杨元奎
中铁九局集团工程检测试验有限公司
摘要：为研究灌砂法在公路路基压实度检测中的应用，以快速准确的检测出路基压实度。本文结合实际工程，针对灌砂法技术特点进行阐述，重点研究灌砂法施工步骤，选取试验路段以评价路基压实度检测质量。研究结果表明，采用灌砂法可实现快速、准确的检测出公路路基压实度指标，有效的提高公路路基的稳定性和结构强度。
关键词：高速公路；公路路基；灌砂法；应用研究
1 引言
高速公路属于高等级公路，其中路基为高速公路结构层中最重要的组成部分之一，路基主要为公路的基础，起到承载路面行车荷载、岩层重量以及路面层重力，因此路基填筑质量直接决定了公路的整体稳定和强度。评价公路路基整体质量的重要标准之一为路基压实度，当路基压实度不满足规范要求时，其自身稳定性则得不到保证，同时会伴随着一些安全隐患，因此应及时对公路路基压实度进行准确检测。目前公路路基压实度检测技术有环刀法、灌砂法、核子密度仪法、落锤频谱检测法等，然而灌砂法因自身检测速度快、精确度高、受外界影响小等特点在路基压实度检测应用中较为广泛。本文为研究灌砂法技术在公路路基压实度检测中的应用，首先对灌砂法技术特点进行阐述，重点研究灌砂法施工步骤，并在具体公路项目中进行应用，选取试验路段以评价路基压实度检测质量。
2 灌砂法技术特点
在高速公路路基压实度检测项目中，灌砂法应用较为广泛。灌砂法主要原理为将洁净、粒径在0.3mm~0.6mm且粒径均匀的砂子从一定高度上落下，砂子会根据自身重力自由落体至含集料的试洞内，可以根据单位重量守恒的原理来推算出试洞容积，将标准砂替换集料来计算出试洞内集料的含水量，最后再测算出干密度。灌砂法应用中所用的材料及设备主要有标准砂、量砂筒、灌砂漏斗（见图1）等，其主要应用于路基路面压实度检测以及施工材料的压实层密度检测，然而不太适用于填石路堤的检测，另外灌砂法测量试样的最大粒径不得大于31.5mm，同时控制所测定的密度层厚度在150mm~200mm之间。灌砂法虽设备及原材料简单，但实际操作难度较大，因此在应用时需严格控制操作步骤，提高压实度的检测精准度。
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图1 灌砂漏斗
影响灌砂法测量公路路基压实度的影响因素较多，具体为：1）选点及检测频率。在测量前应合理进行选点处理，并合理控制选点数量，选点过多时会造成不必要的资源浪费，降低工作效率，而选点过少时则导致检测结果无代表性，降低检测的准确性；2）干密度最大值。结合室内标准击实试验来得到干密度极限值，然而试验结果和实际测量值之间会存在一定的偏差，此时会影响压实度检测结果数据的准确性，因此在进性取样时应尽量选取具代表性的试点；3）试坑深度。当挖坑深度不足时，会影响压实度的检查结果，因此应尽量对深度进性标定，通常选用的试洞深度为15cm；4）灌砂时间。灌砂结束标准为试洞内外侧标准砂停止流动并推延10s~20s，通常标准砂会从内部向边缘扩散，但往往无法直接观察到砂子的流动趋势，因此不得随意停止灌砂，这样容易造成标准砂灌入不足，影响压实度检测结果的准确性。
3 灌砂法技术工程应用
3.1工程概况
某高速公路建设项目全线长51.65km，设计行车速度为120km/h，双向四车道，路基宽度设计为25.5m。为提高公路路基的施工质量，将选用天然砂砾作为公路路基填料，确保路基的密实性和承载能力。施工单位决定分3层进行路基填筑，然而每一层的松铺厚度均不相同，因此选用灌砂法对路基的压实度进行检测，并选择K23+130~K23+330作为施工试验路段，以评价灌砂法路基压实度检测质量。通过室内击实试验确定填料的最大干密度具体为2.15g/cm3，同时最佳含水率确定为7.9%，每20m的间距进行选点处理，并通过灌砂法测得各点位的压实度数值。
