1、檢測碎石土路基孔隙率的新方法王龍煒王偉濤(中鐵第十八工程局三處【提要】針對秦沈客運專線碎石土路基孔隙率的檢測,通過大量對比試驗,提出毛體積相對密度與視相對密度平均值法,經實際應用效果良好。【關鍵詞】碎石土路基孔隙率檢測方法秦沈客運專線是我國第一條鐵路快速客運專線,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,設計時速160km以上,設計標準新、施工難度大、質量要求嚴,在設計施工上均無現成經驗可以借鑒。我局承擔A-8標段施工任務,本標段細粒土大部分為膨脹土,不能用于路基填筑,因而用挖方段爆破出的碎石方為填料。本文對碎石土路基孔隙率的檢測提出一種新的方法,即毛體積相對密度和視

2、相對密度平均值法。1填料試驗分析111地質情況分析該段地層巖性為元古薊縣系巖層,是以碳酸巖沉積巖類為主其間夾有少量頁巖的地層。巖層上部為含燧石條帶白云巖中間夾有粉紫色石英巖砂巖扁豆體,下部為燧石條帶白云巖。挖方段巖層經試驗評定為風化輕微帶,經爆破可用作碎石土填料,顆粒分析見表1。表1碎石土顆粒分析統計表通過重量根據表1,通過級配曲線分析可得:不均勻系數Cu=d60d10=1119曲率系數:Cc =d230(d10×d60=212式中,d10、d30、d60分別為顆粒級配曲線上相應于10%、30%及60%含量的粒徑:d10=315mm,d30=1719mm,d60=4116mm。因為C

3、 u>5,C c在13范圍內,所以此碎石土級配良好,為A類填料。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碎石土室內試驗分析由于d>20mm的顆粒占總質量60%以上,無法進行室內擊實試驗,因而采用孔隙率控制。孔隙率分為顆粒間孔隙率n和孔隙率n:n=1-P濕P毛n=1-P濕P視式中:P濕路基現場實測濕密度,用核子密度儀或灌水法測得;P毛室內取料做出的毛體積相對密度,即單位體積(含顆粒固體及閉口、開口孔隙體積物質顆粒的干質量;P視填料的視相對密度,即單位體積(含顆粒固體及閉口孔隙體積物

4、質顆粒的干質量。取樣做碎石土的毛體積相對密度和視相對密度。為試驗精確,以5mm粒徑為分界線,分別采用不同試驗方法。根據表1所示,5mm以上粒徑顆粒占總質量8616%,5mm粒徑以下顆粒占總質量1314%。11211對d>5mm的顆粒視相對密度采用水力學天平法:63鐵道建筑2001年增刊P視=m0(m0+m1-m2式中:m0試樣烘干質量;m1吊籃在水中質量;m2吊籃及試樣在水中質量。毛體積相對密度采取廣口瓶法:P毛=m0(m0+m1-m2式中:m1瓶、玻璃片、水總質量;m2瓶、玻璃片、試樣、水總質量。11212對d<5mm的顆粒視相對密度采取容量瓶方法:P視=m0(m0-m1+m2式

5、中:m1試樣、水及容量瓶總質量;m2水及容量瓶總質量;m0試樣烘干質量。毛體積相對密度采取飽和面干試模法。此法主要使用吹風干燥,而非人工拭干,所以適用于5mm以下顆粒試驗。P毛=m1(m1+m3-m2式中:m1烘干后質量;m2飽和面干試樣、水瓶總質量;m3水瓶總質量。11213試驗統計分析試驗統計分析結果見表2,由表2可得出碎石土的P毛及P視:P毛=2142×8616%+2140×1314%=2142 P視=2163×8616%+2159×1314%=2162表2試驗統計結果粒徑mm毛體積相對密度視相對密度>521422163<5214021

6、592碎石土路基孔隙檢測方法初探如用n計算土顆粒間在碾壓過程中可被壓縮的體積,n中的P毛體積包括顆粒的開口體積。在實際的碾壓過程中,由于此種填料包含很細的顆粒,在含水量適中的條件下,這些極細顆粒有可能進入開口孔中,但因開口孔徑很小但數量多,不可能完全被填充,目前還無法對此進行試驗,填充量與壓路機噸位、碾壓遍數、放置時間都有關系,還有待研究。在試驗數據不足的情況下,我們采用取毛體積相對密度與視相對密度平均值進行對比檢測,即:P=(P毛+P視2=2152n=1-P濕P部分檢測結果見表3。表3部分孔隙率檢測結果對比點號123振動碾壓遍數濕密度n%n%n%濕密度n%n%n%濕密度n%n%n注:濕密度單位:gcm3路基使用50t振動光輪壓路機,基床孔隙率底層:要求小于20%,路基本體小于25%。由表3可知:使用n很容易達到要求;使用n 在振動碾壓7遍的情況下也難以達到,通過試驗振動碾壓7遍以上孔隙率基本無變化;使用n在碾壓7遍以上及標高無變化的情況下,孔隙率剛好達到設計要求。大量檢測數據表明,采用n檢測碎石土路基孔隙率是比較恰當的。3結束語采用毛體積相對密度與視相對密度取平均值的方法檢測孔隙率,是在實際路基填料內部孔隙填充量不足的情況下采取的。問題的根本解決還有待于進一步研究,研究內容應從