丁崢時 盧 波 唐春剛 黃 俊

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院，江蘇 無錫 214151； 2.鎮(zhèn)江市建科工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

壓實度是用來表示現(xiàn)場填土被壓實后的密度情況，密度隨壓實度的增加而變大，密度越大材料整體性就越好。因而對路基壓實度的檢測尤為重要，現(xiàn)已成為路基施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素。當(dāng)前，根據(jù)我國現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，檢測路基壓實度的方法有三種：環(huán)刀法、灌水(砂)法和核子密度儀法。其中環(huán)刀法檢測的是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度，所測土層的密度受環(huán)刀壁和內(nèi)徑尺寸等因素的影響較大，此方法檢測出來的數(shù)據(jù)不可代表碾壓層整體的平均密度，只是被檢測的局部密度，所以此方法一般適用于測定不含礫石的純細(xì)土及無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土的密度，對含有粒料的穩(wěn)定土及松散性材料不適用；灌水(砂)法是目前市政、公路工程上最常用的檢測方法，該方法操作起來很簡單，但操作過程中需要稱量的次數(shù)較多，誤差率也會相應(yīng)變大，主要適用于現(xiàn)場測定基層，砂石路面及不同材料在路基使用中的壓實后的密度，不適用于對填石路堤等大空洞及大孔隙材料的壓實度檢測；核子密度儀法在檢測中，受外界因素影響比較小，不受使用材料的顆粒大小、級配、勻稱度以及物理形態(tài)、化學(xué)組成等方面影響，應(yīng)用范圍較廣泛，但它是在灌砂法標(biāo)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，試驗過程中所產(chǎn)生的輻射對人的身體有一定影響。因此，壓實度如何能準(zhǔn)確、快速地測定出來已成為了當(dāng)前路基施工中首要問題?，F(xiàn)結(jié)合無錫地區(qū)一些路基壓實度檢測的實際案例，收集到大量有效的試驗數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的支撐下對填土密度檢測儀快速測定土干密度的方法和計算公式進(jìn)行了研究。

1 檢測方法

1.1 土質(zhì)分析

無錫以平原為主，低山、殘丘為主的地形地貌，地處長江下游，中抱太湖。土質(zhì)以黃黏土為主，液限在 28%～45%，塑性指數(shù)在15%～25%，最佳含水率為12.5%～16.5%，重型擊實的最大干密度為1.80 g/cm3～1.95 g/cm3。

1.2 填土密度檢測儀簡介

“填土密度檢測儀”簡稱“貫入儀”，在國際上叫“普氏貫入儀”，此儀器主要大面積檢測填方碾壓后的密實度和均勻性。如公路、市政、水利堤防、工民建筑等，它的特點(diǎn)是操作簡單、輕便、靈活、快速，可隨時跟蹤碾壓現(xiàn)場監(jiān)測。其原理：通過儀器帶有的標(biāo)準(zhǔn)錘敲擊鉆桿將高精度錐形探頭插入土內(nèi)，每一次的敲擊，貫入儀內(nèi)部測力傳感器都能快速得到探頭入土的速度、深度以及計算出貫入值。這些數(shù)據(jù)均可儲存在記錄器內(nèi)并在完成試驗之后可以傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上。高精度測力傳感器及低功耗微電子技術(shù),結(jié)合土的貫入度與土的干密度之間的相關(guān)關(guān)系：土的貫入度和含水量之間的關(guān)系以及土的含水量與密實度的關(guān)系，通過一定量的貫入與環(huán)刀法平行對比試驗建立回歸方程，測定出土的貫入阻力與干密度之間有實用價值的相關(guān)數(shù)據(jù)表。本次試驗用的檢測儀器是沈陽建科儀器所生產(chǎn)的WG-V1-1 000 N填土密度現(xiàn)場檢測儀。

