龙建路桥股份有限公司
摘要：我们国家路基压实度的检测方法有灌砂法、灌水法、核子仪密度法，其中最常用的方法为灌砂法，该方法可以检测路面压实表面20cm内的平均压实度。基于的依据是20cm内路基压实度的变化不大，主要适用于20t以下的压实设备。而在目前施工中使用的路基压实设备多为26t或26t以上的大型振动式压路机，最大压实厚度，粗粒土可达80cm，最佳压实度厚度在60~65cm，细粒土的最大压实度达到60~65cm，最佳压实厚度在40~45cm，只检测表层的压实度，则无法真实的反映路基压实层厚的整体压实度，即使采用全厚度灌砂法，检测出全厚度范围内的平均压实度，也无法显示压实厚度内各层次的真实密实度情况。
关键词：公路路基；厚度路基填；检测方法
由于受检测方法的影响，使路基大厚度填筑一直不被建设方和监理方认可，从而影响了大型压制设备的推广使用和效率发挥，为此我们成立了技术攻关小组，专门研究大厚度路基施工的压实度检测方法。我们主要是通过检测不同情况下，路基压实厚度内的各层次的压实度，总结出各层压实度之间的关系，确定各层次之间的系数关系，通过检测路基压实表层的压实度，来确定路基压实度是否合格。
1不同碾压遍数，各层次压实度的变化。
在大厚度路基压实过程中，使用大吨位振动式压路机，虽然能够满足大厚度压实的要求，但是各层次的压实度不可能同时满足要求，各层次压实度的变化随压实变数的增加而变化，为了确定压实度，随碾压变数增加的变化规律，我们做了以下研究。
选取200米的试验路段，用36t振动式压路机和26吨振动式压路机，从第2遍和第3遍开始，分别测0-15cm、15~30cm、30~40cm深度的压实度，到压实度不变为止，测得的数据如下。
表1.1不同碾压变数各层次压实度变化关系（26t振动式压路机）
试坑 | 层次（cm） | 碾压遍数 | |||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1 | 0-15 | — | 96.6 | 98.1 | 98.9 | 99.5 | 99.8 |
15-30 | — | 92.4 | 94.5 | 96 | 97.5 | 98 | |
30-45 | — | 86 | 90.1 | 92 | 94 | 95 | |
2 | 0-15 | — | 95.4 | 97.2 | 99.1 | 99.6 | 100.1 |
15-30 | — | 91 | 93.2 | 95.9 | 98 | 98 | |
30-45 | — | 85 | 88 | 92.1 | 94.4 | 95.1 | |
3 | 0-15 | — | 97.1 | 98 | 99.0 | 99.3 | 100 |
15-30 | — | 93.2 | 95.5 | 96.1 | 97.2 | 97 | |
30-45 | — | 86 | 89.8 | 92 | 93.8 | 94 | |
1.2不同碾压遍数各层次压实度变化关系（26t振动式压路机）
试坑 | 比值关系 （cm） | 碾压遍数 | |||||
2遍 | 3遍 | 4遍 | 5遍 | 6遍 | 7遍 | ||
1 | 15/30 | — | 1.045 | 1.038 | 1.03 | 1.02 | 1.018 |
30/45 | — | 1.074 | 1.049 | 1.043 | 1.037 | 1.032 | |
15/45 | — | 1.123 | 1.089 | 1.075 | 1.056 | 1.05 | |
2 | 15/30 | — | 1.048 | 1.043 | 1.033 | 1.016 | 1.021 |
30/45 | — | 1.071 | 1.049 | 1.041 | 1.043 | 1.030 | |
15/45 | — | 1.122 | 1.095 | 1.076 | 1.059 | 1.053 | |
3 | 15/30 | — | 1.042 | 1.027 | 1.030 | 1.021 | 1.024 |
30/45 | — | 1.083 | 1.063 | 1.045 | 1.037 | 1.038 | |
15/45 | — | 1.029 | 1.091 | 1.076 | 1.059 | 1.063 | |
