路基压实度检测方面存在的主观问题及解决方法毕业设计论文

1、 目 录摘 要1前 言2第一章 压实度分析31.1压实度概诉31.2压实机理31.3现场检测路基压实度的方法及其适用范围4第二章 路基压实度检测方面存在的主观问题及解决方法62.1影响压实效果的主要因素62.2在现场检测压实度时经常出现的几种情况72.3影响压实度的解决方法72.4造成压实度超密的原因8第三章 压实度超密问题分析及解决方法103.1压实度超密问题分析10113.3压实度超密可采取如下解决办法12结 论15致 谢16参考文献17摘 要 压实度作为路基工程压实施工检测、抽检及验收质量的控制标准,是根据压实填料在公路工程建设的使用条件和设计要求确定的。现场检测压实度的湿密度,计算出实

2、际干密度,并以实际干密度与最大干密度的比值为实际压实度。实际压实度不低于规范压实度为合格,否则为压实度不合格,同时,要求含水量不低于或高于最佳含水量1%左右。 在实际施工检测中经常出现压实度大于100%的情况,即超密现象,被认为是不正常现象。超密点在检测中不算合格点。超密值大被确定为不合格点,但美欧严格对比界限。这种情况的错在不仅使检测验收错在不真实性,而且施工单位正常质量控制的准确性也得不到保证。究竟压实度大于100%时正确与否,怎么样判断实测结果超密的正确性?本文通过实验室标准击实试验求的最大干密度及理论推导的绝对最大干密度的分析,提出解决超密问题的方法。 路基及回填土的压实,目的在于提高

3、强度和稳定性,降低路基的透水性和减少因冰冻而引起的不均匀变形,从而保证路面具有足够的抵抗车辆荷载作用的力学强度和稳定性能,提高道路的使用年限。现介绍了路基压实度表情的确定,分析了影响压实度效果的因素,指出施工中路基压实度的控制方法和检验方法。 关键词:压实度 最佳含水量 最大干密度 压实标准 前 言 随着我国经济的发展,交通工具的增多,对公路等级和质量的要求也越来越高。为延长公路的使用年限,无论是业主,还是施工、监理单位,都严把质量关,把质量放在第一位。在公路建设过程中,路基路面的压实度是施工质量管理的最为重要的指标之一。随着施工单位质量意识普遍提高,监理单位的严格监理,压实度基本能满足要求,

4、但是也不同程度的出现超密及压实度不满足要求现象。压实度不达标是造成路面破损,使用状况差,通行能力差,交通事故多的主要因素。虽然造成路面破损的原因很多,如:软土地基处理不当,路面结构层设计不合理,施工质量差等,但其中一条很重要的原因就是路基施工中压实度指标不达标,所以只有对路基结构层充分压实,才能保证路基强度、刚度及平整度,保证及延长路基、路面的使用寿命。 第一章 压实度分析 土是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体,以土为骨架,水、气占据一定空洞充填孔隙。水利工程中衡量大坝和粘土心墙的压实程度的是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到的最大干密度的比值百分数,称为压实度。提高压实质量是尽

5、可能能大单位体积内固体颗粒的比例,即增大现场干密度,同时控制土的含水量在最优含水附近。各种回填土(包括砂、石屑等)必须具有足够的整体稳定性、强度及水温稳定性等,而这些都与他们的压实度有直接的关系。因此要有效的控制压实的质量,就需要解决最大干密度的确定、现场干密度的测定和压实标准的取值。我国现行规范如土工试验规程SL237-1999等中是采用轻型和重型击实法确定回填土的干密度与含水率之间的关系曲线,从而的出最大干密度与最优含水率。 如前所述,压实度是指施工现场压实后取样测定的干密度与取原样材料在室内用击实得到的最大干密度的比值。通常,对土进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近,使小颗粒充

6、填大颗粒之间的孔隙,而部分水和空气将排出产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加。由于土颗粒比重大于水、气而使单位体积的密度增大,减小孔隙率,称之为压实。提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例,即增大于密度。 压实度是填土工程的质量控制指标,土的压实度等于土的控制干密度与最大干密度的比值。一般在工程中,个别测量结果超过100%是很常见的事,因为最大干密度只是个实验数据,而土的成份只是相对稳定,所以可能会出现这种情况,但是如果过多或最后平均都超过100%,就不应该了,说明实验的取样有问题,或是检测有问题。 主要要明确一点就是路面上的汽车等荷载除了路面结构承受一定的受力都是传递到路基上的

