灌砂法在公路路基试验检测中的应用
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摘 要：天然砂砾是当前应用最为广泛的一种路基填料，通过室内试验，可初步确定天然砂砾的路用性能指标、设计参数等，然而仅选用室内试验根本无法确定天然砂砾路基的具体施工参数与施工工艺。当前国内相关研究较多，但土类情况多种多样，数据可比性不足，基于此，在填筑路基前，需通过科学、有效的试验方法来确定各类施工参数，如含水量、碾压遍数和压实功能等，从而确定天然砂砾的最佳施工工艺。该文在公路路基试验检测中选用灌砂法检测路基填筑质量，可充分了解天然砂砾路基的压实功能，保证压实质量，为公路工程施工质量的提升提供强有力的保障。
关键词：灌砂法；路基检测；路基填筑
中图分类号：U41 文献标志码：A
0 引言
路基是公路的主要构成部分，路基质量的优劣对整个公路的使用寿命影响巨大。提高路基强度与稳定性是保证公路运行安全的关键，为此，必须做好路基压实质量控制。我国地域辽阔，地形差异大，所需路基填料也有所不同。天然砂砾是当前应用最多的一种路基填料，具有高强度、压实密度良好等特点。对于路基现场压实度检测，灌砂法是最常见、应用最多的方法。做为土基密度测定的主要方式之一，灌砂法于19世纪50年代由Martin Bullrise（美国人）发明。灌砂法在现场密度测定中，具有较高准确性，且简单易懂，适用性强。灌砂法通常用于检测细粒土、砂类土与砾类土密度，土类粒径需控制在60 mm以下。在公路路基试验检测中选用灌砂法，可保证检测的准确性，及时了解路基压实效果，便于控制天然砂砾路基质量，做好路基检测评价。
1 工程概况
某公路工程总长度5.35 km，起止桩号K7+250～K12+600，为双向六车道，路基宽度为34.5 m。该路段选用机械化施工，辅助人工施工，该路段路基工程均为填方土方路堤填筑，包括零挖方、边沟挖方，决定选择人工+挖掘机的方法开挖施工，通过推土机、装载机等进行取土、装土。根据工程需要，选用天然砂砾作为路基填料，此类填料易密实、承载力高，施工效果良好。路堤填筑需分3层填筑，各层填筑松铺厚度各不相同。为保证施工质量，现选取K7+650～K7+850段作为路基填筑试验段，以灌砂法用于路基压实检测。
2 公路路基试验检测中灌砂法的试验流程
当前，大多数公路工程压实度现场测定，都会选用灌砂法，该项技术测量结果准确，但在实际应用中，并不像表面上看到的那样简单，在具体操作中，如果操作不当，极易产生质量问题，导致结果误差较大。为此，必须进一步规范公路路基试验检测中灌砂法的试验流程，更好地提升检测结果，提高检测准确性，保证公路路基整体质量。
（1）按照表面沉降控制法在试验段内合理地选择观测点，在其周围选用一块平整表面，尺寸为40 cm×40 cm，清理干净。因此试验段具有较为粗糙的表面，可在基板中部圆孔位置放置灌砂筒，随后开启灌砂筒，让砂不断向基板中孔内流入，待无砂向下流时，将开关关闭，并将灌砂筒去除，做好称量工作，精度控制在1g左右。
（2）去除基板，回收余留在试验点的量砂，并且做好清理工作。表面清理干净后将基板放回，顺着基板中孔开洞，Φ200 mm。开凿孔洞深度应与测试层厚度一致，严禁混入下层材料，最后取出所有洞内松散材料。完成上述所有工作后，对凿除的材料进行放置、称量，作为试样。
（3）将试样放于烤箱内烘烤干燥，对其含水量进行测定。在试洞上安设基板，在基板中间位置放置灌砂筒，待砂灌满后，保证基板中孔和试洞高度统一，且灌砂筒下口与基板中孔对齐，随后将灌砂筒开启，让砂不断向试洞内流入，待砂不再下流后即可关闭。此时可去除灌砂筒，并对剩余砂进行称量，精度控制在1 g左右。在整个过程中，不允许触碰灌砂筒，尽可能地降低震动。
（4）将灌砂筒内的量砂取出，便于下次试验使用。如果量砂湿度发生改变，或混有杂物，需要再次进行过筛、烘干，且放置一定时间后才能使用。
3 公路路基试验检测中灌砂法的试验结果
通过灌砂法试验，可得出如下结果，见表1。