平均值 | 15/30 | — | 1.045 | 1.036 | 1.031 | 1.019 | 1.021 |
30/45 | — | 1.076 | 1.054 | 1.043 | 1.039 | 1.033 | |
15/45 | — | 1.091 | 1.092 | 1.076 | 1.058 | 1.055 | |
表1.3 不同碾压变数各层次压实度变化关系（36t振动式压路机）
试坑 | 层次（cm） | 碾压遍数 | |||||
2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1 | 0-15 | 95.6 | 98 | 99 | 99.6 | 99.8 | — |
15-30 | 93.5 | 96.4 | 97.5 | 98.2 | 98.5 | — | |
30-45 | 85.5 | 90 | 92.5 | 94.5 | 95.1 | — | |
2 | 0-15 | 96.0 | 97.8 | 99.2 | 99.5 | 99.8 | — |
15-30 | 93.5 | 96 | 97.5 | 98.5 | 98.6 | — | |
30-45 | 95.8 | 90.3 | 92.5 | 94.5 | 95.0 | — | |
3 | 0-15 | 95.0 | 98.1 | 99.1 | 99.5 | 99.7 | — |
15-30 | 92.5 | 96.0 | 97.4 | 98.2 | 98.3 | — | |
30-45 | 84.0 | 90.5 | 92.8 | 94.6 | 95.0 | — | |
1.4不同碾压遍数各层次压实度变化关系（36t振动式压路机）
试坑 | 比值关系 （cm） | 碾压遍数 | |||||
2遍 | 3遍 | 4遍 | 5遍 | 6遍 | 7遍 | ||
1 | 15/30 | 1.022 | 1.02 | 1.015 | 1.014 | 1.013 | — |
30/45 | 1.094 | 1.067 | 1.054 | 1.039 | 1.037 | — | |
15/45 | 1.118 | 1.089 | 1.07 | 1.054 | 1.051 | — | |
2 | 15/30 | 1.026 | 1.019 | 1.0177 | 1.011 | 1.012 | — |
30/45 | 1.089 | 1.063 | 1.054 | 1.042 | 1.038 | — | |
15/45 | 1.119 | 1.083 | 1.072 | 1.053 | 1.051 | — | |
3 | 15/30 | 1.027 | 1.022 | 1.017 | 1.013 | 1.014 | — |
30/45 | 1.101 | 1.061 | 1.054 | 1.038 | 1.035 | — | |
15/45 | 1.130 | 1.084 | 1.069 | 1.052 | 1.049 | — | |
平均值 | 15/30 | 1.025 | 1.020 | 1.017 | 1.013 | 1.013 | — |
30/45 | 1.095 | 1.064 | 1.054 | 1.040 | 1.037 | — | |
15/45 | 1.122 | 1.085 | 1.070 | 1.053 | 1.050 | — | |
通过以上的试验数据可以看出对同一压实厚度采用相同的压实工艺，各层次间的压实度变化规律是不同的，但是对于同一压实设备来讲，各层次的压实度变化是有规律的。开始碾压时表层与底层的压实度相差较大，随着压实遍数的增加，表层密实度增加的较慢，而底层密实度增加的较快，当达到一定的压实遍数和压实度后，压实度基本不发生变化，各层次间的压实度之间的系数关系亦不再发生明显的关系变化，趋于稳定的系数。
通过以上的研究，我们可以得出当利用固定的主压设备进行路基大厚度填筑压实时，通过试验段确定各层次满足设计压实度时的压实工艺参数及遍数，就可以通过检测表层的压实度来确定各层次的压实度，进行路基压实度的检测。
2不同吨位压实设备各层次压实度关系的研究
采用不同吨位的压实设备碾压同一种路基和压实工艺后，检测各层次的压实度，当测的各层次密实度均合格时，研究总结各层次之间的压实度变化规律。试验段路基不同压实设备的各层次密实度见表5.5，计算各层次间的压实度比值见表5.6。