3.2灌砂法检测步骤
（1）量砂选择及标定
应用灌砂法进行检测时需保证量砂的洁净和干燥，同时各材料保持均匀性，并选择不同粒径的砂对漏斗体积和砂密度进行标定。通过工程试验得到灌砂深度和砂料之间呈正比，为提高检测准确性，应确保施工温度和试洞深度保持不变。另外由于砂面高度和砂密度呈正比，因此需确保材料的高度尺寸保持一致。
（2）试验地点选择
进行灌砂法进行压实度检测时，应尽量选择在平整区域进行展开，这样可确保设备可稳固布置在作业面上。规划出40cm×40cm尺寸规格的空间以用于放置基板，另外保持其结构稳定性，严禁储砂筒产生倾斜以影响砂子的下落速度和下落状态。试验地点选择完毕后及时对其表层进行清理，以免影响最终的检测结果。
（3）粗糙面和基板的量砂质量确定
当测试部位的表层粗糙度较高时，标定量砂质量时无需将筒中量砂装满，确定量砂筒内部质量时，通过将砂体留出的体积对应相同容量的量砂时即可确定出量砂的质量。而当量砂进行装满时，容易造成堆积密度与砂面流速呈正相关，当砂面高度越大时会导致流砂堆积密度增大，使得基板标定和粗糙面间砂质量存在较大偏差，因此测试部位的表层应尽量保持光滑，同时根据实际施工状况确定相应的试验方法，提高检测数据的准确性。
（4）开挖试洞
按照先中部后边缘的顺序进行展开，若从边缘开始展开施工的话容易导致边缘处的土体收到挤压作用而影响密度变化，从而无法准确保证试验结果。遵循规则性来确定试洞开挖的形状和尺寸，另外试洞内壁需保持垂直，不得出现阶梯状，否则会使得量砂的流动性降低，影响了实际测量结果。为避免开挖试洞结构处土体中水分蒸发严重，施工技术人员应及时对其进行封闭储存。当试洞的实际材料和试验材料存在差异时，应将标准击实材料用作为试洞材料进行施工。
（5）灌砂
正式灌砂前应加强灌砂质量控制，确保筒内的量砂质量满足击实试验要求，规定应和首次灌砂施工质量相符后方可进行试验操作。
3.3灌砂法检测现场应用
为准确检测该高速公路实际压实度，选用灌砂法进行操作处理，选取该公路K32+400~K32+600段进行试验操作，其具体步骤为：选用随机方在该试验路段上选出11个检测点，并采用吹扫法对表层土体进行处理。表土处理完毕后采用水平仪进行地面找平，规定找平面积应在测试区域外侧延伸2.5倍左右。找平完毕后进行路基开挖，其开挖过程中施工技术人员需对边缘做好相应的保护措施，避免出现挤密现象。开挖过程中若存在杂质时，这时可选用砂石回填的方式进行处理。挖掘测试坑后，以红外标定的形式规划灌砂截止平面，再采用灌砂筒灌砂作业，灌砂开关需调和适中，控制砂石的流速和流量。灌砂作业完毕后，对得到的数据进行处理分析。K32+400~K32+600试验路段中11个测点检测结果如表1所示。结合表中数据可得，不同测点处的检测结果会存在一定的差异，但总体上满足规范要求，证明灌砂法可有效准确的路基压实度，针对检出的压实度相对较低的测试点位应进行修正处理。
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4 结语
灌砂法因自身检测速度快、精确度高、受外界影响小等特点在路基压实度检测应用中较为广泛。本文围绕灌砂法应用进行展开，首先针对灌砂法技术特点进行阐述，重点通过对灌砂法施工步骤进行研究，并选取试验路段以评价路基压实度检测质量。研究结果表明，采用灌砂法可实现快速、准确的检测出公路路基压实度指标，有效提高公路路基的稳定性和结构强度，具有一定的可行性和实用性。
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