7、,压实路基是必须的,提高路基的承载力,减少由于路基不稳定造成的路面结构的破坏。规范有规定一定的压实度。 灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积,它是当前最通用的方法,很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法可用于测试各种土或路面材料的密度,它的缺点是:需要携带较多量的砂,而且称量次数较多,因此它的测试速度较慢。 核子仪法该法是利用放射性元素测量土或路面材料的密度和含水量。这类仪器的特点是测量速度快,需要人员少。该类方法适用于测量各种土或路面材料的密度和含水量,有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是,放射性物质对人体有害,另外需要打洞的仪器,在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏

8、,影响测定的准确性,对于核子密度湿度仪法,可作施工控制使用,但需与常规方法比较,以验证其可靠性。 环刀法是测量现场密度的传统方法。国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3,环刀高度通常约5cm。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的,若环刀取在碾压层的上部,则得到的数值往往偏大,若环刀取的是碾压层的底部,则所得的数值将明显偏小,就检查路基土和路面结构层的压实度而言,我们需要的是整个碾压层的平均压实度,而不是碾压层中某一部分的压实度,因此,在用环刀法测定土的密度时,应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。然而

9、,这在实际检测中是比较困难的;只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的土,环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外,环刀法适用面较窄,对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。 交通部颁发的规范中指出,对路基工程压实度的检测方法有灌砂法、核子密度仪测定法和环刀法三种可实行的检测方法。但由于规范中同时规定核子密度仪检测方法只适用于施工现场的快速评定,不宜用作仲裁试验或评定验收的依据,使得核子密度仪检测方法的应用具有相当的局限性。而核子密度仪可能对人体造成的辐射伤害更加剧了这种局限性。环刀法虽然是规范允许使用的方法,但它也有自身的缺点,那就是试样的质量过小,使试验数值的精度和稳定度受到一定的

10、影响进而使人们对该实验结果的代表性表示忧虑。而灌砂法则因其数值的准确性、操作过程的可控性和结果的可代表性而得到建设各方的广泛认可,成为目前公路建设中应用最广泛的压实度检测方法。第二章 路基压实度检测方面存在的主观问题及解决方法 土的含水量是影响填土压实性的主要因素之一。在低含水量时,水被土颗粒吸附在土粒表面,土颗粒因无毛细管作用而互相联结很弱,土粒在受到夯击等冲击作用下容易分散而难于获得较高的密实度。在高含水量时,土中多余的水分在夯击时很难快速排出而在土孔隙中形成水团,削弱了土颗粒间的联结,使土粒润滑而变得易于移动,夯击或碾压时容易出现类似弹性变形的“橡皮土”现象,失去夯击效果。因此,在最佳含

11、水量情况下压实的土水稳性最好。最佳含水量和最大干密度是两个十分重要的指标,对路基设计和施工很有用处。 压实厚度对压实效果具有明显影响,相同压实条件下(土质、湿度与功能不变),由实测土层不同深度的密实度或压实度得知,密实度随深度呈递减,表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求,路基分层压实的厚度有具体规定数值。通过大量的实践证明,碾压应有适当的厚度,碾压层过厚,非但下层的压实度达不到要求,而且碾压层上层的压实度也要受到不利的影响。同时,碾压的厚度随所用的压路机的类型而变。 对于同一类土,其最佳含水量随着压实功能的加大而减小,而最大干密度则随压

12、实功能的加大而增大。当土偏干时,增加压实对提高土的干密度影响较大,偏湿时则收效甚微。故对偏湿的土企图用加大压实功能的办法来提高土的密实度是不经济的,若土的含水量过大,此时增大压实功能就会出现“弹簧”现象。另外,当压实功能加大到一定程度后,对最佳含水量的减小和最大干密度的提高都不明显了,这就是说单纯用增加压实功能来提高土的密实度未必合算,同时压实功能过大还会破坏土体结构,使效果适得其反。 不同性质土的压实性能是不一样的,就填土压实而言,最适宜的是砂砾土、砂土和砂性土。这些土易压实,有足够的稳定性,沉陷小。最难压实的是粘土,在潮湿状态下这种土不稳定,最佳含水量比其他土类大,而最大干密度却较小,但经

13、压实的粘土仍具有良好的不透水性。 根据压实试验,在相同的压实功作用下,不同的土类具有不同的最佳含水量和最大干密度。在同一压实功能作用下,含粗颗粒较多的土,其最大干密度越大,而最佳含水量越小,即随着粗粒土增多,其击实曲线的峰点越向左上方移动。在道路施工时,应根据不同取土场的不同土类,分别确定其最大干密度和最佳含水量。 如果下卧层的强度太低,压实度很难提高,严重的还会形成软簧。在进行铺筑第一层时,首先要对原地表进行处理,首先是清除淤泥、杂草等杂物。如第一层达不到路堤压实度的要求应将原地表土进行耕松,重新进行碾压,达到该层压实标准,按填筑的顺序,先将低洼地段逐渐填平压实,再进行上一层的填筑,否则低洼