表2.1不同压实设备不同深度的压实度
试坑 | 深度（cm） | 22t | 26t | 30t | 36t | 比值 | 备注 |
1# | 15 | 98.6 | 99.0 | 99.3 | 99.5 | ||
30 | 96.3 | 97.2 | 98.1 | 98.6 | |||
45 | 90.3 | 93.1 | 95.3 | 96.8 | |||
2# | 15 | 98.5 | 99.0 | 99.4 | 99.7 | ||
30 | 96.2 | 97.4 | 98.2 | 98.8 | |||
45 | 90.0 | 93.3 | 95.2 | 96.9 | |||
3# | 15 | 98.4 | 98.7 | 99.1 | 99.4 | ||
30 | 95.8 | 96.8 | 97.8 | 98.4 | |||
45 | 89.9 | 92.4 | 94.8 | 96.3 |
表2.2不同压实设备不同深度的压实度比重计算
试坑 | 对比关系 | 22t | 26t | 30t | 36t | 比值 | 备注 |
1# | 15/30 | 1.024 | 1.019 | 1.013 | 1.019 | ||
30/45 | 1.066 | 1.044 | 1.029 | 1.019 | |||
15/45 | 1.090 | 1.062 | 1.042 | 1.028 | |||
2# | 15/30 | 1.024 | 1.016 | 1.012 | 1.010 | ||
30/45 | 1.068 | 1.044 | 1.032 | 1.020 | |||
15/45 | 1.090 | 1.061 | 1.044 | 1.029 | |||
3# | 15/30 | 1.027 | 1.020 | 0.013 | 1.010 | ||
30/45 | 1.066 | 1.047 | 1.032 | 1.022 | |||
15/45 | 1.095 | 1.068 | 1.045 | 1.032 | |||
平均值 | 15 /30 | 1.025 | 1.018 | 1.013 | 1.010 | ||
30 /45 | 1.067 | 1.045 | 1.031 | 1.020 | |||
15/ 45 | 1.092 | 1.063 | 1.043 | 1.030 |
通过研究我们可以看出对于同一种材料采用相同的压实工艺，采用主要的压制设备为主压设备，则压实厚度内各层之间压实度的系数相对稳定，因此，可以通过表层密实度确定压实厚度内各层次的密实度是否合格。
以上数据表明路基大厚度填筑施工时，填筑材料不同，各种材料的各层次压实度变化系数亦不相同，黏性土大于砂性土和粒料材料；吨位小的压实设备的变化系数大于吨位大的压实设备变化系数：即压实设备吨位越大，深层次的压实度越好，越接近于表层的密实度。
3不同材料各层次间压实度的变化规律
我们分别采用26t和36t振动式压路机，采用相同的施工工艺分别压实黏土、白灰土和砂砾，分别检测压实度，当底层的密实度合格后，以研究各层次间密实度的变化规律，研究各层次之间密实度的系数关系，各层次间密实度检测数据见表5.7。各层次之间密实度的比值见表5.8。
表3.1不同材料各深度的压实度检测数据（26t振动式压路机）
试坑编号 | 深度（cm） | 砂土 | 黏土 | 灰土 | 砂砾 | 比值 |
1 | 15 | 99.5 | 94.3 | 99.6 | 98.8 | |
30 | 98.5 | 92.5 | 98.3 | 97.6 | ||
45 | 94.6 | 88.6 | 95.1 | 95.3 | ||
2 | 15 | 99.3 | 94 | 99.2 | 99 | |
30 | 98.6 | 91.6 | 98.6 | 97.8 | ||
45 | 94.2 | 88.6 | 94.3 | 95.4 | ||
3 | 15 | 99.5 | 93.8 | 99.8 | 98.0 | |
30 | 98.3 | 92 | 99.1 | 96.9 | ||
45 | 94.6 | 87.8 | 95.2 | 94.9 |
表3.2不同材料各层次的压实度的比值（26t振动式压路机）
