砂砾路基压实及压实度检测技术探讨
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【摘 要】路基压实度对公路工程质量起着至关重要的作用，直接影响到路基弯沉值及路面结构层的稳定性，因此路基压实及压实度检测要严格控制。但因砂砾重型标准击实试验结果与现场压实度检测结果存在差异，不能准确地反映路基压实情况，本文就砂砾路基的压实及压实度检测技术进行了阐述探讨。
【关键词】砂砾路基；碾压；重型标准击实；振动击实；压实度检测
0.前言
岭南高速公路No.22标位于河南省南阳市新店乡境内，属白河小流域中下游，其砂砾含量丰富，本合同段设计路基填料全为砂砾，共计110万方。根据现场砂砾填筑施工情况及试验检测结果，针对砂砾的碾压及压实度检测进行了阐述。
路基压实度是体现路基工程质量的一项重要指标，路基压实度的控制是路基具有较高强度、稳定性的重要技术措施，随着压实机械的不断进步，路基压实度标准也进一步进行了提高。
砂砾作为路基填料具有强度高、稳定性强等特点，且能节约土地资源、保护生态环境。在公路工程设计及施工过程中，可根据地理位置及地质情况采用砂砾作为路基填料。
我国公路工程规定确定砂砾的最佳含水量及最大干密度的方法是重型击实法，是在室内通过施加冲击荷载对砂砾进行压实，与现场的夯实过程一致，而目前路基的压实一般以振动压实为主，振动压路机是通过高频振动作用使砂砾达到密实，与室内重型击实试验的过程及机理不一致，因此用重型标准击实法所得的砂砾的最大干密度来控制现场砂砾路基的压实度存在一定的差异。经试验证明，室内重型标准击实所得的最大干密度较现场实测干密度偏低，因此若以室内标准击实所得的最大干密度来控制砂砾路基的压实度，则路基压实度超百现象较多，且而实际压实效果并未达到数据显示状态，对路基质量的判定造成了偏差。
1.砂砾路基压实及压实度控制的难点
1.1最大干密度的确定
因现场通过振动压路机的高频振动使砂砾路基密实，而最大干密度是通过室内标准击实得出，两者的密实过程与机理并不相同，所得的结果存在一定的差异，而目前我国公路工程规定以重型标准击实来确定砂砾的最大干密度，而此，如何解决两者间的相互关系成了砂砾路基施工中的一个难点。
1.2现场压实度检测
因砂砾属粗粒土，天然砂砾中的含砾量（粒径大于5mm）对最大干密度的影响较大，当含砾量小于50%时，最大干密度随含砾量的增大而增大，且超粒径颗粒（大于40mm）较多，给现场压实度检测带来不便，也增加了压实度控制的难度。
1.3砂砾路基压实
对于一般路基，通常采用压路机进行碾压即可达到预期的压实效果，但对于无粘性的砂砾来说，由于砂砾是一种松散状材料，通常由固态（砂、石）、气态（空气）、液态（水）三相组成，其突出特点是基本上无粘聚性，碾压过程中，各相体相互推移，碾压完成后，砂砾表面仍呈松散状态，砂砾路基压实效果并不理想，且通过充分碾压也难以达到要求的压实效果。
2.砂砾路基压实及压实度控制
2.1砂砾路基压实度标准的确定
根据目前公路工程试验检测技术及相关规定，其压实度标准由重型击实标准确定。利用试验室标准击实结果对现场压实度进行检测，发现压实度超百现象较多，经分析，因砂砾属粗粒土，且无粘结性，重型击实试验与现场振动压实的过程及机理不相同，因此无法真实地反映其标准干密度，室内试验较现场检测结果值偏小，故不能直接采用室内标准击实试验结果作为现场压实度检测的标准。
与现场压实过程及机理相匹配的是振动击实法，但因此方法在我国公路施工中还未广泛使用，根据相关课题研究成果，振动击实确定的最大干密度是标准击实确定的最大干密度的1.025倍。
根据上述情况，砂砾最大干密度的确定方法及步骤如下：
①取代表性砂砾样品，并进行风干。
