简述土方路基填料的最大干密度的确定.pdf

与 建 材装 饰2016 年 3 月 简述土方路基填料的最大干密度的确定 陈 兰 （江苏泰康工程咨询监理有限公司江苏 盐城224000） 摘要：土方路基的压实度直接影响路基工程的实体质量和对工程质量的最终评定。 土方路基填料的最大干密度又 是对压实度评定的直接标准,因此科学、准确的确定土方路基填料的最大干密度对保证路基施工质量、节约工程施工成 本、提高工程施工效率有着极其重要的意义。 关键词：土方路基填料；击实试验；最大干密度；确定 中图分类号： U416.1文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2016） 11-0070-03 目前确定土方路基填料的最大干密度主要采用击实试验方 法。击实试验方法的整个试验过程相对繁琐复杂， 需经过试样的 抽取、 处理、 预定含水量的配制、 浸润、 击实试验、 数据处理、 绘制 曲线图等一系列步骤，最终根据绘制的曲线图确定试验室最大 干密度及最佳含水率。试验过程中每一步都受前一步骤的制约， 因此任一步骤的不规范操作或操作失误都会对试验成果造成毁 灭性影响， 最终导致整个试验的失败， 从而影响到工程土方路基 施工的及时、 正常开展。本文从当前形势下的土源情况、 规范击 实试验操作， 预防检测过程中操作失误， 保证土方路基填料的最 大干密度的准确性等方面进行探讨。 1 土源情况解析 各地区由于地质成因的不同， 土的结构层理及土质变化比较 明显， 往往不同位置不同深度土质区别较大。目前各地土方路基 填料来源一般有两个渠道： 业主提供的取土坑； 收集购买其 他工程的各类弃土。提供的取土坑的取土深度一般取土深度在 2.5m 左右， 单个取土坑面积不会太大， 土的结构层理变化不大， 土源质量相对稳定可控。但目前各地可用于取土筑路的土地资 源特别是城市周边的土地资源严重匮乏，通过收集购买其他工 程的各类弃土已成为现阶段城市周边土方路基填料的主要来 源。由于这种类型的土源取土位置及取土深度无法控制， 不同类 型的土质混合情况严重， 土源构成复杂， 给工程施工及最大干密 度的确定造成一定的干扰。图 1 为某城市建设弃土堆中同一地 点挖取的土样中出现的比较明显的三个不同类形的土质： 1# 土 样表观为褐色淤泥质土， 2# 土表观呈略带砂性的棕黄色亚粘土， 3# 土样表观为淤泥质粘土。显微镜下观测土颗粒粗细程度 2# 3#1#。 2 土样的抽取 土方路基填料抽取的土样是否具有代表性， 是准确确定最大 干密度的关键所在。因此抽取具有代表性的填料试样显得尤为 重要。对提供取土坑作为土源的， 获取具有代表性的试样相对较 容易。但对购买收集的弃土等类型的土源， 由于土源构成的特殊 性，抽取试样的代表性难以撑控，抽取试样的工作难度相对较 大。因此， 抽样时要尽可能与熟知弃土来源的人员询问了解土源 情况， 检查土堆不同部位土质情况， 根据现场土质特点划分检测 单元， 条件允许的可与弃土单位直接对接， 对弃土进行分层分类 运输到指定地点待用。抽取代表性试样时应沿 “十” 形或 “米” 形 从堆顶向堆脚不少于 9 个位置进行取样，取样的数量不得少于 正常试验 （含平行试验） 所需试样的 2 倍， 以保证足够的试验检 测用土。 3 试样的制备 抽取的土样尽可能采取自然风干的方法进行降低含水量处 理，如遇阴雨天气，需采用烘箱干燥时，烘箱温度严格控制在 50以内。土样风干过程中注意避免受雨水及外来物质的污染。 试样风干到用木锤轻碾即能破碎不结块时即进行碾碎并过筛处 理， 以提高土样的处理速度， 减少过筛扬尘， 缩短土样准备时间， 避免因过分干燥， 造成土颗粒粘结强度增加， 碾碎困难， 土样颗 粒受损。