试坑编号 | 比值关系（cm） | 砂土 | 黏土 | 灰土 | 砂砾 | 备注 |
1 | 15/30 | 1.01 | 1.019 | 1.013 | 1.012 | |
30/45 | 1.04 | 1.045 | 1.034 | 1.024 | ||
15/45 | 1.053 | 1.065 | 1.047 | 1.037 | ||
2 | 15/30 | 1.008 | 1.025 | 1.006 | 1.012 | |
30/45 | 1.047 | 1.034 | 1.046 | 1.025 | ||
15/45 | 1.054 | 1.061 | 1.052 | 1.038 | ||
3 | 15/30 | 1.01 | 1.020 | 1.007 | 1.011 | |
30/45 | 1.039 | 1.036 | 1.041 | 1.021 | ||
15/45 | 1.052 | 1.067 | 1.048 | 1.033 | ||
平均值 | 15/30 | 1.009 | 1.021 | 1.009 | 1.012 | |
30/45 | 1.042 | 1.038 | 1.040 | 1.023 | ||
15/45 | 1.053 | 1.064 | 1.049 | 1.036 |
表3.3不同材料各深度的压实度检测数据（36t振动式压路机）
试坑编号 | 深度（cm） | 砂土 | 黏土 | 灰土 | 砂砾 |
1 | 15 | 99.2 | 107 | 99.8 | 98 |
30 | 98.3 | 99.8 | 98.5 | 97.2 | |
45 | 94.5 | 96.1 | 95 | 94.1 | |
2 | 15 | 99 | 100 | 98.9 | 102 |
30 | 98 | 98.8 | 98 | 101 | |
45 | 94 | 94.5 | 94 | 98 | |
3 | 15 | 102 | 103 | 101 | 98.8 |
30 | 105 | 101.5 | 99.5 | 98 | |
45 | 97.2 | 97.5 | 95.8 | 95.2 |
表3.4不同材料各层次的压实度的比值（36t振动式压路机）
试坑编号 | 比值关系（cm） | 砂土 | 黏土 | 灰土 | 砂砾 | 备注 |
1 | 15/30 | 1.01 | 1.012 | 1.01 | 1.008 | |
30/45 | 1.04 | 1.039 | 1.043 | 1.033 | ||
15/45 | 1.05 | 1.052 | 1.052 | 1.042 | ||
2 | 15/30 | 1.01 | 1.012 | 1.013 | 1.01 | |
30/45 | 1.043 | 1.045 | 1.037 | 1.031 | ||
15/45 | 1.053 | 1.050 | 1.051 | 1.041 | ||
3 | 15/30 | 1.015 | 1.015 | 1.015 | 1.082 | |
30/45 | 1.034 | 1.041 | 1.039 | 1.03 | ||
15/45 | 1.049 | 1.057 | 1.054 | 1.038 | ||
平均值 | 15/30 | 1.012 | 1.013 | 1.013 | 1.033 | |
30/45 | 1.039 | 1.042 | 1.040 | 1.031 | ||
15/45 | 1.051 | 1.053 | 1.052 | 1.040 |
以上试验数据说明，针对集中选定的填筑材料，当采用同一压实工艺和和固定的压实设备时，当达到合理的压实遍数后，各层之间的压实度变化关系是基本不变的，因此在大型压实设备路基大厚度填筑施工中，通过试验段确定合理的设备组合、压实参数和压实遍数，确定各层次压实度间的变化参数，我们就可以通过灌砂法检测路基表层的压实度来检测路基整个压实厚度的压实度。
4不同含水量时，各层次间压实度的关系研究
采用相同的设备压实工艺，对不同含水量的同一种填筑材料进行压实试验，分层检测各层间的压实度，当底层压实度合格后，研究各层之间的压实度的变化规律，归纳总结确定各层次间压实度变化系数。不同含水量各层次压实度记录见表5.12。不同含水量各层次含水量压实度比值见表5.13。
