1、灌砂法检测压实度影响结果准确性的主要因素及提高检测准确性的研究【摘要】灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法，适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。根据长期路基工程中压实度检测的实践经验，在分析影响灌砂法检测路基压实度准确性的各个相关因素基础上，提出提升灌砂法检测路基压实度的准确性方案，以便能更好地控制检测精度，确保工程压实质量。 【关键字】灌砂法；检测；压实度；提升方案 中图分类号：U416 文献标识码：A 压实度反映的是路基、路面压实的密实程度，是检测路基、路面压实质量是否达到设计要求的重要指标，路基、路面只有在压实度符合设计要求时，才能保证路基、路面的强度及整体性，才能保证和延长
2、道路的使用寿命。检测压实度的方法有很多种如：钻心法、环刀法、核子密度仪法、灌水法、灌砂法。而灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法，适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。灌砂法虽简单易学，但影响测试结果的因素较多，如果掌握不好，容易引起较大误差或错误。如何保证灌砂法检测路基压实度的精度，笔者结合多年在多条高速公路及市政道路上的施工及监理实践经验对这方面进行了分析与探讨，并在此基础上提出提升检测准确性的方案。 1.现场压实层厚度与灌砂筒选择的影响及提高准确性的方法 1.1 影响因素 根据公路路基路面现场测试规程JTGE60-2008 第 T0921-2008 节规定：用灌砂法测定压实度时
3、，应符合下列规定： （1）当集料的最大粒径小于 13.2mm，测定层的厚度不超过 150mm 时，宜采用 100mm 的小型灌砂筒测试。 （2）当集料的最大粒径等于或大于 13.2mm，但不大于 31.5mm，测定层的厚度不超过 200mm 时，应用 150mm 的大型灌砂筒测试。 （3）如集料的最大粒径超过 31.5mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸，如集料的最大粒径超过 53mm 时，灌砂筒及现场试洞的直径应为 200mm。 以上 3 点说明灌砂筒规格应有三种：1、100mm，2、150mm，3、200mm。 目前施工现场大多使用 150mm 灌砂筒，它的测试深度为 150mm。但是
4、随着压实机械压实功能增大，相应的压实层厚度往往超过 150mm 达到200mm 甚至超过 200mm，如果再继续用 150mm 的灌砂筒测出的压实度结果就无法代表整个压实层的压实程度，它的准确性就可想而知了。 1.2 提高准确性的方法 根据现场压实层厚度来准确的选择与之相应的灌砂筒规格。 2.量砂标定密度时标定罐尺寸选择的影响及提高准确性的方法 2.1 影响因素 根据公路土工试验规程JGJE40-2007 第 T0111-1993 中条文说明中说明标定罐内量砂深度每减少 2.5cm，量砂密度将减少 1%。 规程中标定罐的高度为 150mm、200mm 两种，还规定了如某种原因，试坑体积不是 1
5、50mm、200mm 时，标定罐深度应于拟挖试坑深度相同。标定量砂密度时如选择标定罐错误：量砂的密度将减少或增大，现场检测压实度结果也会相应的增大或减少，他的准确性就可想而知了。 2.2 提高准确性的方法 标定量砂密度时选择标定罐其深度应与现场检测压实层厚度保持一致减少现场检测误差。 3.灌砂筒锥体质量的影响及提高准确性的方法 3.1 影响因素 根据公路土工试验规程JGJE40-2007 第 T0111-1993 节及公路路基路面现场测试规程JTGE60-2008 第 T0921-2008 节中计算试坑内量砂质量所用到的灌砂筒锥体质量都为以下方法： 3.1.1 在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装
6、砂至距筒顶 15mm 左右为止。称取装入筒内砂的质量，准确至 1g。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。 3.1.2 将开关打开，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当(可等于标定罐的容积)，然后关上开关，称灌砂筒内剩余砂质量，准确至 1g。 3.1.3 不晃动储砂筒的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。 3.1.4 收集并称量留在板上的砂或称量筒内的砂，准确至 1g。玻璃板上的砂就是填满锥体的砂。 第 3.1.2 中“流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当” 但是工地所挖试坑体积是随机的是变
