李慧強(qiáng)

（鶴山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心 廣東省鶴山市 529700）

前言

截止到目前，土方路基填料最大干密度的主要確定方式擊實(shí)試驗(yàn)，該方式的整個(gè)過程極為繁瑣，需要做好試樣抽取、處理和曲線圖繪制等，最終根據(jù)曲線圖繪制來確定最大干密度以及最佳含水率。在具體實(shí)驗(yàn)過程中，后一步容易受到前一步操作的制約，應(yīng)確保每一步驟的規(guī)范操作，只有這樣，才能確保最終結(jié)果具備較高的準(zhǔn)確性。

1 土源情況分析

由于不同地區(qū)的地質(zhì)成因不相同，導(dǎo)致不同深度的土質(zhì)區(qū)別差異化很大。截止到目前，各地土方路基填料來源主要涉及到的渠道有兩個(gè)，其中一個(gè)是業(yè)主提供的取土坑，另一種是對其他各個(gè)工程中的棄土進(jìn)行收購。在此過程中，所提取的土體深度一般在2.5m左右，站在單個(gè)取土坑角度來說，其取土面積并不會(huì)太大，這也導(dǎo)致土的層理變化并不明顯，土源質(zhì)量更加穩(wěn)定和可控。但隨著各個(gè)城市土地資源較為匱乏，各種棄土收購成為了土方路基填料的主要來源。由于該類土源結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，在取土位置和取土深度上也無法得到合理控制，而且土質(zhì)混合顯得更加嚴(yán)重，為土方路基填料最大干密度確定帶來了極大影響。圖1是廣東省某城市建筑棄土土堆之中的三種不同類型土質(zhì)示意圖，第一部分土樣顏色為褐色，土質(zhì)為淤泥質(zhì)圖，第二部分的土質(zhì)顏色為棕黃色，類型為亞黏土，第三部分主要是淤泥質(zhì)粘土。

圖1 不同類型土質(zhì)示意圖

2 土方路基填料的最大干密度的確定

2.1 土樣抽取

在整個(gè)土方路基填料最大干密度確定上，需要確保所抽取的土樣具備一定的代表性，這也是提升最終結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。因此，在填料試樣抽取上，應(yīng)該以代表性為主，將提取坑作為土源，讓選取的試樣具備更強(qiáng)代表性，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)條件。但對于購買的棄土土源，其構(gòu)成具備很強(qiáng)特殊性，在試樣抽取上，存在很多不確定因素，增加后續(xù)試驗(yàn)難度。為此，在該類抽樣過程中，工員需要對棄土來源進(jìn)行查詢，并對不同土堆之中的土質(zhì)情況進(jìn)行檢測，以現(xiàn)場土質(zhì)為主，對其檢測單元進(jìn)行有效劃分，在條件允許時(shí)候，整個(gè)檢測工作也能與具體的棄土單位直接形成對接關(guān)系，將其運(yùn)送到指定位置。在具體代表性試樣抽取過程中，應(yīng)該以“十”形或者是“米”形為主，設(shè)置9個(gè)取樣位置，在取樣數(shù)量確定上，不能少于正常試驗(yàn)數(shù)量的2倍，確保試驗(yàn)的完整性[1]。

2.2 試樣制備

該實(shí)驗(yàn)過程中所需要的土樣需要盡可能采取自然風(fēng)干策略，將其中的含水量降到最低，一旦遇到陰雨天氣，可以借助于烘箱等將土樣水分蒸發(fā)，烘箱溫度以50℃為宜。在土樣風(fēng)干過程之中，還要注意不能受到雨水侵襲，否則會(huì)對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。除此之外，在試樣風(fēng)干上，工作人員還要對其中存在的結(jié)塊進(jìn)行處理，通過碾碎操作，讓試樣處理速度提升，并將土樣的準(zhǔn)備時(shí)間縮短，避免由于過分干燥，增加土體分子之間的粘結(jié)度，以及土樣顆粒之間的受損程度。除了土樣之中的個(gè)別雜質(zhì)之外，還要進(jìn)行全部碾碎過篩操作，確保土樣不會(huì)受到任何人為因素干擾，降低試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，在試樣碾碎過篩之后，還要確保擊實(shí)試驗(yàn)之中的用料含水量降低最低。當(dāng)土樣風(fēng)干操作結(jié)束之后，可以將其分裝到塑料袋之中進(jìn)行密封，該操作以四分法為主。不同擊實(shí)試驗(yàn)所需要的樣品質(zhì)量如下：①小試筒，體積為997cm3，根據(jù)不同土質(zhì)來確定質(zhì)量，范圍在2000～2500g之間。②利用大試筒將樣品和無機(jī)結(jié)合料材料混合到一起，其中，具體的樣品數(shù)量為5000g，大試筒的體積為2177cm3。在不同擊實(shí)試驗(yàn)小組配置過程中，每組可以配置5～6個(gè)樣品，如果是開展平行試驗(yàn)，工作人員可以進(jìn)行同步準(zhǔn)備工作。