14、地段很难压实。2.2.1压实功能明显不足,而实测的压实度却能够达到规范要求;2.2.3检测中个别点的压实度大于100%:2.2.4施工过程中超压造成压实度值偏低;2.2.5夏季施工中降水使土的含水率偏高从而造成压实度值偏低;2.2.6边角外压实度值偏低。 为保证监理工程师能有效地控制质量,使监理工作标准化、程序化,必须制定一套质量监理程序来指导工程的施工和监理,以规范承包商的施工活动和监理工程师为监督、检查和管理而确定的工作步骤。 按照合同的要求,核实试验人员的数量、资质,检查仪器设备数量、性能是否符合要求。灌砂法所需仪器设备非常简单,主要设备就需要灌砂筒和烘箱。 标定灌砂筒主要是标定标准砂的

15、密度和锥体砂重。这两个数值将作为以后的定值使用,如果标定有误将对后面的工作产生直接的、连续的影响。2.3.4认真做好现场检测工作,谨防施工单位弄虚作假 现场检测阶段是竞争最为激烈的阶段,所以,现场监理工程师和试验监理工程师应该认真执行规范,尤其是试验监理工程师更应该谨慎对待每一个细节。 压实度的大小等于检测点的干密度与最大干密度的比值乘以百分之百,而最大干密度是根据规范规定的重型击实试验来确定的,也就是说压实度是一个相对值,它相对于达到最大干密度的百分比。100%,即为100.2%。 采用重型压实机械最大干密度的确定一般都是根据规范规定的重型击实试验来确定的,重型击实试验中击实功为2677kJ

16、/m3或2687kJ/m3,当所用重型压实机械的压实功大于击实功时,就有可能造成压实度超百现象。 施工的不均匀性可能造成压实度的超百现象按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程的重型击实试验方法对石灰剂量为4%14%的石灰稳定粉性土进行重型击实试验,它们的最佳含水量及最大干密度如表1所示。 表1最佳含水量和最大干密度值石灰剂量(%)468101214 从表1中可以看出,随着石灰剂量的增加,最佳含水量不断增大,最大干密度则不断减少。如果石灰剂量不均匀,检查路段的压实度允许值为95%,则每一剂量达到所要求的压实度时所对应的工地干密度分别不小于1.72、1.71、1.70、1.67、1.66、1.63

17、4;如果这一段施工的石灰剂量为14%,用此值的最大干密度来进行控制检测的话,上述干密度所对应的压实度应分别大于100%、99.4%、98.8%、97.1%、96.5%、95%,这也造成了压实度超百。第三章 压实度超密问题分析及解决方法 施工水平的不均匀性也会造成超百现象施工水平的均匀性高低可以通过检测数据的偏差系数Cv的大小来反映。Cv越大,施工水平的均匀性越差,施工管理水平越差;反之,越好。现行规范压实的评定标准为:k=K-ts/n#K0(1)又因为S=Cv?K,则(1)式可变为KK0/(1-tn%Cv)根据统计,施工质量好的路基压实度的偏差系数Cv约为3%,一般为4%,有时甚至超过5%。如

18、某高速公路路基要求的压实度K0=95%,保证率系数为95%,则检测压实度的测点数n为6的情况下,tn#=0.823。另外,符合规范要求的压实度平均值K随Cv的不同而有所不同:当Cv=0.04时,K98.2;当Cv=0.05时,K99.1;当Cv=0.06时,K99.9;当Cv=0.07时,K100.8。也就是说,施工水平的均匀性越差,施工管理水平越差,要想满足规范的压实度,单个点的检测值越大,超过100%的几率也就越多。 压实度作为路基工程压实施工检测、抽检及验收质量的控制标准,是根据压实填料在公路工程建设中的使用条件和设计要求而确定的。现场检测压实层的湿密度,计算出实际干密度,并以实际干密度