7、化的需要如何控制？“可等于标定罐的容积” 但是如何控制流出砂的体积等于标定灌的容积？两本规程没有明确指出，如果工地所挖试坑内的体积控制不相当或不等于标定罐的容积，量砂的密度的准确度及压实度检测结果的准确性就可想而知了。 3.2 提高准确性的方法 3.2.1 先就 3.1.2 中“可等于标定罐的容积”这点结何自身的经验总结的方法如下： 3.2.1.1 在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距筒顶 15mm 左右为止。称取装入筒内砂的质量，准确至 1g。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。 3.2.1.2 将灌砂筒放到标定罐上，开关打开，让砂自由流出，直至砂不流出，然后关上开关，将标定罐
8、上部的锥形部分量砂用钢板尺刮到方盘中，再将方盘中的砂装入灌砂筒内（用粗糙的纸对折下口在筒内砂上方 10mm 处，纸的上口在灌砂筒上口露出，纸不要接触灌砂筒及灌砂筒内砂） ，称灌砂筒内剩余砂质量，准确至 1g。 3.2.1.3 不晃动储砂筒的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。 3.2.1.4 收集并称量留在板上的砂或称量筒内的砂，准确至 1g。玻璃板上的砂就是填满锥体的砂。 以上步骤就能准确的确定“可等于标定罐的容积”标准体积砂的质量及确定灌砂筒锥体质量以及后续准确的做出量砂的密度。 3.2.2 再就第 3.1.2 步中“
9、流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当”这点结合自身的经验总结的方法如下： 根据经验总结试坑体积变化，灌砂筒锥体质量也相应变化（落差原因）,同理现场检测灌砂法压实度其挖坑体积是随机波动很大，大约在100 cm3 左右，那么锥体的质量也相应变化，最后压实度检测结果也相应变化，结果失真，由表 1 所示。 表 1 标定锥罐标定锥体质量与现场试坑体积标定锥体质量计算压实度对比 灌砂筒+砂灌前质量/g 灌砂筒+砂灌后质量/g 锥体质量/g 试坑内砂质理/g 砂密度 g/cm3 试坑体积 试坑内土质量/g 湿密度 g/cm3 含水率% 干密度 g/cm3 最大干密度 g/cm3 压实度% 标定罐锥体质量计
10、算压实度 9700 5082 782 3836 1.44 2664 5377 2.02 14.3 1.77 1.81 97.8 现场检测试坑体积对应锥体质量计算压实度 9700 5082 768 3850 1.44 2674 5377 2.01 14.3 1.76 1.81 97.2 3.2.1 方法举例 以 150mm 标定罐体积标准体积一点（2650 cm3） 、正 100 cm3 一点（2750 cm3 体积标定罐） 、负 100 cm3 一点（2550 cm3 体积标定罐） ，锥体质量为 3.2.1 标定出的质量，计算出灌砂筒+砂灌后质量如下表 2： 表 2 标定罐体积变化标定质量 灌
11、砂筒+砂灌前质量/g 灌砂筒+砂灌后质量/g 锥体质量/g 试坑内砂质理/g 砂密度 g/cm3 试坑体积 标准体积 9700 5102 782 3816 1.44 2650 正 100 cm3 9700 5016 724 3960 1.44 2750 负 100 cm3 9700 5187 841 3672 1.44 2550 以灌砂筒+砂灌后质量与锥体质量进行线性回归计算出 a、b、r。a=-2708.183、b=0.684、r=1.0。回归方程为 y=bx+a. 3.2.2.3 现场检测灌砂法压实度时当称量出灌砂筒+砂灌后质量后按上步骤计算得出的回归方程计算出压实度，下表举例说明回归后锥
12、体质量与标定罐标定的锥体质量进行检测后计算压实度的偏差，如表 4 所示：表 4 标定罐锥体质量计算压实度与线性回归锥体质量计算压实度对比 灌砂筒+砂灌前质量/g 灌砂筒+砂灌后质量/g 锥体质量/g 试坑内砂质理/g 砂密度 g/cm3 试坑体积 试坑内土质量/g 湿密度 g/cm3 含水率% 干密度 g/cm3 最大干密度 g/cm3 压实度% 标定罐锥体质量计算压实度 9700 5035 782 3883 1.44 2697 5377 1.99 14.3 1.74 1.81 96.1 线性回归锥体质量计算压实度 9700 5035 736 3929 1.44 2728 5377 1.97 14.3 1.72 1.81 95.0 y=bx+a 计算出当灌砂筒+砂灌后质量为 5035g 时其锥体质量为 736g 两种方法得出结果偏差达到 1.1%。 4.结语 灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法，适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。灌砂法虽简单易学，但影响测试结果的因素较多。通过对以上影响压实度的各种因素的分析，可以使我们在试验过程中加以注意，避免出现检测的不准确性，从而使工程质量得保障。参考文献 1公路路基路面现场测试规程（JTGE60-2008）S.北京：人民交通出版社，2008 2公路土工试验规程（JTGE40-2007）S.北京：人民交通出版社，2008.
