簡述土方路基填料的最大干密度的確定.pdf

與 建 材裝 飾2016 年 3 月 簡述土方路基填料的最大干密度的確定 陳 蘭 （江蘇泰康工程咨詢監(jiān)理有限公司江蘇 鹽城224000） 摘要：土方路基的壓實度直接影響路基工程的實體質(zhì)量和對工程質(zhì)量的最終評定。 土方路基填料的最大干密度又 是對壓實度評定的直接標(biāo)準(zhǔn),因此科學(xué)、準(zhǔn)確的確定土方路基填料的最大干密度對保證路基施工質(zhì)量、節(jié)約工程施工成 本、提高工程施工效率有著極其重要的意義。 關(guān)鍵詞：土方路基填料；擊實試驗；最大干密度；確定 中圖分類號： U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-0038 （2016） 11-0070-03 目前確定土方路基填料的最大干密度主要采用擊實試驗方 法。擊實試驗方法的整個試驗過程相對繁瑣復(fù)雜， 需經(jīng)過試樣的 抽取、 處理、 預(yù)定含水量的配制、 浸潤、 擊實試驗、 數(shù)據(jù)處理、 繪制 曲線圖等一系列步驟，最終根據(jù)繪制的曲線圖確定試驗室最大 干密度及最佳含水率。試驗過程中每一步都受前一步驟的制約， 因此任一步驟的不規(guī)范操作或操作失誤都會對試驗成果造成毀 滅性影響， 最終導(dǎo)致整個試驗的失敗， 從而影響到工程土方路基 施工的及時、 正常開展。本文從當(dāng)前形勢下的土源情況、 規(guī)范擊 實試驗操作， 預(yù)防檢測過程中操作失誤， 保證土方路基填料的最 大干密度的準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行探討。 1 土源情況解析 各地區(qū)由于地質(zhì)成因的不同， 土的結(jié)構(gòu)層理及土質(zhì)變化比較 明顯， 往往不同位置不同深度土質(zhì)區(qū)別較大。目前各地土方路基 填料來源一般有兩個渠道： 業(yè)主提供的取土坑； 收集購買其 他工程的各類棄土。提供的取土坑的取土深度一般取土深度在 2.5m 左右， 單個取土坑面積不會太大， 土的結(jié)構(gòu)層理變化不大， 土源質(zhì)量相對穩(wěn)定可控。但目前各地可用于取土筑路的土地資 源特別是城市周邊的土地資源嚴(yán)重匱乏，通過收集購買其他工 程的各類棄土已成為現(xiàn)階段城市周邊土方路基填料的主要來 源。由于這種類型的土源取土位置及取土深度無法控制， 不同類 型的土質(zhì)混合情況嚴(yán)重， 土源構(gòu)成復(fù)雜， 給工程施工及最大干密 度的確定造成一定的干擾。圖 1 為某城市建設(shè)棄土堆中同一地 點挖取的土樣中出現(xiàn)的比較明顯的三個不同類形的土質(zhì)： 1# 土 樣表觀為褐色淤泥質(zhì)土， 2# 土表觀呈略帶砂性的棕黃色亞粘土， 3# 土樣表觀為淤泥質(zhì)粘土。顯微鏡下觀測土顆粒粗細(xì)程度 2# 3#1#。 2 土樣的抽取 土方路基填料抽取的土樣是否具有代表性， 是準(zhǔn)確確定最大 干密度的關(guān)鍵所在。因此抽取具有代表性的填料試樣顯得尤為 重要。對提供取土坑作為土源的， 獲取具有代表性的試樣相對較 容易。但對購買收集的棄土等類型的土源， 由于土源構(gòu)成的特殊 性，抽取試樣的代表性難以撐控，抽取試樣的工作難度相對較 大。因此， 抽樣時要盡可能與熟知棄土來源的人員詢問了解土源 情況， 檢查土堆不同部位土質(zhì)情況， 根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)特點劃分檢測 單元， 條件允許的可與棄土單位直接對接， 對棄土進(jìn)行分層分類 運輸?shù)街付ǖ攸c待用。