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摘要：在山区和丘陵地区的公路工程建设中，常用土石混合料作为路堤填方材料。该材料填筑的路基沉陷小，稳定性好，且易被压实，是一种较为理想的路基填筑材料。但是这种混合材料含石量、粒度、级配变化较大，与常用的细粒土路基填筑材料有较大差异。因此对土石混合料填筑路基压实进行检测是十分必要的，本文即详细阐述了土石混合料填筑路基压实检测方法的相关问题。
关键词：土石混合料；填筑路基；压实检测；灌砂法；标准干密度
【分类号】：U416.1
一、土石混合料填筑路基压实检测的现状及路基填筑层组成
（一）现状
目前，公路路基压实度检测方法大体可分为灌水（砂）法、波法和静力贯入法三类。尽管这三类方法在一般路基压实度检测中得到了较广泛应用，但是，将它们应用于土石混填路基压实度检测会存在许多缺陷和不足。
第一，应用灌水（砂）法检测路基压实度，由于必须开挖试坑，因而不仅要破坏路基，而且对于土石混填路基来说，开挖施工困难，大面积应用该方法检测土石混填路基压实度，其检测速度慢，无法满足土石混填路基建设的快速机械化施工要求。
其次，波法主要包括瑞雷波法、瞬态冲击波法、核子密度仪法等。由于人们对波在路基中传播规律与机理认识不足，因而尽管这类方法检测效率高，但其检测精度较差，难以满足工程检测的精度要求。
第三，由于静力贯入法是基于静力触探原理检测路基压实度，即根据贯入深度与压实度的经验关系来间接确定路基压实度，而且对于不同的土石混填路基，这种关系极其复杂，即使建立起这种关系也不具备普遍适应性，因而利用该方法检测土石混填路基压实度的精度也难以满足工程要求。因此，有必要针对土石混填路基的工程特点，深入研究其压实度检测新方法。
（二）路基填筑层组成结构分析
由于组成土石混合料的各组分粒径不同、质量差异和数量多少，可形成不同的组成结构。土石混合料按其组成结构可分为以下三种类型：
1、密实悬浮结构
在此结构中，由于碎石数量较少不能形成骨架，但土的数量较多，能充分填筑碎石之间的空隙形成密实结构，其粘聚力较高，而内摩擦角较小。
2、骨架密实结构
在此结构中，由于碎石数量较多形成骨架，同时土的数量能填筑碎石之间的空隙形成密实结构，故其具有较高的粘聚力和内摩擦角。
3、骨架空隙结构
在此结构中，由于碎石数量较多能形成骨架，但土的数量太少，不足以填满碎石之间的空隙而形成空隙结构，其强度主要取决于内摩擦角。此结构在土石混合料填筑层中被定义为不密实型结构。
二、土石混合料标准干密度的确定
（一）击实法确定土石混合料标准干密度
根据我国公路建设情况，大多道路采用重型击实法确定路基材料的标准干密度及最佳含水量。《规程》规定：“重型击实法采用直径为150mm的击实筒确定土料标准干密度，土的最大粒径不得超过40mm”。为满足规范要求，将土石混合料超出击实法规定的粒径颗粒（粒径大于40mm）筛出，对剩余土石混合料用击实法（击实筒直径150mm）得到不同含石量的标准干密度。
在施工现场测定路基材料压实度时，对超粒径的颗粒采用体积折算的方法进行处理。
（二）表面振动仪法确定土石混合料标准干密度
交通部部颁《公路土工试验规程》规定：对粗粒土和巨粒土标准干密度的确定应采用振动台法和表面振动仪法，前者是振动台固定于混凝土基础上，振动台最大负荷满足试筒、试样、加重底块等质量的要求，不宜小于200kg，频率0～60HZ可调，将装有试样的试筒安放在振动台上，并在试样表面放置加重块（加重块静压力应为13.8kg），通过振动台的振动和重块产生的静压力使试样达到挤密的效果，整个土样同时受垂直方向的振动作用，功率0.75～1kW，振动频率45～50HZ，激振力2.5～4.5kg。
将装有试样的试筒固定于混凝土基础上，在试样表面放置钢制夯，钢制夯与振动台连接，夯与振动电机总重在试样表面产生13.8kg静压力，通过振动电机带动钢制夯传递给试样的振动力，使土样达到挤压密实的效果，振动作用是自土体表面垂直向下传递，这种受力状态接近现场施工振动压实的实际状况。
