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| 關鍵字: 挖坑灌砂測試壓實度方法 日期: 2020-4-19 19:47:06 點擊 5208 次 |
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JTG 3450—2019《公路路基路麵現場測試規程》T 0921-2019挖坑灌砂測試壓實度方法
1 適用範圍
1.1 本方法適用於現場測試基層或底基層、砂石路麵及路基結構的壓實度，以評價結構層的壓實質量。
1.2 本方法不適用於填石路堤等有大孔洞或大空隙的結構壓實度測試。
2 儀具與材料技術要求
2.1 灌砂設備：灌砂設備包括灌砂筒、標定罐和基板。
（1）灌砂筒：金屬材質，型式和主要尺寸見圖T0921，並符合表T0921-1 的規定。灌砂筒上部為儲砂筒，下部為圓錐體漏鬥，筒底與漏鬥頂端鐵板之間設有開關。
（2）標定罐：金屬材質，上端有罐緣，型式和主要尺寸見圖T0921，並符合表T0921-1的規定。
（3）基板：金屬材質的方盤，盤中心有一圓孔，主要尺寸符合表T 0921-1 的規定。圖T 0921 灌砂筒和標定罐（單位：mm）1—開關；2—罐緣。
表 T0921-1 灌砂設備的主要尺寸要求
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灌砂設備類型 |
小型灌砂設備 |
中型灌砂設備 |
大型灌砂設備 |
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灌砂筒 |
儲砂筒 |
直徑（mm） |
100 |
150 |
200 |
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容積（cm3） |
2121 |
4771 |
8482 |
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流砂孔 |
直徑（mm） |
10 |
15 |
20 |
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標定罐 |
金屬標定罐 |
內徑（mm） |
100 |
150 |
200 |
|
外徑（mm） |
150 |
200 |
250 |
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基板 |
金屬方盤基板 |
邊長（mm） |
350 |
400 |
450 |
|
深（mm） |
40 |
50 |
60 |
|
中孔 |
直徑（mm） |
100 |
150 |
200 |
|
板厚 |
厚（mm） |
≥1.0（鐵） |
≥1.0（鐵） |
≥1.0（鐵） |
|
≥1.2（鋁合金） |
≥1.2（鋁合金） |
≥1.2（鋁合金） |
注：儲砂筒的容積可按照檢測層厚度不同而適當調整，其他指標不變，以保證灌砂過程連續。灌砂筒的選擇：在測試前，應根據填料粒徑及測試層厚度選擇不同尺寸的灌砂筒，並符合表T0921-2 的規定。
表T0921-2 灌砂筒類型（mm）
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灌砂筒類型 |
填料最大粒徑 |
適宜的測試層厚度 |
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Φ100 |
＜13.2 |
≤150 |
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Φ150 |
＜31.5 |
≤200 |
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Φ200 |
＜63 |
≤300 |
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Φ250及以上 |
≤100 |
≤400 |
注：路基填料最大粒徑超過100mm 的，應采用其他方法測試壓實度；當挖坑過程中存在超過規範規定粒徑10%的填料時應另在附近選點重做。試驗過程中若發現儲砂筒內砂不足以填滿試坑時，說明灌砂筒尺寸過小，應選擇較大尺寸的灌砂筒重新試驗，而不應在試驗過程中添加量砂。
2.2 玻璃板：邊長約500mm～600mm 的方形板。
2.3 試樣盤和鋁盒：小筒挖出的試樣可用鋁盒存放， 大筒挖出的試樣可用300mm×500mm×40mm 的搪瓷試樣盤存放。
2.4 電子秤：分度值不大於1g。
2.5 電子天平：用於含水率測試時，對細粒土、中粒土、粗粒土的分度值宜分別為0.01g、0.1g、1.0g。
2.6 含水率測試設備：如鋁盒、烘箱、微波爐等。
2.7 量砂：粒徑0.3mm～0.6mm 清潔幹燥的砂，約20kg～40kg。使用前須洗淨、烘幹，篩分至符合要求並放置24h 以上，使其與空氣的濕度達到平衡。