2.3 擊實(shí)試驗(yàn)和試樣制備

2.3.1 預(yù)定含水率確定

在預(yù)定含水率確定過程中，主要涉及到三種方式：①參考具體的土體塑限，對其含水率進(jìn)行預(yù)估，一般來說，素土的最佳含水率塑限集中在60%左右；②對同地區(qū)同類型土的含水率進(jìn)行參考；③根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定。每一組的擊實(shí)試驗(yàn)之中，需要配置5～6個(gè)不同的含水率試樣，而且在含水率分布上，其中2個(gè)試樣的含水率需要比最佳含水率更小，還要有兩個(gè)試樣大于預(yù)定含水率，這樣才能確保試驗(yàn)結(jié)果具備較高穩(wěn)定性。在具體含水率配置跨度上，也應(yīng)該根據(jù)具體土質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)考慮，一般以1～3%為宜，如果試樣的塑性指數(shù)較小，應(yīng)該以小跨度為標(biāo)準(zhǔn)開展配置工作。

2.3.2 擬配試樣用水量計(jì)算

在擊實(shí)試驗(yàn)開展的前一天，工作人員需要對土樣風(fēng)干含量率進(jìn)行檢測，為試樣的配水量確定提供基礎(chǔ)。另外，在試樣含水量配置之前，需要對各個(gè)含水率試樣進(jìn)行計(jì)算，確定好無機(jī)結(jié)料的具體數(shù)值，并由上級人員審核無誤之后，方可繼續(xù)下一步操作。在配料工作開展上，人們還應(yīng)該根據(jù)具體天氣狀況對加水量進(jìn)行計(jì)算，具體范圍是0.1～0.3%，從而對整個(gè)試驗(yàn)過程中的含水量損失進(jìn)行補(bǔ)償。在素土浸潤上，人們可以按照具體含水量情況和要求，將水一次性加入到樣品之中進(jìn)行攪拌，隨后悶浸一晚上。當(dāng)上述工作結(jié)束之后，可以繼續(xù)添加一些填料，如水泥、石灰等，在浸潤方式和浸潤時(shí)間確定上，應(yīng)按照具體無機(jī)結(jié)合料種類進(jìn)行確定。以摻水泥的填料為例，除了水泥之外，其他材料均需要按照之前預(yù)定的配置用量進(jìn)行添加，之后進(jìn)行攪拌操作，在混合均勻之后方可用于浸潤操作。在擊實(shí)試驗(yàn)開展之前，需要將水泥逐個(gè)加入，并做好攪拌操作。需要注意的是，整個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在水泥加入的1h之內(nèi)完成，否則試樣將會(huì)作廢，而且試樣的浸潤時(shí)間也不會(huì)超過24h。黏性土質(zhì)的浸潤時(shí)間一般為12～24h，粉質(zhì)土一般為6～8h，如果是砂類土，可以將時(shí)間縮短到4h左右[2]。

2.4 土的擊實(shí)試驗(yàn)

