摘要：公路路基填土灌砂法压实度检测是控制路基填挖方碾压效果的重要控制指标，也是工地试验主要检测参数之一，实际控制中检测结果往往与现场情况偏离，其原因较为复杂，在工地现场的应用往往达不到理想效果。
关键词：土方路基；灌砂法；检测压实度；偏差原因
0引言
压实度检测是路基填土的关键内容，行业标准规定合格率不低于95%，为了避免评定不合格，施工过程中通常按100%合格率控制，路基填土压实度不合格将直接导致路基沉降、路面跳车、严重的可导致路面开裂、边坡坍塌等病害。实际控制中经常有人质疑车辙很深的路基压实度检测却是合格的；一些明显压得很实，重车都没有明显车辙的压实度却不合格；更有些土无论如何碾压压实度都达不到设计要求，甚至还出现弹簧、开裂现象。分析原因，影响因素较多，实际上内外部环境变化、现场人员操作、设备选用、数据修约等都对结果产生一定的影响。现行公路工程路基填土压实度检测按JTG3450-2019《公路路基路面现场测试规程》（以下简称3450）及JTG3430-2020《公路土工试验规程》（以下简称3430）中的灌砂法检测路基压实度、及土的密度。在JTGF80/1-2017《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（以下简称F80/1）中路基压实度属于关键项目，结果按标准中表4.4.2土方路基实测项目检查，用密度法：每200m压实层测2处，结果按附录B数理统计评定，分层压实度应全部符合要求，且样本数不少于6个。规程中表示检测压实度时是在假定土质、含水率、填土厚度等均匀的情况下，可是在实际控制中却存在较多不确定的因素，因为是主控项目，业主、监理、检测单位对检测结果都存在争议时往往是各有道理，分析偏差可能存在原因主要有以下几点：
1标准试验密度对压实度影响
现有路基施工填土控制主要按JTG/T3610-2019《公路公程路基施工技术规范》（以下简称3610），目前福建省对于土工标准试验的检测频率是按闽高路工［2011］84号文频率一览表中最高代表数量不超过5万m3取代表土样检验一次，标准密度按3430规程中方法T0131-2019做击实试验，结果按F80/1附录B.02以平均最大干密度作为标准密度值，虽然规程中也明确说明一定程度不均匀性在所难免，不过标准密度的不准确对压实度的影响是最大的，因为最后压实度结果均是现场密度与标准密度的比值。以南方丘陵地区为例，取土场中各土层的密度并不一致，前期取样时大部份取样方法也仅针对表层土，然而土密度随土层的加深而增大，导致每一层填土的密度不一致，甚至同一土层密度都相差较大，现场挖土工人为提高效率都是随机挖取的，理论上每车土密度有所不同，土质严重不均匀就会导致实际标准密度变化较大，这就会出现同一层土压实度有些点达不到设计值，有的则超出标准。由于击实土样代表的局限性，土样检测周期比较长，按目前的最快检测流程，检测天然含水率、土样类别、液塑限、颗粒级配、标准击实、承载比CBR等这些常规指标最少需要7d。如临时取样，工地现场的工期、天气显然不能等待7d这么长时间，特别是砂类土，不均匀含砂量的大小直接影响土的各项指标，显然在常规填土中用一个标准密度去控制压实度是不合理的，土样的标准密度往往没有代表性，这就是为什么经常业主看上去明显车辙，有回弹的填土检测压实度仍能合格，有些碾压十几遍的土压实度仍然与标准值相差较大。标准密度无代表性成为了最大原因，个人认为标准密度控制这一点应该执行JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》该规程8.4.7的规定：在施工过程中的压实度检测，应以每天现场取样的击实结果确定最大干密度为标准，击实试验应不少于3次平行试验，且相互之间最大干密度差值不大于0.02g/cm3，否则，应重新试验，并取平均值作为当天压实度检测的标准。基层材料显然经过筛分、加水、拌合、摊铺和碾压后其匀质性、厚度的控制都比路基填土好得多，如填土时到现场取样以天然状态含水率去做击实试验，第二天检测压实度时以现场取样的干密度为准，避免较多的争议，而且其结果也更具有代表性。
2含水率对压实度影响填土中含水率大小对压实度影响
