检测碎石土路基孔隙率的新方法

1、检测碎石土路基孔隙率的新方法王龙炜王伟涛(中铁第十八工程局三处【提要】针对秦沈客运专线碎石土路基孔隙率的检测,通过大量对比试验,提出毛体积相对密度与视相对密度平均值法,经实际应用效果良好。【关键词】碎石土路基孔隙率检测方法秦沈客运专线是我国第一条铁路快速客运专线,一般路堤要求工后沉降量不得大于15cm、第一年沉降量不得大于4cm,设计时速160km以上,设计标准新、施工难度大、质量要求严,在设计施工上均无现成经验可以借鉴。我局承担A-8标段施工任务,本标段细粒土大部分为膨胀土,不能用于路基填筑,因而用挖方段爆破出的碎石方为填料。本文对碎石土路基孔隙率的检测提出一种新的方法,即毛体积相对密度和视

2、相对密度平均值法。1填料试验分析111地质情况分析该段地层岩性为元古蓟县系岩层,是以碳酸岩沉积岩类为主其间夹有少量页岩的地层。岩层上部为含燧石条带白云岩中间夹有粉紫色石英岩砂岩扁豆体,下部为燧石条带白云岩。挖方段岩层经试验评定为风化轻微带,经爆破可用作碎石土填料,颗粒分析见表1。表1碎石土颗粒分析统计表通过重量根据表1,通过级配曲线分析可得:不均匀系数Cu=d60d10=1119曲率系数:Cc =d230(d10×d60=212式中,d10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上相应于10%、30%及60%含量的粒径:d10=315mm,d30=1719mm,d60=4116mm。因为C

3、 u>5,C c在13范围内,所以此碎石土级配良好,为A类填料。d<011mm部分占518%,d<01002mm部分占416%,表明d<011mm的填料大部分集中在01002mm以下。112碎石土室内试验分析由于d>20mm的颗粒占总质量60%以上,无法进行室内击实试验,因而采用孔隙率控制。孔隙率分为颗粒间孔隙率n和孔隙率n:n=1-P湿P毛n=1-P湿P视式中:P湿路基现场实测湿密度,用核子密度仪或灌水法测得;P毛室内取料做出的毛体积相对密度,即单位体积(含颗粒固体及闭口、开口孔隙体积物质颗粒的干质量;P视填料的视相对密度,即单位体积(含颗粒固体及闭口孔隙体积物

4、质颗粒的干质量。取样做碎石土的毛体积相对密度和视相对密度。为试验精确,以5mm粒径为分界线,分别采用不同试验方法。根据表1所示,5mm以上粒径颗粒占总质量8616%,5mm粒径以下颗粒占总质量1314%。11211对d>5mm的颗粒视相对密度采用水力学天平法:63铁道建筑2001年增刊P视=m0(m0+m1-m2式中:m0试样烘干质量;m1吊篮在水中质量;m2吊篮及试样在水中质量。毛体积相对密度采取广口瓶法:P毛=m0(m0+m1-m2式中:m1瓶、玻璃片、水总质量;m2瓶、玻璃片、试样、水总质量。11212对d<5mm的颗粒视相对密度采取容量瓶方法:P视=m0(m0-m1+m2式

5、中:m1试样、水及容量瓶总质量;m2水及容量瓶总质量;m0试样烘干质量。毛体积相对密度采取饱和面干试模法。此法主要使用吹风干燥,而非人工拭干,所以适用于5mm以下颗粒试验。P毛=m1(m1+m3-m2式中:m1烘干后质量;m2饱和面干试样、水瓶总质量;m3水瓶总质量。11213试验统计分析试验统计分析结果见表2,由表2可得出碎石土的P毛及P视:P毛=2142×8616%+2140×1314%=2142 P视=2163×8616%+2159×1314%=2162表2试验统计结果粒径mm毛体积相对密度视相对密度>521422163<5214021

6、592碎石土路基孔隙检测方法初探如用n计算土颗粒间在碾压过程中可被压缩的体积,n中的P毛体积包括颗粒的开口体积。在实际的碾压过程中,由于此种填料包含很细的颗粒,在含水量适中的条件下,这些极细颗粒有可能进入开口孔中,但因开口孔径很小但数量多,不可能完全被填充,目前还无法对此进行试验,填充量与压路机吨位、碾压遍数、放置时间都有关系,还有待研究。在试验数据不足的情况下,我们采用取毛体积相对密度与视相对密度平均值进行对比检测,即:P=(P毛+P视2=2152n=1-P湿P部分检测结果见表3。表3部分孔隙率检测结果对比点号123振动碾压遍数湿密度n%n%n%湿密度n%n%n%湿密度n%n%n注:湿密度单位:gcm3路基使用50t振动光轮压路机,基床孔隙率底层:要求小于20%,路基本体小于25%。由表3可知:使用n很容易达到要求;使用n 在振动碾压7遍的情况下也难以达到,通过试验振动碾压7遍以上孔隙率基本无变化;使用n在碾压7遍以上及标高无变化的情况下,孔隙率刚好达到设计要求。大量检测数据表明,采用n检测碎石土路基孔隙率是比较恰当的。3结束语采用毛体积相对密度与视相对密度取平均值的方法检测孔隙率,是在实际路基填料内部孔隙填充量不足的情况下采取的。问题的根本解决还有待于进一步研究,研究内容应从