2.8 盛砂的容器：塑料桶等。
2.9 溫度計：分度值不大於1℃。
2.10 其它：鑿子、改錐、鐵錘、長把勺、長把小簸箕、毛刷等。
3 方法與步驟
3.1 準備工作
3.1.1 按照有關標準和規程對結構層填料進行擊實試驗，得到最大幹密度（pc）。
3.1.2 按本方法第2 條規定選用灌砂設備。
3.1.3 標定灌砂設備下部圓錐體內砂的質量
（1）在儲砂筒筒口高度上，向儲砂筒內裝砂至距筒頂距離為15mm±5mm。稱取裝入筒內砂的質量m1，準確至1g。以後每次標定及試驗都應該維持裝砂高度與質量不變。
（2）將開關打開，讓砂自由流出，並使流出砂的體積與標定罐的容積相當（或等於工地所挖試坑的體積），然後關上開關。
（3）不晃動儲砂筒，輕輕地將罐砂筒移至玻璃板上，將開關打開，讓砂流出，直到筒內砂不再下流時，將開關關上，取走灌砂筒。
（4）稱量留在玻璃板上的砂或稱量儲砂筒內砂的質量，準確至1g。玻璃板上的砂質量就是圓錐體內砂的質量（m2）。
（5）重複上述測量三次，取其平均值。
3.1.4 標定量砂的鬆方密度ps（g/cm3）：
（1）用15℃～25℃水確定標定罐的容積V，準確至1mL。
（2）在儲砂筒中裝入質量為m1 的砂，並將灌砂筒放在標定罐上，將開關打開，讓砂流出。在整個流砂過程中，不要碰灌砂筒，直到儲砂筒內的砂不再下流時，將開關關閉。取下灌砂筒，稱取筒內剩餘砂的質量（m3），準確至1g。
（3）按式（T 0921-1）計算填滿標定罐所需砂的質量。
ma=m1-m2-m3 （T0921-1）
式中：ma——標定罐中砂的質量（g）；
m1——裝入儲砂筒內砂的質量（g）；
m2——灌砂筒下部圓錐體內砂的質量（g）；
m3——灌砂入標定罐後，筒內剩餘砂的質量（g）。
（4）重複上述測量三次，取其平均值。
（5）按式（T0921-2）計算量砂的鬆方密度。
ps = ma/v （T0921-2）
式中:ps——量砂的鬆方密度（g/cm3）；
V ——標定罐的體積（cm3）。
3.2 測試步驟
（1）在試驗地點，選一塊平坦表麵，將其清掃幹淨，麵積不得小於基板麵積。
（2）將基板放在平坦表麵上。當表麵的粗糙度較大時，將盛有量砂（m1）的灌砂筒放在基板中孔上，做好基板位置標識。將灌砂筒的開關打開，讓砂流入基板中孔內，直到儲砂筒內的砂不再下流時關閉開關。取下灌砂筒，並稱量儲砂筒內砂的質量（m5），準確至1g。
（3）取走基板，收回留在試驗地點未混入雜質的量砂，重新將表麵清掃幹淨。
（4）將基板放回原處並固定，沿基板中孔鑿洞（洞的直徑與灌砂筒直徑一致）。在鑿洞過程中，不應使鑿出的材料丟失，並隨時將鑿鬆的材料取出裝入塑料袋中或大鋁盒內密封，防止水分蒸發。試洞的深度應等於測試層厚度，但不得有下層材料混入。稱取洞內材料質量mw，準確至1g。當需要測試厚度時，應先測量厚度後再稱量材料總質量。
（5）從挖出的全部材料中取有代表性的試樣，放在鋁盒或潔淨的搪瓷盤中，按照《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007）的有關規定測試其含水率（ω）。單組取樣數量如下：用小灌砂筒測試時，對於細粒土，不少於100g；對於各種中粒土，不少於500g。用中灌砂筒測試時，對於細粒土，不少於200g；對於各種中粒土，不少於1000g；對於粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料穩定材料，宜將取出的材料全部烘幹，且不少於2000g，稱其質量（md）。用大型灌砂筒測試時，宜將取出的材料全部烘幹，稱其質量（md）。
（6）儲砂筒內放滿砂到要求質量m1，將基板安放在試坑原位上。灌砂筒安放在基板中間，下口對準基板中孔，打開灌砂筒開關，讓砂流入試坑內。在此期間，不應碰灌砂筒，直到儲砂筒內的砂不再下流時，關閉開關。取走灌砂筒，並稱量筒內剩餘砂的質量（m4），準確至1g。
（7）如清掃幹淨的平坦表麵粗糙度不大，也可省去（2）和（3）的操作。在試洞挖好後，將灌砂筒直接對準試坑，中間不需要放基板。打開灌砂筒開關，讓砂流入試坑內。在此期間，不應碰灌砂筒，直到儲砂筒內的砂不再下流時，關閉開關。取走灌砂筒，並稱量剩餘砂的質量（m4），準確至1g。
（8）取出儲砂筒內的量砂，以備下次試驗時再用。
（9）取走基板，將留在試坑內未混入雜質的量砂收回；將坑內剩餘量砂清理幹淨後，回填與被測結構同材質的填料，並用鐵錘分3～4層夯實。
（10）回收的量砂烘幹、過篩，並放置24h 以上，使其與空氣的濕度達到平衡後可以繼續使用。若量砂中混有雜質，則應廢棄。
4 數據處理
4.1 按式（T 0921-3）或（T 0921-4）計算填滿試坑所用砂的質量。
灌砂時，試坑上放有基板時：mb= m1－m4－(m1－m5) （T0921-3）
灌砂時，試坑上不放基板時：mb=m1－m4－m2 （T0921-4）
式中：mb——填滿試坑砂的質量（g）；
m1——灌砂前灌砂筒內砂的質量（g）；
m2——灌砂筒下部圓錐體內砂的質量（g）；