所取土样除个别杂质外应全部碾碎过筛， 以保证土样的 代表性不被人为的降低。试样碾碎过筛后， 可继续风干至含水率 低于拟配制的击实试验用料的最小含水量。 风干的土样应拌和均匀， 用四分法将试样分装到塑料袋中密 封。每个击实试验所需的样品的质量为： 997cm3的小试筒， 应根 据土质的不同称取干燥质量在 20002500g 之间；用 2177cm3大 试筒时准备的样品数量在 5000g 左右， 需掺无机结合料的应扣减 相应的无机结合料材料的掺量。每组击实试验按 56 个样品进 行配置， 平行试验可同步准备。准备的样品数量除满足正常检测 要求之外还应有富余， 以满足补点检测的需要， 所有样品不得重 复利用。 4 击实试验的试样制备 4.1 预定含水率的确定 预定含水率的确定一般有三种方法： 根据土的塑限进行估 算， 素土的最佳含水率一般为塑限的 60%左右； 参照同一地区 同一类型的已确定的土的最佳含率； 根据经验确定。一组击实 试样中应配制 56 个不同含水率的试样。 含水率分布为至少有 2 个试样的含水率小于预定的最佳含水率和 2 个试样大于预定的 含水率， 含水率配制的跨度根据土质情况按 13%考虑， 一般塑 图 1 质检 研究 70 与 建 材装 饰2016 年 3 月 性指数小的试样按小跨度配制。 4.2 拟配试样用水量计算 在准备击实试验前一天检测土样的风干含量率， 以供计算试 样应配水量用。配制试样含水量前应先计算出各个含水率试样 应配加的水及拟掺入的无机结料的数量，并由经验丰富的检测 人员进行复核无误后方可拌制。 配料时应根据天气情况在计算应加水量的基础上增加 0.1 0.3%的水量， 以补偿拌制过程中含水量的损失。 素土浸润时按配制的含水量将需加的水一次性加入样品中 拌和均匀后闷浸一夜。对于掺入水泥、石灰等无机结合料的填 料， 浸润方法、 浸润时间根据土质和掺入的无机结合料的种类不 同而有所区别：掺石灰的试样浸润时将石灰和土一起拌匀后加 入预定的水量拌和均匀装入塑料袋进行浸润； 掺水泥的填料， 除 水泥外， 其他的材料按照预定的配制用量拌和均匀后浸润备用， 水泥在击实试验前逐个加入拌和， 水泥加入拌和 1h 内必须完成 试验， 否则试样作废。 试样浸润时间一般不超过 24h。 其中黏性土 质一般在 1224h， 粉质土一般在 68h， 砂类土可缩短到 4h 左右。 5 土的击实试验 试样制备完成在充分浸润后即可开始击实试验工作。 击实工 作正式开始前， 对试验所需的仪器设备的完好性、 量程精度的符 合性等作一个全面的检查，同时针对不同的填料选择相应的试 验标准。目前公路工程相关规范对不同的填料规定了相应的击 实试验方法： 素土填料的击实试验方法标准按 公路土工试验规 程 （JTGE40-2007/T0131-2007） 执行； 掺有水泥、 石灰等无机结 合料的填料的击实试验方法按公路工程无机结合料稳定材料 试验规程 （JTGE51-2009/T0804-1994） 执行。这两种标准对击实 仪技术指标的要求相同，但对称量仪器的精度、数据处理的修 约、 干密度与含水量关系曲线绘制方法等要求不同， 因此得出的 测试结果也有所不同， 在选择试验方法时， 要区别对待。 在公路工程土方路基填料所采用的击实试验方法标准一般 是重型击实标准， 细粒土一般选用体积为 997cm3的小击实筒， 分 5 层填料， 每层锤击 27 次， 也可选用体积为 2177cm3大筒， 分三 层填料， 每层锤击 98 次。每层用重 4.5kg 的击锤按落高 45cm 进 行击实。