表4.1 不同含水量不同深度的压实度记录
试坑 | 深度（cm） | -5% | -3% | -1% | 最佳含水量 | 1% | 3% | 5% |
1 | 15 | 95.7 | 97.8 | 99.2 | 99.7 | 99.1 | 98.1 | 95.3 |
30 | 93.7 | 96.3 | 97.6 | 98.1 | 97.8 | 96.6 | 94.0 | |
45 | 88.6 | 91.7 | 94.2 | 94.6 | 94.2 | 92.0 | 89.3 | |
2 | 15 | 95.1 | 97.6 | 99.1 | 99.7 | 99.0 | 97.9 | 95.4 |
30 | 93.5 | 96.1 | 97.7 | 98.0 | 97.6 | 96.3 | 94.1 | |
45 | 88.7 | 91.6 | 93.7 | 95.0 | 93.8 | 91.9 | 89.3 | |
3 | 15 | 94.9 | 97.3 | 98.9 | 99.6 | 98.7 | 97.8 | 95.0 |
30 | 93.4 | 95.7 | 97.4 | 98.0 | 97.6 | 96.2 | 93.8 | |
45 | 88.2 | 91.2 | 93.5 | 94.6 | 93.8 | 91.6 | 88.9 |
表4.2不同含水量各层次压实度的比值表
试坑 | 比值关系 | -5% | -3% | 最佳含水量 | 3% | 5% |
1 | 15/30 | 1.021 | 1.016 | 1.016 | 1.016 | 1.014 |
30/15 | 1.058 | 1.048 | 1.037 | 1.05 | 1.064 | |
15/45 | 1.080 | 1.067 | 1.054 | 1.067 | 1.067 | |
2 | 15/30 | 1.017 | 1.016 | 1.017 | 1.017 | 1.014 |
30/45 | 1.054 | 1.050 | 1.032 | 1.048 | 1.054 | |
15/45 | 1.073 | 1.066 | 1.054 | 1.065 | 1.068 | |
3 | 15/30 | 1.017 | 1.017 | 1.017 | 1.017 | 1.013 |
30/45 | 1.058 | 1.050 | 1.036 | 1.05 | 1.058 | |
15/45 | 1.076 | 1.067 | 1.053 | 1.068 | 1.069 | |
平均值 | 15/30 | 1.018 | 1.016 | 1.017 | 1.017 | 1.014 |
30/45 | 1.057 | 1.049 | 1.035 | 1.049 | 1.059 | |
15/45 | 1.076 | 1.067 | 1.054 | 1.067 | 1.068 |
以上数据说明，路基大厚度填土施工采用相同的压实设备组合和压实工艺，当各层次的密实度接近不变时，各层次间的压实度变化关系，随含水量不同而不同。含水量越接近于最佳含水量，则深层次的压实效果越好。在施工中我们的选择试验段确定合理的压实设备组合和施工工艺参数、压实遍数，控制填筑材料的含水量，确定各层次压实的变化系数，在失误中即可通过检测路基表层压实度来确定本压实厚度内压实度是否合格。
5本章小结
5.1路基各层次压实度的关系随压实变数的不同而变化，当达到一定变数时，各层次间的压实关系之间的系系数关系接近于常数没有明显变化。
5.2针对不同压缩设备组合各层次间压实度的变化系数不同，但是固定的压实设备组合，各层次间的压实度变化系数是一定的，相对稳定的。
5.3填筑材料的含水量不同，各层次的压实度变化系数不同，接近于最佳含水量时压实效果最佳。
5.4试验表明，针对不同的材料压实度，各层次间的压实度变化系数不同，设备组合变化，压实度变化系数亦发生改变，但当材料选定、设备组合确定时，当压实到达最佳时，变化系数也是相对固定的。
综上所述，路基大厚度填筑时各层次间的压实度系数是相对固定的，我们可以检测路基表层压实度，通过压实度的变化系数来确定各层次的压实度。
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