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市政道路工程路基压实度的检测技术实践探索
摘要:为给市政道路工程路基压实度的检测提供一些参考,简单介绍路基压实度检测的概念,分析市政道路工程路基压实度的检测技术方法,并论述路基压实度检测控制关键点。得出:路基压实度检测方法主要有灌砂法、环刀法、智能检测法等。在路基压实度检测时,检测单位人员应根据工程实际情况选择适宜的检测技术,科学实施,确保路基压实度检测结果精确度,保障市政工程路基密实碾压控制实效。
关键词:市政道路工程;路基;压实度检测
前言:
在市政道路工程建设范围逐步扩展进程中,路基质量备受关注。路基压实度是路基施工质量检测的关键指标,用于表征市政道路工程路基现场密实碾压后的密度,压实度与密度成正相关,压实度越高,路基材料性能越佳。合理检测市政道路工程路基压实度,可指导市政道路工程路基碾压作业,确保路基质量达标。因此,探索市政道路工程路基压实度的检测技术具有非常突出的现实意义。
1路基压实度检测概述
路基压实度特指筑路材料压实后的干密度、标准最大干密度(压实前材料在试验室条件下测定的最佳含水量时的干密度)的比值,用百分率表示。常用的路基压实度检测技术包括灌砂法、填土密度贯入仪法、环刀法等[1]。
2市政道路工程路基压实度检测技术方法
2.1灌砂法
灌砂法是市政道路工程路基压实度检测应用频率高的方法,有操作简单的特点,可满足现场砂石路面密实碾压后密度、不同材料在市政道路基层使用中的密度检测需求,但因操作期间需有限点式抽样、称量次数多、误差率高、耗时长,无法满足大空洞、大孔隙填石料密实碾压要求。本质上而言,灌砂法主要是借助灌入标准砂体积表征挖孔级配砂石材料体积,获得筑路材料实际干密度、压实度。在灌砂洞深度(一般为15cm)情况下,根据《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450-2019)关于灌砂法的操作规定,沿着市政道路工程路基中线方向布置测点,相邻测点之间相距20m,挖除测点位置筑路砂石材料,灌入标准砂,测得压实度为:
式-1中,K为压实度,ρ2为干密度,g/cm3;ρ3为最大干密度,g/cm3。在市政道路工程路基碾压操作期间,每年碾压一遍选取测点进行灌砂法检测,记录检测结果。根据JTG 3450要求,对检测数据进行分析,将不符合要求的数据剔除后重新汇总,确保市政道路工程路基密实碾压质量分析全面性。
2.2填土密度贯入仪法
便携式填土密度贯入仪法是一种快捷的市政道路工程路基压实度检测方法,可以实现单次检测获得若干路基控制指标,满足全过程路基施工质量控制要求。其能满足素土填料路基压实度快速、精准检测要求,但在灰土等均匀度较低路基填料压实度检测时表现不佳。因此,在便携式填土密度贯入仪法使用过程中,需在确保荷载深度充足且填料均匀的情况下,根据便携式填土密度贯入仪法标准操作要求,配置10kg落锤。进而沿着市政道路车道走向进行测点布置,相邻测点之间距离为30m。确定测点后,检测单位人员需要人为清扫测点位置浮土,将便携式填土密度贯入仪安装到测点位置,开始记录参数并统计结果。
2.3智能检测法