1.3 試驗方案

根據(jù)文獻(xiàn)記載無錫道路工程土路基的填料設(shè)計要求，現(xiàn)以小于4%灰土及素土為代表制定以下檢測方案：

第一步，取土樣帶回實驗室做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，求出最大干密度，最佳含水量，以及標(biāo)準(zhǔn)擊實后的貫入值(貫入方法如下)；第二步，填土層面按照規(guī)范碾壓；第三步，從中挑選出測試點(diǎn)，一般以有代表性的土樣為一檢測點(diǎn)，表面先剔除10 cm，然后用環(huán)刀和填土密度貫入儀一同取樣進(jìn)行檢測；第四步，按照規(guī)范要求進(jìn)行取樣并檢測，使用環(huán)刀取土樣，取3個土樣為一組樣品進(jìn)行檢測，每個土樣上標(biāo)好編號；第五步，再用填土密度貫入儀在環(huán)刀四周選擇檢測點(diǎn)，檢測點(diǎn)定好后將直徑7 mm鉆頭圍繞環(huán)刀選取12個檢測點(diǎn)，在貫入時，儀器貫入速度要保持均勻，貫入的深度要和環(huán)刀取樣深度務(wù)必保持一致，最后讀取貫入阻力值，并把數(shù)據(jù)記錄下來，去除數(shù)據(jù)中的最大值和最小值，然后算出剩余數(shù)據(jù)的平均值；第六步，將環(huán)刀取出的土樣帶回實驗室進(jìn)行含水量試驗(酒精燃燒法)；第七步，對土的干密度平均值進(jìn)行計算，把計算結(jié)果填入記錄表中。

2 工程現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 試驗對比

1)通過廣合路工程現(xiàn)場取出土樣，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實法和填土密度檢測儀法的對比試驗，其比對結(jié)果如表1所示。

表1 素土、≤3%灰土填土密度檢測儀的貫入值和擊實數(shù)據(jù)的比對

2)在工程現(xiàn)場進(jìn)行環(huán)刀法和填土密度檢測儀法的對比試驗，其比對結(jié)果見表2。

2.2 相關(guān)性分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表1，表2數(shù)據(jù)關(guān)系，繪圖得到干密度與貫入值對數(shù)關(guān)系散圖見圖1。

表2 環(huán)刀法和填土密度檢測儀數(shù)據(jù)比對

圖1中橫坐標(biāo)為土的干密度值，縱坐標(biāo)為土的貫入值對數(shù)LgP。借助于EXCEL軟件中散點(diǎn)圖形，用最小二乘法的方法進(jìn)行分析，得到干密度與貫入值的一元線性回歸方程：ρ=0.417lgP+0.69，相關(guān)系數(shù)R=91.7%。

2.3 應(yīng)用情況分析

1)通過擊實試驗，土在擊實過程中，只有當(dāng)含水率達(dá)到某一特定值時，土將被擊實至最大干密度，含水率小于或大于這個值，干密度都小于此值。這個值稱為最大干密度。而對應(yīng)的含水率為最佳含水率。如圖2所示，可以看出貫入試驗對應(yīng)含水率變化規(guī)律，貫入力基本隨含水率增加而減小這一規(guī)律。

同時由圖2看出：同一個干密度值對應(yīng)有兩個含水率值和相應(yīng)貫入力值，這就說明用一個回歸方程解決不了，但正因為有在最佳含水率只能對應(yīng)有一個最大干密度值這一特性，為此就可以在先確定最大干密度和最佳含水率的同時，將貫入力值P確定下來，按此分成兩段，可明顯看出干密度值與含水率貫入力三者是單值對應(yīng)的，對這種單因素間的關(guān)系便可回歸分析來分別建立兩個相應(yīng)回歸方程。

2)通過對數(shù)據(jù)的分析可以得出，對本方法影響最大的因素是含水率的大小。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，貫入阻力值與檢測數(shù)據(jù)基本吻合時，含水率在17%～25%，這時能準(zhǔn)確反映出干密度，若含水率超出此范圍則貫入阻力值與檢測數(shù)據(jù)偏差較大。而無錫地區(qū)的現(xiàn)場施工用料含水率通常都在此范圍內(nèi)，所以不需要過度考慮含水率問題，此方法適用于工程施工現(xiàn)場對土層干密度的快速檢測。

3)要正確使用檢測儀，在使用儀器操作時要控制速率，應(yīng)均勻、垂直地插入，以減少人為操作誤差。

3 結(jié)語

通過填土密度檢測儀在實際現(xiàn)場工程中的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的分析可以總結(jié)出，填土密度檢測儀在無錫地區(qū)的建設(shè)工程中進(jìn)行應(yīng)用，對路基回填土進(jìn)行了測試，數(shù)據(jù)表明它與環(huán)刀法和灌砂法等常規(guī)方法有著相似的檢測效果。此方法能快速解決施工過程中的抽檢，有利于提高工程施工中的工作效率及工程質(zhì)量，也能夠及時反饋工程優(yōu)劣，可以幫助施工單位隨時隨地進(jìn)行工程自檢，對于監(jiān)理部門來說也能快速的發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的質(zhì)量問題，及時反饋給施工單位進(jìn)行整改。