小。
因此，通過對比分析認為，灌砂法作為標準方法有其合理性，但應嚴格要求試驗操作:環(huán)刀法影響因素較多，應取碾壓層中間的土;核子儀測定的結果不穩(wěn)定，只能作為施工的快速評定:落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀結果較穩(wěn)定，但其對土體的適用性和準確性需進一步的探討。
三、路基壓實度檢測對比試驗
我國己建的高等級公路中，有些產(chǎn)生了早期破壞，其中有相當一部分是由于路基原因而引起的，如因路基不均勻沉降導致路面局部沉陷及縱向裂縫等。發(fā)生這些問題的原因很多，除施工管理原因外，現(xiàn)行壓實檢測方法和標準不當也是重要原因之一。
我國現(xiàn)行的路基采用了干密度比即壓實度作為壓實標準，并且對路基的不同層位規(guī)定了不同的壓實度值。工程實踐表明，現(xiàn)行檢測方法和標準存在以下問題:
（1）規(guī)范規(guī)定以灌砂法作為現(xiàn)場測定密度的標準方法，此方法表面上看起來較為簡單，但實際操作時常常不好掌握，并會引起較大誤差，人為因素影響很大，測定結果變異性較大。
?。?）對土質(zhì)多變路段，室內(nèi)擊實試驗周期較長，難以及時指導施工，即使事先預做試驗，在最大干密度的選取上人為因素也很大;
?。?）關于含水量的控制，在路基壓實過程中對其控制是基于怎樣以最小的壓實功獲得規(guī)范規(guī)定的壓實度，雖然在《路基施工技術規(guī)范》(JTJ034-93)中規(guī)定了“細粒土、砂類土和礫石土無論采用何種壓實機械，均應在該種土的最佳含水量士2%以內(nèi)壓實”，但在《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTJ071-94)中的土方路基的驗收項目中并沒有對含水量提出具體要求，沒有綜合考慮干密度和路基成型時含水量兩方面的因素。路基成型時的含水量和密實度對路基達到或接近穩(wěn)定密實度具有相當重要的作用，因此僅強調(diào)密實度而淡化路基成型時的含水量對穩(wěn)定性的影響顯然不夠全面;
?。?）試驗證明，細粒成分含量少的土(如砂性土和塑性指數(shù)不大的砂跟上、碎石土)，在施工碾壓時，其密度對含水量不敏感，可以放寬對含水量的控制;細粒成分多的土(如粘性土，特別是塑性指數(shù)大的粘上)，水的浸入使士體含水量增加，體積發(fā)生明顯膨脹，且膨脹率和初始含水量有關，初始含水量越小，膨脹率越大，從而引起土體開裂。因此對于細粒成分多的土，不宜在含水量小的情況下壓實，而現(xiàn)行的壓實度法不能正確反映粘性土遇水的這一特性，而且沒有考慮含水量對不同土質(zhì)的影響，顯然不合理;
?。?）巖塊材料大量在山區(qū)道路中應用，無法用壓實度來衡量壓實的好壞;
?。?）對高填路堤，填土越高，下層土所受自重力越大，但規(guī)范中規(guī)定下層的壓實度(90％)卻較上層(95％)低，與其受力和穩(wěn)定性規(guī)律不符。
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