由此可见，完成碾压施工后，路基所有测点的压实度均在設计要求（96 %）以上，与路基规范规定相符。其路基压实度数据大多在97 %～99 %，则表明现有压实设备碾压5遍即可满足施工要求。当36 cm松铺厚度时，压实度平均值在99.6 %，相较设计要求96 %最小压实度值明显多出许多。当45.6 cm松铺厚度时，压实度平均值为97.8 %，相较36 cm松铺厚度层，压实度有所减小，但仍符合施工要求。由此可见，在碾压设备、压实遍数等条件相同的情况下，松铺厚度将严重影响压实度的大小，随着松铺厚度的增加，压实度将会随之减小。
4 公路路基试验检测中灌砂法试验超百问题分析
当前，很多工程现场均选用灌砂法用于压实度检测，表面看通俗易懂，较为简单，但在具体操作中把控难度较大，极易产生较大误差，特别是压实度超百问题较为常见，根据该工程实际检测情况，发现存在超百情况，为避免盲目减少碾压遍数，需要针对压实度超百问题做分析。
4.1 压实度超百原因分析
压实度是压实路堤填料之后，填料干密度与标准最大干密度之间的比值。据此可知，可干密度、标准最大干密度都会影响压实度，从而出现超百问题，结合本工程实际情况，压实度超百原因如下。
第一，检测设备方面因素。路基压实度通过灌砂法检测时，要求试洞深度和标定筒深度一致，以此确保量砂密度相同，为此，在检测过程中，必须在试筒直径内合理控制各层填筑压实厚度。本工程选用Φ200 mm灌砂筒，根据规范规定，相比灌砂筒直径，填筑层厚度必须在200 mm以下。但在具体填筑过程中，填筑层厚度略大，产生了仅检测碾压层上部压实度的现象，从而导致填料干密度偏大，进而产生压实度超百情况。
第二，操作精度因素。灌砂法表面看通俗易懂，较为简单，因此，增加了随意操作的可能性，进而会对检测结果的精度造成一定影响。如测点表面标定不准确、试洞形状与要求不符、试洞深度不足等，都会造成操作失误。在摊铺路基填料时，如填料粒径差距大，粗细分布不均，将会影响检测结果。如测点设置在密集粗料部位，将大大增加填料干密度，进而导致压实度增加。 该工程存在天然砂砾粒径差异大分布不均匀等情况，在现场测定时，难以管控试洞形状，导致试洞壁不平整，如持续修整，则试洞将越来越大，更无法保证其形状的规则。除此之外，由于本地区多风、天气干燥，检测过程中水分蒸发情况较为显著，室内检测所得结果含水量普遍较低，干密度则过大。同时，多风天气下，在称量灌砂、填料质量时，将加大误差，极易产生压实度超百情况。
4.2 压实度超百防治措施
根据施工现场实际情况，在全面了解灌砂法试验压实度超百原因的前提下，为了提升压实度检测的精度，提高准确性，保证填筑施工质量，必须针对问题，采取切实可行的措施予以处理，只有这样才能最大限度地降低误差，提高检测准确性。
4.2.1 改进检测设备及方法
检测设备是路基试验检测的必备条件，检测方法是路基试验检测的基础要求，灌砂法试验所选设备为灌砂筒，在路基压实度测定时，必须保证灌砂筒质量合格，且合理控制填层厚度，如果填层厚度大于规定值，极易出现压实度较大等问题。随着高效、大功率设备的广泛使用，根据路基填筑施工要求，如还以25 cm分层，则与社会经济发展需求不符，为此，需进一步改进灌砂设备，加宽灌砂筒直径，更好地应用于路基压实度检测。
4.2.2 灌砂法操作精度控制
路基压实度选用灌砂法进行测定时，必须做好操作精度控制，才能降低误差，确保检测结果准确。要求尽可能地保证试洞平整、光滑、顺直、规则，不得出现上下不同、大小不一等情况。同时，在挖掘试洞时，需多次称量挖出的填料，尽量降低水分蒸发影响。
5 結语
综上所述，随着社会经济的快速发展，我国公路建设行业也得到了极大的发展，路基是公路的主要承重结构，如何提高路基质量极为关键。路基压实效果直接关系到公路工程的强度、稳定性，提高压实度可有效保证工程整体质量，延长工程使用寿命。目前，公路路基压实度试验检测方法众多，如环刀法、核子密度仪法、灌砂法等，其中最通用的方法为灌砂法，这种检测方法准确性高、适用范围广，以天然砂砾为路基填料的压实度检测，选用灌砂法测定，需充分了解影响灌砂法检测的因素，规范检测流程，找出问题，结合实际情况，采取科学、有效的措施积极处理，只有这样才能保证压实度满足设计要求，才能确保工程质量。
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