19、与最大干密度的比值作为实际压实度。实际压实度不低于规范压实度为合格,否则为压实不合格。同时,要求含水量不低于或高于最佳含水量1%左右。在实际施工检测中经常出现压实度大于100%的情况,即超密现象,被认为是不正常现象。超密点在检测中不算合格点。超密值过大被确定为不合格点,但没有严格对比界限。这种情况的存在不仅使检测验收存在不真实性,而且施工单位正常质量控制的准确性也得不到保证。究竟压实度大于100%时正确与否,怎样判断实测结果超密的正确性?本文通过对实验室标准击实试验求得的最大干密度及理论推导的绝对最大干密度的分析,提出解决超密问题方法基层材料因其具有良好的路用性能被广泛应用于我国的高等级公路路

20、面基层与底基层主要承重的基层和底基层必须具备足够的强度。在施工中为确保基层具有足够的承载能力常通过压实度进行衡量。我国基层施工技术规范对半刚性基层、底基层压实度作了规定但在实际施工中实测压实度经常出现大于100%的情况即所谓的超密现象。现有研究表明施工中原材料离析、压实设备落后、试验人员操作不当是造成此类现象的原因所在。本文结合在内蒙古某高速公路施工中存在的此类现象提出几点看法及建议。 如果压实度检测结果普遍超密,就要检查使用的最大容重是否有问题,或罐沙桶、标准沙的标定是否符合规定要求。如不标准或不规范,需重做击实实验确定标准的最大干密度,或重做标定实验。 不同种类的填料混填; 标准击实所用土

21、样与路基填筑用土不同; 压实设备类型与击实标准不匹配; 现场检测压实度时,取样层位偏上或偏下,而路基填筑层在铺筑、碾压、成型过程中不同层位往往存在施水偏差,即使是同一个取样试坑,不同层位的含水量也有偏差,甚至相差悬殊,这将直接影响试验结果,所以取样层位很要害,稍有疏忽,就可能出现“超百”的假象; 影响检测压实度的因素有很多任何一个环节出了问题都有可能造成检测压实度超密现象的出现其中主要包括人为、机械等因素。 技术人员操作不当引起的检测压实度超密施工中压实度检测一般采用灌砂法。由于该方法本身的测试精度不高所以检测中一些不规范的操作往往会导致检测结果有偏差从而产生压实度超密现象。例如标准砂经过多次

22、重复使用后密度变大如不及时校正就会导致测试干密度偏大出现超密现象。 压实机械选择不当引起的检测压实度超密压实机械对半刚性材料的压实度有很大影响如果压实机械选择不当或碾压次数过多半刚性材料承受过大的压实功率也会导致压实度超密现象的出现。 室内击实试验测出的最大干密度偏小导致检测压实度超密现象的出现现行击实标准是按照JTJ057-94公路工程无机结合料稳定材料试验规程进行击实试验以确定最大干密度和最佳含水量。由于该试验规程已有十余年的时间而击实锤产生的击实作用与现有的压实机械无论在压实功能还是压实原理上都有很大的差距故击实试验很大程度上已经不能满足工程的实际需要。此外击实所得最大干密度一般都比理论

23、的最大干密度要小这直接导致检测压实度时超密现象的出现。 技术人员应严格按照规范要求进行灌砂法试验尽量减少人为因素对试验结果的影响。例如很多技术人员在进行灌砂之前对不平整的基层顶面不进行整平对灌砂仪器长时间不进行标定等这些因素都有可能导致检测出的干密度偏大从而产生超密现象。 合理选择压实机械是保障半刚性基层压实度的一个重要前提。压实机械和碾压方式对最终的压实度有很大影响压实机械功率过大或碾压次数过多都会导致超密现象的出现。因此在正式施工前应先铺筑一段试验路对采用不同压实机械和碾压方式的不同路段进行检测并根据检测结果确定合理的压实机械和碾压方式以尽量避免超密现象的出现。 由于一般室内击实试验的结果

24、不能满足工程实际的需要所以应对击实所得的最大干密度进行数学处理得出理论最大干密度。 在室内根据不同含石量4.75mm粒料进行击实试验绘制含石量-干密度回归曲线图确定对应不同含石量的最大干密度;检测时根据取样点的实测含石量查表确定标准干密度。 根据理论计算推导出理论最大干密度。半刚性基层材料由固体颗粒、水和空隙共同组成混合料的理论最密实状态为其内空隙被全部排除时的状态。尽管实测压实度有部分点超密但实测干密度仍小于理论最大干密度压实度值为合格点。另外表中干密度与理论绝对最大干密度相比还相差很多这说明基层材料仍有压实的空间和潜力也说明击实试验求得的最大干密度偏小。这是因为由标准击实试验求得的最大干密