智能检测法是一种受外界因素影响较小且可规避市政道路工程路基材料级配、物理形态、颗粒大小、化学组成、匀称度干扰的方法,但检测操作对检测工具要求较高。智能检测法主要是依据国际对路基压实度评定标准,直接在市政道路工程路基碾压机械上安装,实时输出cmv(国际压实度评定标准参数),并将路基压实效果图转化为直观路基碾压区域图,为市政道路工程路基碾压效果评价提供依据。以路基压实度检测仪ICCC为例,其可作为压路机自动化终端平台,根据路基密实碾压过程中筑路材料与压实轮间相互作用力、筑路材料弹性模量、筑路材料密实度、压实轮加速度幅值之间的关系,经传感器检测加速度幅值变化,间接对路基压实度、压路机运行速度、振动频率等进行准确测定,并自动存储连续准确数据,直观反映压实质量,与灌砂法参照下的精度误差为2%,动态范围为100dB,满足市政道路工程路基可持续不间断的检测要求。
2.4环刀法
环刀法是一种测定市政道路工程路基压实度的传统方法,多采用高5cm、容积200cm3的环刀。借助环刀法测得的路基压实度是环刀内土样所在深度范围内的平均压实度,无法作为整个路基碾压层的平均压实度评估标准。因市政道路工程路基碾压层压实度从上到下逐次减小,若在路基碾压层上部取环刀,得出的路基压实度会大于整个路基碾压层的平均压实度;若在路基碾压层底部取环刀,得出的路基压实度会小于整个路基碾压层的平均压实度;只有在路基碾压层中间位置取环刀,才可获得代表整个路基碾压层的平均压实度的结果。从使用范围来看,环刀法无法应用于含粒料的松散性路基。
在环刀法应用过程中,需先称量环刀质量(精确到0.1g),再在已铲除压实层表面浮动、突出或凹陷部分的洁净市政道路路基面(30cm×30cm)打入环刀,环刀打入深度为要求取土深度,在地面上借助定向筒齿钉固定,定向筒与路基面呈90°。在导杆垂直状态下,借助人工取土器落锤将环刀打入路基压实层至环盖顶面、定向筒上口处于同一水平面。进而挖出环刀、试样并削去环刀两端多余土体、刮平试样表面,测定试样干密度,根据式-1计算路基压实度。部分情况下,可以利用电动取土器,提前安装取芯头,促使取芯头在定位销钉作用下与市政道路工程路基土层接触,紧接着,接通电瓶、调速器,在指示灯亮起后启动开关,由电动机自动带动取芯机构转动取土,削除试样两端后测定土芯中心位置干密度,根据式-1得出路基压实度。
3市政道路工程路基压实度检测控制关键点
3.1灌砂法控制
在基于灌砂法的市政道路工程路基压实度检测过程中,检测结果与灌砂筒选择、量砂标定等均具有较大关系。
3.1.1灌砂筒选择
灌砂法操作前,检测员应根据《公路土工试验规程》的相关要求,综合考虑市政道路工程路基厚度、最大集料粒径等因素,选择适宜的灌砂筒,确保标准砂顺利流入灌砂筒且可在试验灌砂筒内进行试样更换[2]。一般在路基最大集料粒径小于等于13.2mm且路基厚度小于等于150mm的情况下,需选择内径为100mm的灌砂筒;在路基最大集料粒径大于13.2mm但小于31.5mm且路基厚度小于等于200mm的情况下,需选择内径为150mm的灌砂筒;在路基最大集料粒径大于40mm但小于60mm且砂粒径与松方密度大于0.3mm但小于0.6mm的情况下,可以选择内径为200mm的灌砂筒。
3.1.2量砂标定
在灌砂筒内径确定后,检测员应依据清洁、干燥、匀称的原则,选择量砂。进而按标准制备量砂,制备完毕后,将量砂放置到市政道路工程路基所处环境内,确定量砂与外部空气相对湿度达到一致,规避外部空气相对湿度对量砂含水量造成干扰。若路基压实度检测时间不足,则可将适量泥土加入量砂内,认真清洗、筛选、烘干后应用。具体标定时,检测员需先在同一时间段测定量砂密度、质量,并控制量砂筒内量砂具体高度小于等于15mm,确保量砂高度、标定高度完全相同。
3.1.3含水量测定