较大，水在土中存在固态、液态、气态三种型态，通常我们所说的含水率是指土中的液态水，液态水中包括化学结构水、化学结晶水、结合水、自由水等形态。南方的地形各土层的含水率并不均匀，表层土吸收雨水、地下泉眼、土壤渗水等都会影响土质的含水率，而同一土场在一年四季中的含水率也是不同的，冬季能用的土在春季夏季不一定能用，如果土质的天然含水率达到30%以上时，根本无法碾压成型。现行的室内检测含水率的检测方法主要根据3450中烘干法（T0103-2019）或酒精燃烧法（T0104-2019）。由于室内土工标准试验是在土取回后经人工烘干或晒干状态后再加预定水量拌合至所需要的条件检测试验的，设计方将取来的土样委托至检测机构，其检测结果是符合要求后将其取土场地定为取土场，仅因天然含水率波动太大，有些甚至能达到饱和水，现场无法填筑施工，需要花费大量的费用进行改良，要征用弃土场地来弃土方，另外再征取合格的取土场借土方，这无疑额外增加了建设单位的成本。每个土层的含水率不一致，理论上土样在含水率接近最佳含水率±2%时的碾压效果是最好的，试验段中接近最佳含水率的土，正常碾压4~6遍就能达到设计要求，当实际填土中的土含水率与最佳含水率偏差较大时会出现碾压8~10遍仍不能达到设计要求，再增加遍数反而会出现弹簧、开裂现象。在实际施工中福建省大部分粘质土的最佳含水率都在7%~15%之间，土的天然含水率则在15%~25%之间，特别是春夏季节含水率基本都在20%左右，实际含水率超过最佳含水率将近10%碾压遍数或压实功的增加实际上对压实度影响就很小了。这就造成了试验段有经过翻晒的土碾压4~6遍满足要求，实际施工中未经过翻晒的土碾压5~8遍效果仍然不理想，加上天气及现场条件限制等原因，南方的春、冬季节即使翻晒一周也不能接近最佳含水率，项目的工期限制如果承建方不额外增加成本改良土质，仅靠翻晒是无法满足施工要求的，最佳含水率与天然含水率偏差过大，试验段则没有实际指导意义。因此在施工过程中需要根据现场土质含水率的变化制定压实遍数与含水率之间的关系，不能仅做一种土质或一个含水率的试验段，应针对不同含水率的土质提供施工指导数据。
3现场施工条件对压实度影响
填土层厚度越大其压实功作用到底层就越小，理论上上半层填土的压实度比下半层填土高，3610规范里要求填土厚度不大于500mm，以实际施工试验段为例，方案中按填土厚度300mm松铺系数1.25来算，压实厚度则达到了240mm，随着地形的变化，施工水平限制压实厚度并不是均匀的，波动范围也不会很大。在灌砂法检测过程中，不同深度的试坑中砂的密度并不一致，设计中填土压实度是针对填土通层的要求，而非表层压实度，目前大部份工地使用的均为φ150mm或φ200mm的灌砂筒，因常规施工填土压实层厚度基本超过200mm，如果需要检测通层只能订制专用灌砂筒或二次灌砂。虽然规程中仅允许灌砂筒高度的改变来适应现场需要，规程3450条文中说明标定罐深度每增加5cm，量砂的松方密度增加0.15%左右，3430条文说明标定罐的深度每减2.5cm砂的密度约降低1%，并要求标定罐的深度与试洞的深度一致，两本规程结论基本一致，就是砂密度随着试坑的深度变化而变化。通常现场检测中可以使用加长灌砂筒，但标定砂密度时未使用加长标定罐，导致标准砂存在密度差，现场控制就需要订制各种深度的标定罐来确保室内标定和室外检测时砂的密度是一致的。实际检测中试验室只配备了φ150mm、φ200mm两种规格的灌砂筒，与填土最低厚度240mm不符，理论上应该针对项目填土实际厚度，定制与其厚度基本相同的灌砂筒及标定罐来确保结果准确。
4标准砂对压实度影响
灌砂法检测压实度最主要的材料就是标准砂，按现行规程3450中规定使用0.3~0.6mm清洁干燥的砂，烘干后在常温下恒湿24h后使用，规程中并未提及温湿度变化对砂密度是否有影响，灌砂筒、标准砂、甚至电子天平在室内试验都是有严格的温湿度要求的。所有的砂密度均是在室内标定，室外使用，由于室内外温湿度并不相同，举例来说南方室温15~25℃湿度80%与现场温度范围-5~50℃湿度范围60%~95%砂密度是否一致也没有明确的数据支撑，温湿度会影响砂的密度是肯定的，影响程度未经试验论证是否会影响检测结果，试验室标定砂的质量时都是开袋直接过筛恒湿后标定，并未考虑温湿度与现场实际情况的差距。正确做法应该在环境条件相差不大的情况下标定，类似同条件养护一样，这样的结果才是最准确的，砂密度标定是否需要修正温湿度也要进一步研究确定。
5现场操作对压实度影响