25、度值偏小难以反映出因机械化设备不断更新而使压实度质量提高的事实。这些检测点都是合格的点。随着我国经济的发展,交通工具的增多,对公路等级和质量的要求也越来越高。为延长公路的使用年限,无论是业主,还是施工、监理单位,都严把质量关,把质量放在第一位。在公路建设过程中,路基路面的压实度是施工质量管理的最为重要的指标之一。随着施工单位质量意识普遍提高,监理单位的严格监理,压实度基本能满足要求,但是也不同程度地出现了超密及压实度不满足要求的现象。压实度不达标是造成路面破损,使用状况差,通行能力差,交通事故多的主要原因。虽然造成路面破损的原因很多,如:软土地基处理不当,路面结构层设计不合理,施工质量差等,但

26、其中一条重要的原因就是路基施工中压实度指标达不到要求。所以,只有对路基结构层充分压实,才能保证路基强度、刚度及平整度,保证及延长路基、路面的使用寿命。 实习中检测压实度超密的数据分析 根据实习中的数据得出的:混合料内固定颗粒体积Vs1,孔隙体积空气及水的体积VVe, 则混合料体积VVS+VV1+e。 混合料体的干密度:dMs/VSVs/1+eGs?/1+e 1式中:d?干密度g/cm3s?固体颗粒干密度g/cm3Ms?固体颗粒质量g/cm3V?混合料体积cm3Vs?固体颗粒体积cm3VV?孔隙体积cm3V?水的体积cm3Gs?土粒比重g/cm3?水的密度g/cm3e?混合料体空隙比由SrV/V

27、Vs/e?Gs/e 2得e?Gs/Sr 3将3式代入1式得dGs?/1+?Gs/Sr 4从4式可以看出:在混合料一定下,当混合料体饱和度Sr100%即混合料体中空气全部排出,孔隙为水所充满时,可求得混合料体的干密度的绝对最大值,即dGs?/1+?Gs 5若含水量采用百分数表达,则有dGs?Gs。 6从5或6式可看出:当混合料一定时,其颗料比重是一定的,水的为定值,就可以求得对应于某一含水量的绝对最大干密度。 运用两种最大干密度解决实际超密问题在工程施工中,经常遇到检测的干密度大于击实试验求得的相对最大干密度,出现压实度超密现象,这种现象的正常的。但是,当压实度大于100%,检测的干密度大于试验

28、最大干密度时,大多少为正常?其理论界限又是多少?当含水量检测正确时,检测的干密度小于绝对最大干密度,其值及相应的压实度为正常值;检测的干密度大于最大干密度,其值一定是错误的,相应的压实度为不合理点 以国道111线萨利巴至新惠段路基施工为例,在上路床第六层施工中,填土材料为碎砾石土,击实试验求得最大干密度d2.18g/cm3,最佳含水量04.6%,土颗粒比重Gs2.46g/cm3。对200m长路段kXXXX+500?kXXXX+700抽查8组数据,其中三组数据压实度大于100%即超密。用理论绝对最大干密度检验其正确性,对比结果如表2所列。 表2实测干密度与理论最大干密度对比检验表 序号 实测数据

29、 实测压实度K% 绝对最大于密度g/cm3 结论 含水量(%) 干密度(g/cm3) 1 3.29 2.21 102 2.28 正确 2 3.38 2.12 97 2.26 正确 3 3.88 2.14 98 2.24 正确 4 3.96 2.15 99 2.24 正确 5 3.92 2.08 95 2.24 正确 6 4.50 2.19 101 2.22 正确 7 3.40 2.19 101 2.28 正确 8 4.26 2.07 95 2.24 正确 尽管表2中实测压实度有一点超密,但实测干密度仍小于理论绝对最大干密度,压实度值为合格点。表中干密度与理论绝对最大干密度相比,还相差很多,说明

30、路基土仍有压实的空间和潜力,也说明击实试验求得的最大干密度偏小。这是因为由标准击实试验求得的最大干密度值偏小,难以反映出因机械化设备不断更新而使压实度质量提高的事实。 总体小节 1施工料场所用土料变化复杂,其粒石含量、粒径在不同岩层面也各有不同。因此,击实试验求得最大干密度是一个相对值,对于同一料场,也应根据料质不同求得相应最大干密度值。 2对于某一含水量的填筑材料,若出现超密情况,可以通过理论公式求得绝对最大干密度来检验测数据正确性。 3工程施工压实填料的控制标准,应采用与所用的压实设备击实功相同的室内击实试验来确定。这样,求出最大干密度和最佳含水量更符合施工需要,可以更准确地指导施工、控制施工质量。结 论 随着我国公路运输事业的迅猛发展,道路各方面的实际因素,除了要考虑最大限度地满足基本功能外,还必须从