②用40mm方孔筛对砂砾进行过筛，取筛下粒进行重型标准击实试验。
③对大于40mm砾石进行视密度试验，求得表观密度为ρ1。
④用5mm方孔筛对小于40mm的砂砾进行过筛，筛下的为砂，筛上的为砾，并分别堆放。
⑤分别以含砾量为20%、30%、40%、50%进行配料（天然级配砂砾中砾的含量一般为25%～35%，且在20%～50%范围内），并分别进行重型标准击实试验，取得不同含砾量砂砾的最大干密度ρd与最佳含水量ω0。
经现场检测，采用此方法求得的最大干密度基本符合现场实际情况，能作为压实度检测标准。
2.2砂砾路基现场压实度检测
砂砾路基现场压实度检测一般有两种，一种为沉降观测法，另一种为灌砂法。
沉降观测法采用埋设钢球、水准仪测量来控制。对于砂砾路基，路基振动碾压完4遍后埋设钢球，每再碾压完一遍后进行沉降观测，至到连续两次沉降观测结果不大于2mm时判定该段路基为压实度合格。采用沉降观测法时，因砂砾路基表面较为松散，受压路机振动推移较为严重，钢球埋设深度一般在10～15cm。
灌砂法是一种常用的现场压实度检测方法，但因砂砾中存在超粒径颗粒（大于40mm），且天然级配存在一定的差异，其含砾量不相同，因此在检测过程中有不同之处，对于天然级配砂砾中超粒径颗粒，在压实度检测过程中可通过减去其占用的体积的方法去得路基压实度，不同含砾量的最大干密度可通过击实曲线对照而得。
灌砂法砂砾路基压实度检测步骤如下：
①对灌砂筒及标准砂进行标定。
②随机选取压实度检测点，并在试坑内取样，试坑深度约20cm，试坑内湿土总重m1。
③进行灌砂，求得试坑内砂的重量m2，并求得试坑体积V1。
④用5mm、40mm的方孔筛对湿土样进行过筛，求得大于40mm湿土重m3，大于5mm并小于40mm湿土重m4，并重新混合均匀后取样做含水量试验，测得含水量为ω。
⑤计算大于40mm颗粒所占的体积V2=m3/ρ1(含水量近似为0)
⑥计算含砾量P%= m4/（m1-m3），并根据含砾量—最大干密度曲线求得最大干密度ρmax。
此种检测方法虽然工序较为烦琐，但可以客观、准确地反映路基压实情况，本合同段内砂砾路基均采用此方法进行压实度控制。
2.3砂砾路基压实
因砂砾是一种无粘结性的路基填料，用常规压实方法很难使砂砾达到较理想的压实效果，针对这种情况，在实际施工中，经不断尝试，采用了下列方法和措施：首先对已平整好的砂砾进行大量补水，使砂砾基本处于饱水状态，然后再用振动压路机进行碾压，碾压遍数视具体情况而定，一般为5～7遍，基本上能达到压实度要求。
如果工期允许的话，可先让饱水后的砂砾进行自然密实，待一、两天后再进行补水碾压，其压实度效果更佳。经过我们的实践和观察比较证明，采用此种方法，对于粘聚性差的砂砾路基是非常适用的。实践证明，其压实度也可满足规定要求。
砂砾填筑含水量控制是确保路基质量的关键因素，因此在施工过程中要严格控制好其含水量。因砂砾属透水性材料，含水量大有利于砂砾的自然密实，且经碾压后容易达到压实度要求，而含水量小则呈松散状，且无法通过碾压达到压实效果，因此要求砂砾碾压时的含水量控制在最佳含水量+（2%～3%），有利于砂砾达到密实效果。
因天然砂砾有较高的自然含水量，为加快施工进度，节约施工成本，砂砾填筑要进行流水作业，以减少水份的损失，减少补水量。砂砾运到施工现场后应立即进行布料、整平、碾压等工序的施工，否则因砂砾的强透水性及易蒸发造成含水量的大量损失，需要大量补水，造成进度缓慢、成本提高等不利影响。
综上所述，砂砾压实中最关键的因素是砂砾的含水量，如果含水量不够（小于最佳含水量），则砂砾路基很难达到压实度要求，即便是通过增加压实功也达不到理想的压实度效果。 [科]
【参考文献】
［１］公路土工试验规程 JTJ051-93.人民交通出版社.