壓實度和彎沉值的現場試驗檢測是工程質量管理的一個重要内容,是保證工程質量的必要手段。工程質量的控制和評價是以各種試驗檢測數據為依據,為了确保數據采集的準确性,檢測數據必須經過規範的試驗步驟和操作來采集,試驗檢測采集得到的大量原始數據必須經過合理的分析處理,才能取得可靠的試驗檢測成果,才能得出兩者之間的關系。
1. 壓實度和彎沉值的數據采集壓實度是築路材料壓實後的幹密度與标準最大幹密度的比值。壓實質量與路基路面的強度、剛度、穩定性和平整度密切相關。彎沉值是在規定的荷載作用下,路基或路面表面産生的總垂直變形值或垂直回彈變形值。彎沉值的變化,反應了路基或路面的承載能力的情況。
本文數據的采集包含路床,級配碎石墊層,以及水泥穩定土底基層的數據。本文的試驗段(KO 100~K0 500)位于廈門市翔安高新技術産業基地,屬于浙閩沿海山地中濕區,呈東西走向,道路等級為城市主幹路,設計使用年限15年,交通等級為重交通。
本文的數據采集的彎沉值在三個結構層中都是用貝克曼梁法,貝克曼梁測試彎沉值在本次數據采集需要注意貝克曼梁選擇長度為5.4m的梁,它适用于各種類型的路面結構回彈彎沉的測試。而且當采用5.4m貝克曼梁測試彎沉時,一般可以不要進行支點的變形修正。另外,規範規定若啟用新的加載車或加載車車輪發生較大的變化時應測試輪胎傳壓面面積,這邊我們要求每次測試都要測試輪胎的胎壓面積,确保數據的準确性。其餘按照規範要求,以及單車道20m一個測點的頻率來收集數據。由于本次試驗未涉及瀝青結構層,所以不需要測量路面溫度。壓實度的數據采集方法不是用同一種方法,所以要注意的細節在以下三點數據采集中分别闡述。
1.1路床壓實度和彎沉值的數據采集本段路床的填料選用較好的砂類土等粗粒土作為填料,填料均勻,填料的含水率範圍在最佳含水率的正負1%之間,填料最大粒徑小于100mm,其最小承載比(CBR)符合8%的要求。本段路床以每層30cm的厚度分層鋪築,碾壓密實,壓實度設計值符合大于或等于94%的要求,這段壓實度是按重型擊實試驗所得最大幹密度求得。彎沉值的設計值要求不大于310.5(0.01mm)。
本段根據現場情況選用環刀法來測壓實度,環刀法是施工過程中現場測試最常用的試驗方法,是标準方法。方法表面上看頗為簡單,但實際操作時試驗人員經常掌握不好,引起較大誤差,因此應嚴格遵循試驗方法的每個細節,以及選擇合理儀器設備。以下表1是路床的壓實度和彎沉值的數據。
表1壓實度和彎沉值的數據
1.2級配碎石墊層壓實度和彎沉值的數據采集本段級配碎石墊層的石料的壓碎值不大于30%,CBR值大于100。級配碎石墊層采用骨架密實型,其集料最大粒徑不大于31.5mm,其級配碎石的塑性指數小于12,其級配滿足設計要求。級配碎石是集中廠拌,然後在現場用攤鋪機攤鋪,并用20T的振動壓路機來回碾壓4至5遍。在攤鋪碾壓完成後,及時對其壓實度和彎沉值的測試。壓實度設計值不小于96%。彎沉值不大于281.4(0.01mm)。
級配碎石測定壓實度的數據采集方法使用灌砂法。灌砂法是通過已知密度的标準砂灌入到挖好的試坑中,測出試坑的體積,然後和試坑中試樣的質量和含水率來計算出結構層填料的壓實度的方法。
灌砂法在本段試驗中首先,要注意儀器設備的選擇,中型灌砂設備:φ150灌砂筒、φ150标定罐、φ150基闆(本文試驗路段填料最大粒徑<31.5mm);以及,量砂:使用标準的公路灌砂标準砂(粒徑0.3~0.6mm)。使用前應洗淨、烘幹,篩分至符合要求并放置24h以上,使其與空氣的濕度達到平衡,用塑料桶盛砂;最後,按照試驗規範規定的方法和步驟采集數據,以及根據《公路土工試驗規程》(JTG E40-2007)的計算公式算出其結構層填料的幹密度,根據其擊實試驗得到的最大幹密度相比較得出其壓實度。以下表2是級配碎石墊層的壓實度和彎沉值的數據。
表2壓實度和彎沉值的數據
1.3水泥穩定土底基層壓實度和彎沉值的數據采集本段的水泥穩定土底基層所選用的集料級配符合《公路路面基層施工技術細則》(JTG/T F20-2015)表4.5.4中C-C-2或C-C-3的規定,且塑性指數小于7,液限小于28%,礦料最大粒徑不大于26.5mm,采用的粗集料的壓碎值小于26%,針片狀顆粒含量小于22%,0.075mm以下粉塵含量不大于2%,軟石含量小于5%。水泥穩定土是集中廠拌,然後在現場用攤鋪機攤鋪,并用20T的振動壓路機來回碾壓4至5遍。在碾壓壓實完後及時進行壓實度的數據采集。在壓實度采集完後重新整平壓實後進行養護,養護七天後進行彎沉值的數據采集。壓實度設計值不小于97%。彎沉值不大于81.6(0.01mm)。
水泥穩定土底基層測定壓實度的數據采集方法也是灌砂法。水穩層比較密實,挖坑取樣時,特别要防止樣品掉出盤外。不然會影響壓實度和含水率。其餘在本段測試要注意的與級配碎石相似,按照規範操作。以下表3是水泥穩定土底基層的壓實度和彎沉值的數據。
表3壓實度和彎沉值的數據
2. 彎沉值和壓實度的比對和分析從表1到表3單看彎沉值,有18個位置的數據是從高到低,其餘的2個位置是序号3由高到低再升高,序号9由低到高再降低;從表1到表3單看壓實度,有19個位置的數據是從低到高的,其餘1個位置是序号16由低到高再降低;從表1到表3結合兩者來看,有18個位置的數據是彎沉值從高到低,而壓實度卻是從低到高,有2個位置的數據的規律不是這樣,序号9的彎沉值是由低到高再降低,而壓實度是由低到高,序号16的彎沉值是由低到高,而壓實度是由低到高再降低。
通過數據分析可以看出,彎沉值的規律從表1到表3(即結構層由下往上)總體是由大變小(通過上述表格計算彎沉值從表1到表3看有90%的數據由大變小);壓實度的規律從表1到表3(即結構層由下往上)總體是由小變大(通過上述表格計算壓實度從表1到表3看有95%的數據由小變大)。
3. 彎沉值和壓實度的關系通過以上數據的比對和分析,在同一測試路段中按結構層由下往上順序來看彎沉值從大到小而壓實度則從小到大(通過上述表格計算出有90%的數據符合這種規律),在我們的數據中還有10%的數據沒有按上述的規律變化,但不難看出其實它們的總體變化趨勢也是按照上述的規律來的,有可能是我們的數據還不夠細緻,也有可能是個體上的差異,我們不排除這種差異。所以我們可以得出結論:它們的總體關系是相反的,當彎沉值總體大的時候,那麼壓實度的值總體就小;當彎沉值總體小的時候,那麼壓實度的值總體就大。
參考文獻
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本文作者:丘金泉
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