抽取代表性試樣時應(yīng)沿 “十” 形或 “米” 形 從堆頂向堆腳不少于 9 個位置進(jìn)行取樣，取樣的數(shù)量不得少于 正常試驗 （含平行試驗） 所需試樣的 2 倍， 以保證足夠的試驗檢 測用土。 3 試樣的制備 抽取的土樣盡可能采取自然風(fēng)干的方法進(jìn)行降低含水量處 理，如遇陰雨天氣，需采用烘箱干燥時，烘箱溫度嚴(yán)格控制在 50以內(nèi)。土樣風(fēng)干過程中注意避免受雨水及外來物質(zhì)的污染。 試樣風(fēng)干到用木錘輕碾即能破碎不結(jié)塊時即進(jìn)行碾碎并過篩處 理， 以提高土樣的處理速度， 減少過篩揚塵， 縮短土樣準(zhǔn)備時間， 避免因過分干燥， 造成土顆粒粘結(jié)強度增加， 碾碎困難， 土樣顆 粒受損。所取土樣除個別雜質(zhì)外應(yīng)全部碾碎過篩， 以保證土樣的 代表性不被人為的降低。試樣碾碎過篩后， 可繼續(xù)風(fēng)干至含水率 低于擬配制的擊實試驗用料的最小含水量。 風(fēng)干的土樣應(yīng)拌和均勻， 用四分法將試樣分裝到塑料袋中密 封。每個擊實試驗所需的樣品的質(zhì)量為： 997cm3的小試筒， 應(yīng)根 據(jù)土質(zhì)的不同稱取干燥質(zhì)量在 20002500g 之間；用 2177cm3大 試筒時準(zhǔn)備的樣品數(shù)量在 5000g 左右， 需摻無機結(jié)合料的應(yīng)扣減 相應(yīng)的無機結(jié)合料材料的摻量。每組擊實試驗按 56 個樣品進(jìn) 行配置， 平行試驗可同步準(zhǔn)備。準(zhǔn)備的樣品數(shù)量除滿足正常檢測 要求之外還應(yīng)有富余， 以滿足補點檢測的需要， 所有樣品不得重 復(fù)利用。 4 擊實試驗的試樣制備 4.1 預(yù)定含水率的確定 預(yù)定含水率的確定一般有三種方法： 根據(jù)土的塑限進(jìn)行估 算， 素土的最佳含水率一般為塑限的 60%左右； 參照同一地區(qū) 同一類型的已確定的土的最佳含率； 根據(jù)經(jīng)驗確定。一組擊實 試樣中應(yīng)配制 56 個不同含水率的試樣。 含水率分布為至少有 2 個試樣的含水率小于預(yù)定的最佳含水率和 2 個試樣大于預(yù)定的 含水率， 含水率配制的跨度根據(jù)土質(zhì)情況按 13%考慮， 一般塑 圖 1 質(zhì)檢 研究 70 與 建 材裝 飾2016 年 3 月 性指數(shù)小的試樣按小跨度配制。 4.2 擬配試樣用水量計算 在準(zhǔn)備擊實試驗前一天檢測土樣的風(fēng)干含量率， 以供計算試 樣應(yīng)配水量用。配制試樣含水量前應(yīng)先計算出各個含水率試樣 應(yīng)配加的水及擬摻入的無機結(jié)料的數(shù)量，并由經(jīng)驗豐富的檢測 人員進(jìn)行復(fù)核無誤后方可拌制。 配料時應(yīng)根據(jù)天氣情況在計算應(yīng)加水量的基礎(chǔ)上增加 0.1 0.3%的水量， 以補償拌制過程中含水量的損失。 素土浸潤時按配制的含水量將需加的水一次性加入樣品中 拌和均勻后悶浸一夜。對于摻入水泥、石灰等無機結(jié)合料的填 料， 浸潤方法、 浸潤時間根據(jù)土質(zhì)和摻入的無機結(jié)合料的種類不 同而有所區(qū)別：摻石灰的試樣浸潤時將石灰和土一起拌勻后加 入預(yù)定的水量拌和均勻裝入塑料袋進(jìn)行浸潤； 摻水泥的填料， 除 水泥外， 其他的材料按照預(yù)定的配制用量拌和均勻后浸潤備用， 水泥在擊實試驗前逐個加入拌和， 水泥加入拌和 1h 內(nèi)必須完成 試驗， 否則試樣作廢。 試樣浸潤時間一般不超過 24h。 其中黏性土 質(zhì)一般在 1224h， 粉質(zhì)土一般在 68h， 砂類土可縮短到 4h 左右。 