m4、m4——灌砂後，儲砂筒內剩餘砂的質量（g）；
（m1－m5）——灌砂筒下部圓錐體內及基板和粗糙表麵間砂的合計質量（g）。
4.2 按式（T0921-5）計算試坑材料的濕密度。
pw =mw/mb×ps （T 0921-5）
式中: pw——試坑材料的濕密度（g/cm3）；
mw——試坑中取出的全部材料的質量（g）；
ps ——量砂的鬆方密度（g/cm3）。
4.3 按式（T 0921-6）計算試坑材料的幹密度。
pd =pw/1+0.01w
式中： pd ——試坑材料的幹密度（g/cm3）；
ω——試坑材料的含水率（％）。
4.4 當為水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料穩定土時，可按式（T0921-7）計算密度。
pd =md/mb×ps（T0921-7）
式中： pd ——當為水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料穩定土時的密度（g/cm3）
md——試坑中取出的穩定土的烘幹質量（g）。
4.5 按式（T 0921-8）計算施工壓實度。
K＝ pd/pc×100 （T 0921-8）
式中：pd ——試樣的幹密度（g/cm3）；
pc ——由擊實等試驗得到的最大幹密度（g/cm3）。
5 報告
本方法應報告以下技術內容:
（1）測試位置信息（樁號、層位等）。
（2）幹密度、最大幹密度。
（3）壓實度。
條文說明
本方法修訂參考《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-1999）、《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTG E51-2009）、《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007）、《鐵路工程土工試驗規程》（TB10102-2010）以及美國AASHTO 標準等試驗方法編寫，同時引入近期國內成熟的研究成果。修訂的內容主要包括灌砂筒類型選擇、板厚修訂、材質統一，同時增加灌砂高度、標定時溫度等。
挖坑灌砂法是施工過程中現場測試最常用的試驗方法之一，是標準方法。此方法表麵上看來頗為簡
單，但實際操作時試驗人員經常掌握不好，引起較大誤差，又因為它是測試壓實度的依據，所以是質量檢測部門與施工單位之間發生矛盾的主要環節，因此應嚴格遵循試驗方法的每個細節。提高試驗精度，盡量注意以下環節：
（1）量砂要規則，每換一批次量砂，都需要重新測試圓錐體內砂的質量和鬆方密度。試坑內回收
的量砂未經處理不得重複使用，因此量砂宜事先多準備，切勿到試驗時臨時找砂。
（2）灌砂筒的選擇應遵循以填料粒徑為主，測試層厚度為輔的原則。《公路路基施工技術規範》（JTG F10-2006）中規定“一般情況下，路基填料最大粒徑應為100mm（路床、零填或挖方路基）或150mm（路堤）”，本方法規定了填料最大粒徑小於等於100mm 時灌砂筒尺寸，當最大粒徑在100mm～150mm之間時，檢測機構一般根據實際情況選用直徑超過250mm 的灌砂筒或采用灌水法測試壓實度，如果挖坑過程中發現超過規範規定粒徑10%填料時一般另選點重做；對於粒徑允許值更大的土石路基或填石路基一般選用沉降差法控製壓實質量。
超粒徑現象在實際測試過程中時有發生，遇到這類問題時，測試人員需首先分析屬於離析現象還是屬於偶發性現象或屬於普遍性現象。對於離析現象需通知施工人員進行處理；對於偶發性現象需根據超粒徑尺寸百分率確定是否另外選點，不建議依據《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007）對超粒徑顆粒進行校正（原因：方法複雜、代表性差、無數據支持）；對於普遍性現象可采用其他方法測試壓實質量，或重新做擊實試驗，而對於粒徑規律性強的填料，也可通過多組擊實試驗找到壓實度修正係數和填料不同級配間關係，從而對壓實度測試結果進行校正，但需注意僅限於地區或具體建設項目。
（3）量砂的鬆方密度標定結果直接影響壓實度測試結果，因此在標定時盡量使標定罐深度與試坑深度相近；但現場試驗數據表明，當標定罐深度每增加5cm 時，量砂鬆方密度增加0.15%左右，對現場測試結果無實質影響，所以在大規模施工檢測中可以用深度為15cm 的標定罐標定的量砂鬆方密度測試不同厚度的壓實層，但層厚不應超過30cm。
（4）含水率測試可以采用快速測試的方法，根據研究結果，微波爐測試細粒土含水率與烘幹法測
試含水率結果的相關性在99%左右，因此可以研究使用微波爐測試細粒土的含水率。
（5）地表麵處理要平，隻要表麵凸出一點（即使1mm），使整個表麵高出一薄層，其體積便算到試坑中去了，再加上基板厚度，將較大程度地影響試驗結果，因此本方法一般采用先放上基板測試一次粗糙表麵消耗的量砂。隻有在非常平整的情況下方可省去此步驟。
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