压实度检测频率目前按3610规范4.4.4-1规定在施工过程中，每一压实层均应进行压实度检测，检测频率为每1000m2不少于2个点。按最低要求，以60m宽路基为例，300m长的路段共18000m2，检测点数为36个点，以一个有经验的操作人员检测每个点最快30分钟计算，两组人员按两套设备计算则需要持续工作9个小时才能完成。现场施工实际填方数量有可能是以上方量的好几倍，工作量太大，试验人员从早挖到晚，为加快挖坑进度，采用小罐砂筒现场检测，雇佣民工大量挖坑，由于民工施工技术水平有限，为追求数量挖到最后试坑越挖越小，有的甚至不超过100mm。试坑越小理论上压实度越高，因此数量的检测频率直接影响到压实度的检测质量，由于大部分试坑挖取都由民工完成，操作不规范不可避免，这样就经常会出现自检合格，监理抽检不合格，原因就是抽检数量远少于自检数量，准确度也高于自检。为方便快速得到压实结果，加快施工进度，现场碾压完成后急于填土，按施工流程，施工单位自检合格后还需要报监理抽检，但是现场众多设备和人员不能等到试坑中的土样在室内烘干6~8h检测合格后再填筑，因此现场操作中通常采用3430规程中（T0104-2019）酒精燃烧法来测含水率，规程要求电子天平精度0.01g，在户外0.01精度的天子天平跟本无法稳定数值，且此类精度天平不适合在工地现场使用，虽规程中未规定室外不能使用燃烧法，实际现场检测用采用0.1g或1g精度的天平替代，此类未按规程选用方法和未按规程选用设备的检测结果是偏离的，但检测报告通常都未注明，因此快速而基本准确的含水率现场试验方法就需要各方确定偏差范围，制定控制依据。有经验的检测人员灌沙法检测硬质土挖一个试坑时间约需30分钟，夏天户外太阳暴晒下温度达到50℃以上，试坑内土含水率损失达到1%以上，这一部份含水率损失是不可避免的，烘干过程中这部份含水率并未计入实测含水率，含水率变小直接影响压实度导致检测结果偏大，在高温检测压实度是否需要温度修正，土质中温度与含水率时间的变化并没有体现在控制过程中，规程中未明确给出提示，检测人员还需进行进一步研究。
6计算方法对压实度影响
3450规程中未明确密度、压实度应该保留几位小数，按3430规定干密度精确至0.01，（压实度结果未规定）设计压实度正常为整数，以最大干密度为1.80g/cm3，压实度按惯例保留一位小数93.0%区填土为例，如实测干密度保留三位小数1.674g/cm3，保留两位小数（检测行业数据修约采用奇进偶舍，四舍五入）则为1.67g/cm3对应的压实度为1.67÷1.80×100=92.8%，不符合93区要求，单点结果判定为不合格。如保留3位小数，1.674g/cm3对应的压实度为1.674÷1.80×100=93.0%单点结果判定为合格。显然计算过程中用实测数据计算压实度是合格的，但按规程中修约至两位后，结果为不合格，存在误判风险。实际操作中虽然出现这种情况不多，但一个项目压实度检测点数成千过万，作为检测人员如何得出科学准确的结论，还需要对规程进一步的完善。按规程修约干密度保留两位小数如压实度要控制到93%~94%之间，以上述干密度1.80g/cm3为例，93区范围内只有1.68g/cm3、1.69g/cm3两个干密度，对应的压实度分别是93.3%、93.9%两个数值。当然实测结果可能远高于93%，导致项目业主质疑数据的准确性，所以按93%~94%这个区间范围内检测的压实度，无论现场如何操作最后统计结果时压实度数据仅会在几个数值间变化，曾经有人看到检测台账所有检测检果只有两三个数值，质疑数据造假，实际上只要按规程修约，数据变化肯定不大。由于数据离散程度不同，最后评定中采用数理统计法计算标准差时，保留两位小数与三位小数计算出的差值肯定不一致。
7结语
综上所述，压实度检测虽为常规试验，但在工地现场中不仅量大，还非常重要，部份试验人员往往忽略室内外条件变化，未能结合施工现场实际，生搬硬套规程，按最大代表数量控制频率，利用电脑软件自动计算结果，最后的检测数据并不能为现场施工给出指导性意见，作为主控项目的灌砂法检测路基现场压实度，只有检测人员按规程的操作流程，应用压实度检测的原理，结合现场实际情况，灵活控制，分析可能影响结果的因素，理解规程编者意图，精学活用，总结经验，及时纠偏，才能确保检测结果的准确性。
参考文献
［1］张毓建.浅议市政道路路基工程施工质量控制［J］.广西城镇建设，2021（4）：89-90.
［2］黎明.公路路基压实度检测中灌砂法的应用［J］.黑龙江交通科技，2021，44（6）：53，55.
［3］肖燕.浅析灌砂法检测路基压实度的要点及减少误差的注意事项［J］.四川建筑，2020，40（5）：282-284.
作者：吴燕君 单位：健研检测集团有限公司