5 土的擊實試驗 試樣制備完成在充分浸潤后即可開始擊實試驗工作。 擊實工 作正式開始前， 對試驗所需的儀器設(shè)備的完好性、 量程精度的符 合性等作一個全面的檢查，同時針對不同的填料選擇相應(yīng)的試 驗標(biāo)準(zhǔn)。目前公路工程相關(guān)規(guī)范對不同的填料規(guī)定了相應(yīng)的擊 實試驗方法： 素土填料的擊實試驗方法標(biāo)準(zhǔn)按 公路土工試驗規(guī) 程 （JTGE40-2007/T0131-2007） 執(zhí)行； 摻有水泥、 石灰等無機結(jié) 合料的填料的擊實試驗方法按公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 試驗規(guī)程 （JTGE51-2009/T0804-1994） 執(zhí)行。這兩種標(biāo)準(zhǔn)對擊實 儀技術(shù)指標(biāo)的要求相同，但對稱量儀器的精度、數(shù)據(jù)處理的修 約、 干密度與含水量關(guān)系曲線繪制方法等要求不同， 因此得出的 測試結(jié)果也有所不同， 在選擇試驗方法時， 要區(qū)別對待。 在公路工程土方路基填料所采用的擊實試驗方法標(biāo)準(zhǔn)一般 是重型擊實標(biāo)準(zhǔn)， 細(xì)粒土一般選用體積為 997cm3的小擊實筒， 分 5 層填料， 每層錘擊 27 次， 也可選用體積為 2177cm3大筒， 分三 層填料， 每層錘擊 98 次。每層用重 4.5kg 的擊錘按落高 45cm 進(jìn) 行擊實。擊實前應(yīng)在試筒壁上抹一層薄層凡士林， 在筒底 （小試 筒） 或墊塊上 （大試筒） 放置蠟紙或塑料薄膜等隔水墊， 以便于擊 實完成后順利完整的取下試筒。擊實時， 每層裝料應(yīng)均勻一致， 擊鍾自由垂直落下， 鍾跡必須分布均勻， 每一層擊實完畢， 在裝 上一層試料時應(yīng)將擊實表面拉毛同時檢查擊實厚度，必要時作 適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。重復(fù)上述操作， 直至試樣擊實完成。 試樣擊實完成后用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮， 使試樣與套筒脫 離， 測量擊實試樣高出試筒的高度， 小試筒試樣擊實后不應(yīng)高于 筒頂 5mm， 大試筒不應(yīng)高于試筒頂 6mm， 否則試樣作廢。修削試 件至試筒頂， 取出底部墊紙， 檢查底部試樣表面完整， 如有缺失 應(yīng)修復(fù)至符合要求。擦凈試筒表面， 迅速稱其質(zhì)量 （m1） ， 素土準(zhǔn) 確至 1g， 摻有無機結(jié)合料的試件準(zhǔn)確至 0.1g。稱量結(jié)束將試樣用 脫模器從試筒中取出， 擦凈試筒內(nèi)外壁， 稱其質(zhì)量 （m2） 。同時迅 速切去試樣周邊， 將剩余中間部分的試樣迅速碾碎， 四分法取出 具代性樣品 2 個測定其含水量。取出測含水量的樣品應(yīng)立即裝 入預(yù)先烘干至恒重帶蓋的樣品盒中并蓋好盒蓋快速稱量，測含 水量的每個樣品取樣數(shù)量不應(yīng)少于 50g， 稱量準(zhǔn)確至 0.01g。稱量 結(jié)束， 打開樣品盒蓋， 放入烘箱， 烘箱溫度調(diào)至 105110， 對于 摻水泥的試樣應(yīng)將烘箱預(yù)熱至 105110再放入試樣， 避免水泥 在烘箱升溫的過程中發(fā)生水化發(fā)應(yīng)， 影響含水量的準(zhǔn)確性。試樣 烘干至恒重取出，蓋好盒蓋放入干燥器中冷卻至室溫，稱其質(zhì) 量， 計算含水量準(zhǔn)確至 0.1%。 