站在公路工程土方路基填料角度來說，所采用的擊實(shí)試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)一般以重型為主，具體來看，細(xì)粒土?xí)x用小擊實(shí)筒，填料數(shù)量為5層，每層的錘擊次數(shù)為27次，也可以選擇大筒，填料數(shù)量為3層，每層的錘擊次數(shù)為98次。另外，在每層錘擊過程中，可以利用4.5kg的擊錘炒年糕45cm高位置處進(jìn)行下落擊實(shí)。在擊實(shí)操作開始之前，可以在試筒壁上抹一層凡士林，之后在筒底或者是墊塊之上放置好塑料薄膜，便于擊實(shí)操作完成之后，完成試筒的取下操作。在擊實(shí)操作過程中，工作人員還需要注意裝料均勻性放置，將擊錘自由落下，當(dāng)擊實(shí)工作完成之后，人們需要對擊實(shí)厚度進(jìn)行詳細(xì)檢查，并作出適當(dāng)調(diào)整工作，直到與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符。當(dāng)擊實(shí)工作結(jié)束之后，工作人員還要做好筒內(nèi)削刮工作，這樣一來，試樣和套筒才能實(shí)現(xiàn)完全脫離，為擊實(shí)高度測量創(chuàng)造有利條件。還要將試樣周邊的物質(zhì)清除出去，并將中間試樣迅速碾碎，提升含水量測量結(jié)果的代表性。最后，工作人員應(yīng)確保含水量樣品抽取工作保持迅速狀態(tài)，還要在密閉容器之中開展，在降低水量損失同時(shí)，避免對含水量真實(shí)性產(chǎn)生過大影響。

2.5 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)擊實(shí)操作全部完成之后，整個(gè)試樣的濕密度計(jì)算可以根據(jù)以下公式進(jìn)行：

該式中：pw代表試樣的濕密度，單位為g/cm3；m1代表試筒和濕試樣總質(zhì)量，單位為g；m2代表試筒質(zhì)量，單位為g；V代表試筒的總體積。

在干密度計(jì)算上，可以利用以下公式進(jìn)行：

該式中：pd代表試樣干密度，w代表試樣含水量。

小組試樣的干密度數(shù)值應(yīng)伴隨著含水量的提升而提升，隨后再逐漸降低，呈現(xiàn)出拋物線狀態(tài)。另外，各個(gè)小組的擊實(shí)結(jié)果應(yīng)確保最大干密度值兩側(cè)分布兩個(gè)逐步降低的數(shù)值，否則在后續(xù)需要進(jìn)行有效的補(bǔ)點(diǎn)檢測操作。

2.6 數(shù)據(jù)分析

截止到目前，在最大干密度確定上，依然以圖解法為主，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行曲線繪制。當(dāng)曲線與檢測點(diǎn)相接近時(shí)，檢測數(shù)值的離散性大大降低，而具體的曲線繪制方式選擇，還要根據(jù)路基調(diào)料類型進(jìn)行最終確定。從具體的干密度和含水量關(guān)系曲線之中可以看出，頂峰所在的干密度和含水率代表著整個(gè)試驗(yàn)的最大干密度和最佳含水量。工作人員還可以根據(jù)具體的平行檢測結(jié)果之后的平均值計(jì)算，將其作為最終的研究結(jié)果。如果在試驗(yàn)結(jié)束之后，得到的兩個(gè)最大干密度數(shù)值偏差大于0.05g/cm3，最佳含水量偏差超過0.5%，可以判定該試驗(yàn)結(jié)果無效，此時(shí)工作人員需要重新進(jìn)行檢測或者是補(bǔ)點(diǎn)操作。如果是穩(wěn)定的單一土源，擊實(shí)試驗(yàn)的準(zhǔn)確程度將會(huì)大幅提升，可以直接在施工現(xiàn)場之中開展控制工作。如果土源種類多樣，人們可以根據(jù)具體的鋪筑試驗(yàn)段情況，對最終結(jié)果進(jìn)行再次驗(yàn)證，確保整個(gè)試驗(yàn)的準(zhǔn)確程度不會(huì)受到任何影響[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，整個(gè)土方路基填料最大干密度試驗(yàn)過程較為復(fù)雜，但這也是確定土方路基填料壓實(shí)度的唯一指標(biāo)，重要性極為明顯。因此，在最大干密度確定上，相關(guān)試驗(yàn)人員應(yīng)定期開展試驗(yàn)總結(jié)工作，將其中存在的影響因素明確，制定出與之相關(guān)的解決對策，最終為土方路基壓實(shí)工作開展創(chuàng)造一個(gè)良好條件。