在量砂标定的基础上,检测员应根据现场路基含水量对最终压实度检测结果的影响,在同时间进行2个路基筑路材料样品采集,将其中一份筑路材料样品直接用于检测,另外一份筑路材料样品作为备用,规避筑路采用样品因水分蒸发而需重新操作。收集样本后,在短时间内将筑路材料样品放置到铝盒内并进行筑路材料样品编号、称重、记录。操作期间,借鉴酒精燃烧法处理全部样本,并记录剩余燃烧筑路材料样本质量。一旦检测中发现检测误差超标,可检测备用筑路材料样品,以确保含水量测定结果准确合理。
3.1.4灌砂时间控制
灌砂操作对路基压实度检测影响较大。因灌砂操作期间员无法直接观察灌砂筒内部量砂由中心位置持续向边缘流动情况,检测单位人员应从量筒边缘外部停止流动着手,暂停数秒,终止灌砂。随后在确保区域表面无凹凸不平现象的基础上,检测员可将基板设置在测定区域进行粗糙表面消耗量砂的测定,避免压实度检测结果误差较大。
3.2填土密度贯入仪操作控制
在填土密度贯入仪法应用中,检测员应先从检测点取筑路材料样,剔除表面10cm土样,在实试验室环境内开展击实试验,获得试样最大干密度。进而利用填土密度贯入仪进行同样试样检测,确定路基区域内贯入阻力值。根据阻力值与试样干密度的关系,计算灌入阻力值,推测整个路基现场筑路材料干密度。并计算路基现场筑路材料干密度与实验室最大干密度计算结果,得出现场压实度值。
3.3智能检测控制
在智能压实度检测法应用中,检测单位人员应在钢轮适宜位置安装加速度传感器,连通12/24V DC电源,以便加速度传感信号连续传送到操作面板,确保检测实时性。在市政道路工程路基碾压施工过程中,检测员实时提取筑路材料目标cmv值,并跟随碾压轨迹对比验收路段完整碾压质量图、cmv百分比,最终以word格式(或txt格式)输出真实且完整的压实度检测结果,助力施工方进行施工管理。
3.4环刀法检测控制
环刀法检测需要与室内标准击实试验联用。为确定最大干密度值,检测人员应在路基填筑前进行室内标准击实试验,室内标准击实试验所取路基料应代表整个路基料组成,确保结果具有代表性。
在确定室内标准击实试验试样代表性的基础上,检测人员应根据土料类型选择不同的换刀取土方式。对于粘性土、无机结合材料,可以选择击实锤+定向筒取土方式;对于较为湿润的沙土,则可以直接在铲平的路基表面挖出直径大于环刀外径砂土柱,将环刀刃口向下平稳垂直下压至砂土柱突出环刀上2cm,完成取土。
结语
综上所述,压实度表征市政道路工程路基被密实碾压后的密度情况,对市政道路工程路基压实度进行检测是路基施工质量控制的关键。灌砂法、智能检测法、环刀法在市政道路工程路基压实度检测中应用较为频繁,其中灌砂法操作较为简单,但操作期间需称量次数多,误差率高,适用于现场测定砂石路面压实后的密度;填土密度贯入仪操作便捷,但在填料不均的路基密实度检测时表现不佳;环刀法不适用于松散料路基检测;智能检测法是无损检测方式,可以满足路基压实度准确、快速检测要求。因此,检测单位人员可以根据市政道路工程路基材料特点,选择适宜的压实度检测技术,全面控制压实度检测操作过程,获得较为准确的检测结果,为市政道路工程路基密实碾压作业的质量控制提供参考。
参考文献:
[1]张锐,肖宇鹏,刘闯,郑健龙.考虑吸附结合水影响的高液限土路基压实度控制标准[J].中国公路学报,2020,33(01):32-40.
[2]安鸿飞,商玉洁,李婕,杨永亮,白晓红.粉土路基压实控制指标的分析研究[J].广西大学学报(自然科学版),2019,44(01):206-211.
作者简介:杨帆(1987. 6 - ),男,湖南省 长沙市人,汉族,单位:湖南省建设工程质量检测中心有限责任公司,研究方向:市政道路工程检测方向。
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