無論是擊實試樣稱量還是含水量樣 品稱量都要雙人一起進(jìn)行， 注重過程復(fù)核， 稱量結(jié)果記錄人記錄 時應(yīng)復(fù)述記錄結(jié)果， 以免出現(xiàn)記錄失誤， 造成檢測結(jié)果無效。從 試樣中抽取含水量樣品的過程要迅速，最好在密閉的容器內(nèi)或 塑料袋中進(jìn)行， 以減少含水量的損失， 影響含水量的真實性。按 上述方法將所有的試樣檢測完畢。 6 數(shù)據(jù)處理 擊實后的試樣濕密度按以下公式進(jìn)行計算： w= m1-m2 V 式中： w-試樣的濕密度（g/cm3） ； m1-試筒與濕試樣的總質(zhì)量 （g） ； m2-試筒的質(zhì)量 （g） ； V-試筒的容積。 擊實后的試樣的干密度按以下公式進(jìn)行計算： d= w 1+0.01 式中： d-試樣的干密度； -試樣的含水量 （%） 。 一組試樣的干密度數(shù)據(jù)應(yīng)呈隨含水量的增加干密度逐漸增 大后再逐漸減少的拋物線趨勢。一組擊實結(jié)果中要保證最大干 密度值兩側(cè)各至少分布 2 個逐漸減小的數(shù)值， 否則應(yīng)補點檢測。 7 數(shù)據(jù)分析繪制曲線圖確定最大干密度及最佳 含水率 目前最大干密度的確定方法主要采用圖解法， 現(xiàn)行的試驗規(guī) 程規(guī)定的曲線繪制方法：素土填料按 公路土工試驗規(guī)程 （JTGE40-2007/T0131-2007） 中的要求將各檢測點連接成順滑的 拋物曲線； 摻有無機結(jié)合料的填料按 公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定 材料試驗規(guī)程 （JTGE51-2009/T0804-1994）規(guī)定的二次曲線方 法擬合曲線。這兩種曲線繪制方法有著根本的區(qū)別，公路土工 試驗規(guī)程 （JTGE40-2007/T0131-2007）中要求繪制曲線的方法 往往受人為因素及試驗設(shè)備的影響， 數(shù)據(jù)離散性較大， 一次性成 就一條標(biāo)準(zhǔn)光滑的拋物曲線概率較小，往往要通過幾次補點或 重測才能繪制成符合要求的曲線，公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材 料試驗規(guī)程 （JTGE51-2009/T0804-1994）中采用的二次曲線擬 合方法， 是構(gòu)造三角函數(shù)關(guān)系對曲線進(jìn)行擬合， 用均方差對誤差 進(jìn)行評價。曲線通過或逼近檢測點， 降低了檢測數(shù)值的離散性。 圖 2 是根據(jù)表 1 數(shù)據(jù)繪制的 5%石灰土曲線圖， 其中細(xì)實線為各點 連接的順滑拋物曲線，目測最大干密度 1.755/cm3；最佳含水率 13.5%； 粗實線為二次曲線擬合的曲線， 目測最大干密度 1.749/cm3； 最佳含水率 14.0%； 。從圖中看出兩種繪圖方法得出的結(jié)果還是 有一定的區(qū)別， 但兩者最終結(jié)果的偏差 0.34%， 對工程壓實度控 制影響較小。哪種曲線繪制方法更適合那類路基填料還需進(jìn)一 步研究。 目前按現(xiàn)行規(guī)范要求對曲線進(jìn)行繪制。 通過繪制的干密 度與含水量的關(guān)系曲線 （是以含水量為橫坐標(biāo)、 干密度為縱坐標(biāo) 繪制） ， 找出峰頂所對應(yīng)的干密度及含水率即為該組試樣的最大 干密度和最佳含水量，以兩次平行檢測結(jié)果的平均值作為最終 質(zhì)檢 研究 71 與 建 材裝 飾2016 年 3 月 結(jié)果。