击实前应在试筒壁上抹一层薄层凡士林， 在筒底 （小试 筒） 或垫块上 （大试筒） 放置蜡纸或塑料薄膜等隔水垫， 以便于击 实完成后顺利完整的取下试筒。击实时， 每层装料应均匀一致， 击锺自由垂直落下， 锺迹必须分布均匀， 每一层击实完毕， 在装 上一层试料时应将击实表面拉毛同时检查击实厚度，必要时作 适当的调整。重复上述操作， 直至试样击实完成。 试样击实完成后用修土刀沿套筒内壁削刮， 使试样与套筒脱 离， 测量击实试样高出试筒的高度， 小试筒试样击实后不应高于 筒顶 5mm， 大试筒不应高于试筒顶 6mm， 否则试样作废。修削试 件至试筒顶， 取出底部垫纸， 检查底部试样表面完整， 如有缺失 应修复至符合要求。擦净试筒表面， 迅速称其质量 （m1） ， 素土准 确至 1g， 掺有无机结合料的试件准确至 0.1g。称量结束将试样用 脱模器从试筒中取出， 擦净试筒内外壁， 称其质量 （m2） 。同时迅 速切去试样周边， 将剩余中间部分的试样迅速碾碎， 四分法取出 具代性样品 2 个测定其含水量。取出测含水量的样品应立即装 入预先烘干至恒重带盖的样品盒中并盖好盒盖快速称量，测含 水量的每个样品取样数量不应少于 50g， 称量准确至 0.01g。称量 结束， 打开样品盒盖， 放入烘箱， 烘箱温度调至 105110， 对于 掺水泥的试样应将烘箱预热至 105110再放入试样， 避免水泥 在烘箱升温的过程中发生水化发应， 影响含水量的准确性。试样 烘干至恒重取出，盖好盒盖放入干燥器中冷却至室温，称其质 量， 计算含水量准确至 0.1%。 无论是击实试样称量还是含水量样 品称量都要双人一起进行， 注重过程复核， 称量结果记录人记录 时应复述记录结果， 以免出现记录失误， 造成检测结果无效。从 试样中抽取含水量样品的过程要迅速，最好在密闭的容器内或 塑料袋中进行， 以减少含水量的损失， 影响含水量的真实性。按 上述方法将所有的试样检测完毕。 6 数据处理 击实后的试样湿密度按以下公式进行计算： w= m1-m2 V 式中： w-试样的湿密度（g/cm3） ； m1-试筒与湿试样的总质量 （g） ； m2-试筒的质量 （g） ； V-试筒的容积。 击实后的试样的干密度按以下公式进行计算： d= w 1+0.01 式中： d-试样的干密度； -试样的含水量 （%） 。 一组试样的干密度数据应呈随含水量的增加干密度逐渐增 大后再逐渐减少的抛物线趋势。一组击实结果中要保证最大干 密度值两侧各至少分布 2 个逐渐减小的数值， 否则应补点检测。 7 数据分析绘制曲线图确定最大干密度及最佳 含水率 目前最大干密度的确定方法主要采用图解法， 现行的试验规 程规定的曲线绘制方法：素土填料按 公路土工试验规程 （JTGE40-2007/T0131-2007） 中的要求将各检测点连接成顺滑的 抛物曲线； 掺有无机结合料的填料按 公路工程无机结合料稳定 材料试验规程 （JTGE51-2009/T0804-1994）规定的二次曲线方 法拟合曲线。这两种曲线绘制方法有着根本的区别，公路土工 试验规程 （JTGE40-2007/T0131-2007）中要求绘制曲线的方法 往往受人为因素及试验设备的影响， 数据离散性较大， 一次性成 就一条标准光滑的抛物曲线概率较小，往往要通过几次补点或 重测才能绘制成符合要求的曲线，公路工程无机结合料稳定材 料试验规程 （JTGE51-2009/T0804-1994）中采用的二次曲线拟 合方法， 是构造三角函数关系对曲线进行拟合， 用均方差对误差 进行评价。曲线通过或逼近检测点， 降低了检测数值的离散性。 图 2 是根据表 1 数据绘制的 5%石灰土曲线图， 其中细实线为各点 连接的顺滑抛物曲线，目测最大干密度 1.755/cm3；最佳含水率 13.5%； 粗实线为二次曲线拟合的曲线， 目测最大干密度 1.749/cm3； 最佳含水率 14.0%； 。从图中看出两种绘图方法得出的结果还是 有一定的区别， 但两者最终结果的偏差 0.34%， 对工程压实度控 制影响较小。哪种曲线绘制方法更适合那类路基填料还需进一 步研究。 目前按现行规范要求对曲线进行绘制。 通过绘制的干密 度与含水量的关系曲线 （是以含水量为横坐标、 干密度为纵坐标 绘制） ， 找出峰顶所对应的干密度及含水率即为该组试样的最大 干密度和最佳含水量，以两次平行检测结果的平均值作为最终 质检 研究 71 与 建 材装 饰2016 年 3 月 结果。如果平行试验中两个最大干密度值偏差超过 0.05g/cm3， 最 佳含水量偏差超过 0.5%时 （最佳含水率小于 10%） ， 或最佳含水 量偏差超过 1.0%时 （最佳含水率大于 10%） 则试验结果无效， 如 检测的试验点不能绘制成有峰顶的曲线， 则应补点或重新检测。 稳定的单一土源通过试验室击实成果确定的最大干密度准 确性较高， 一般可直接用于工程现场施工控制。对于不稳定土源 则还需通过现场铺筑的试验段对试验室确定的成果再次验证。 如果试验段压实达到规定压实度的压实遍数为正常成熟施工工 艺施工条件下达到规定压实度压实遍数的 90130%，则可认为 试验室所确定的最大干密度准确性可靠。如果压实遍数超出此 范围， 则应进行分析， 找出原因， 必要时重新取样进行再检测。 8 结束语 土方路基填料的最大干密度确定过程虽过于复杂， 但由于其 是衡量土方路基填料压实度是否达到设计及规范要求的唯一的 标准性指标。 其重要性不言而喻。 因此准确确定最大干密度是每 位试验人员及每个相关试验室重要任务之一，我们要从每一次 的试验中总结经验， 找出影响试验成果的各类因素， 提高检测成 果的准确性，为土方路基施工压实度控制提供一个准确合格的 标准。 参考文献 1 公路路基施工技术规范 （JTGF10-2006） .人民交通出版社. 2 公路土工试验规程 （JTGE40-2007） .人民交通出版社. 3 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 （JTGE51-2009） . 人民交通 出版社. 收稿日期： 2016-2-26 图 2 干密度 （g/cm3）1.715 1.7421.7551.7491.738 含水量 （%）9.411.513.315.417.1 表 1 浅析高速铁路路基压实质量检测方法与控制指标 宋银芳 （中铁十二局集团建筑安装工程有限公司山西 太原030024） 摘要：通过路基压实的影响因素和常用的压实方法分析了路基压实质量检测方法并分析该方法应用的特点,从而 提高工程质量。 关键词：高速铁路；路基压实；质量检测；控制指标 中图分类号： U213.1文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2016） 11-0072-02 1 工程概况 近年来随着我国经济的高速发展， 高速铁路作为新时代国家 发展的产物， 高速、 舒适、 安全是其的主要特点， 而铁路路基是承 受轨道重量和列车载荷的基础，它也是线路工程中最薄弱最不 稳定的环节， 其压实质量的好坏直接影响运输的安全和效能。西 成客专线汉中段的基本结构为： CFG 桩地基处理-碎石垫层铺设 （加两层横向土工格栅） -基床底层 （物理改良的 A、 B 组填料） -过 渡段及基床表层（由 5%和 6%的水泥改良的级配碎石 A 组填料 填筑） 。 路基压实质量是保证工程性能， 路基长期稳