如果平行試驗中兩個最大干密度值偏差超過 0.05g/cm3， 最 佳含水量偏差超過 0.5%時 （最佳含水率小于 10%） ， 或最佳含水 量偏差超過 1.0%時 （最佳含水率大于 10%） 則試驗結(jié)果無效， 如 檢測的試驗點不能繪制成有峰頂?shù)那€， 則應(yīng)補點或重新檢測。 穩(wěn)定的單一土源通過試驗室擊實成果確定的最大干密度準(zhǔn) 確性較高， 一般可直接用于工程現(xiàn)場施工控制。對于不穩(wěn)定土源 則還需通過現(xiàn)場鋪筑的試驗段對試驗室確定的成果再次驗證。 如果試驗段壓實達(dá)到規(guī)定壓實度的壓實遍數(shù)為正常成熟施工工 藝施工條件下達(dá)到規(guī)定壓實度壓實遍數(shù)的 90130%，則可認(rèn)為 試驗室所確定的最大干密度準(zhǔn)確性可靠。如果壓實遍數(shù)超出此 范圍， 則應(yīng)進(jìn)行分析， 找出原因， 必要時重新取樣進(jìn)行再檢測。 8 結(jié)束語 土方路基填料的最大干密度確定過程雖過于復(fù)雜， 但由于其 是衡量土方路基填料壓實度是否達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求的唯一的 標(biāo)準(zhǔn)性指標(biāo)。 其重要性不言而喻。 因此準(zhǔn)確確定最大干密度是每 位試驗人員及每個相關(guān)試驗室重要任務(wù)之一，我們要從每一次 的試驗中總結(jié)經(jīng)驗， 找出影響試驗成果的各類因素， 提高檢測成 果的準(zhǔn)確性，為土方路基施工壓實度控制提供一個準(zhǔn)確合格的 標(biāo)準(zhǔn)。 參考文獻(xiàn) 1 公路路基施工技術(shù)規(guī)范 （JTGF10-2006） .人民交通出版社. 2 公路土工試驗規(guī)程 （JTGE40-2007） .人民交通出版社. 3 公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程 （JTGE51-2009） . 人民交通 出版社. 收稿日期： 2016-2-26 圖 2 干密度 （g/cm3）1.715 1.7421.7551.7491.738 含水量 （%）9.411.513.315.417.1 表 1 淺析高速鐵路路基壓實質(zhì)量檢測方法與控制指標(biāo) 宋銀芳 （中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司山西 太原030024） 摘要：通過路基壓實的影響因素和常用的壓實方法分析了路基壓實質(zhì)量檢測方法并分析該方法應(yīng)用的特點,從而 提高工程質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：高速鐵路；路基壓實；質(zhì)量檢測；控制指標(biāo) 中圖分類號： U213.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-0038 （2016） 11-0072-02 1 工程概況 近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展， 高速鐵路作為新時代國家 發(fā)展的產(chǎn)物， 高速、 舒適、 安全是其的主要特點， 而鐵路路基是承 受軌道重量和列車載荷的基礎(chǔ)，它也是線路工程中最薄弱最不 穩(wěn)定的環(huán)節(jié)， 其壓實質(zhì)量的好壞直接影響運輸?shù)陌踩托?。?成客專線漢中段的基本結(jié)構(gòu)為： CFG 樁地基處理-碎石墊層鋪設(shè) （加兩層橫向土工格柵） -基床底層 （物理改良的 A、 B 組填料） -過 渡段及基床表層（由 5%和 6%的水泥改良的級配碎石 A 組填料 填筑） 。 路基壓實質(zhì)量是保證工程性能， 路基長期穩(wěn)