因此，我们对土石混合料材料标准干密度的测定首先选用表面振动仪法。如前所述，在土石混合料填筑路基时，路基上任一点的含石量都相差很大，而且含石量的多少对于密度值影响很大，也就是说，对于同一个土场的材料，它的标准干密度不是唯一值，而是随含石量的不同而变化。为此我们采用标准干密度与含石量（粒径大于5mm）的关系曲线来确定不同含石量的标准干密度。
（三）方法比較
用哪种方法得到的标准干密度值来控制土石混合料填筑路基压实度较为合适呢？我们在同一施工路段，同一条件下，用两种方法得到的标准干密度检测压实度，发现用表面振动仪法得到的标准干密度控制路基压实度标准偏低。规范中强调指出用表面振动仪法测定土石混合料标准干密度，只适用于无粘性自由排水的土石混合料。也就是说土石混合中粘粒含量的大小对于表面振动法确定标准干密度有影响，其原因是粘粒间内摩擦力较大，粘粒含量越大，土石混合料间内摩擦力越大。因此我们选择用重型击实法得到的土石混合料标准干密度与含石量的关系曲线来控制土石混合料填筑路基的压实度。
三、路基压实度现场检测的方法
用灌砂法测定路基某点的密度。
首先测定试坑的体积V，秤量试坑内全部试料质量M；用筛子将粒径大于40mm的颗粒筛出，秤其质量M1，通过石料的密度（一般石料的密度G=2.72g/cm3）计算出粒径大于40mm的颗粒所占的体积V1；试坑体积减去粒径大于40mm的颗粒所占的体积，得出粒径小于40mm的颗粒所占的体积V2；试坑内试料重量减去粒径大于40mm的颗粒的重量，得出粒径小于40mm的颗粒的质量M2；计算出粒径小于40mm的颗粒的密度ρ；再从粒径小于40mm的颗粒土石混合料中筛出粒径大于5mm的颗粒，秤其质量M3，计算出粒径小于40mm的颗粒土石混合料的含石量；根据含石量与标准干密度关系曲线，找到相对应含石量的标准干密度P；用酒精法或烘干法测出粒径小于40mm的土石混合料的含水率W，即可求出该测点压实度。计算步骤如下：
1、计算粒径大于40mm的颗粒所占的体积V1，V1=M1/G；
2、计算粒径小于40mm的颗粒所占的体积V2，V2=V-V1；
3、计算所有粒径小于40mm的颗粒的质量M2，M2=M-M1；
4、计算粒径小于40mm的颗粒土石混合料的密度ρ，ρ=M2/V2；
5、计算粒径小于40mm的颗粒土石混合料的含石量，含石量=M3/M2×100%；
6、计算压实度，压实度={[ρ/（1+W）]/P}×100%。
四、工程实例
某一级公路路堤采用土石混合料填筑，某段下路床粗料含量为34.5%、55%，粗粒比重2.76，细料单独击实的最大干密度为1.899（g·cm3），最佳含水量为13.1%，经室内大型击实试验并计算得Ic分别为0.9509、0.5217，从而最大干密度分别为1.97（g·cm3）、2.079（g·cm3）。现场用灌砂法测定干密度，根据粗料含量采用95%的压实度控制标准，经检测满足工程要求。
该方法不仅可用于土石混合料，还可以应用于砂土等多种填筑材料的压实度的检测，可使压实度的检测数据更贴近实际值，反映出填筑材料的真实压实度，为指导施工和质量控制提供可靠依据。用该方法检测路基材料的压实度并根据检测结果指导施工是可行的。
参考文献
[1]余彦梅.对检测路基现场压实度方法的讨论[J].城市建设理论研究，2012.4.
[2]冀中良，崔锴 .路基压实度检测方法的比对分析[J].山西建筑，2012.3.
[3]王敬，邢爱国.土石混填路基压实度影响因素分析[J].路基工程，2007.6.
[4]崔武军.高填方路基压实度测试技术的研究[J].辽宁交通科技，2005.12.
关键词：土石混合料；填筑路基；压实检测；灌砂法；标准干密度
【分类号】：U416.1
一、土石混合料填筑路基压实检测的现状及路基填筑层组成
（一）现状
目前，公路路基压实度检测方法大体可分为灌水（砂）法、波法和静力贯入法三类。尽管这三类方法在一般路基压实度检测中得到了较广泛应用，但是，将它们应用于土石混填路基压实度检测会存在许多缺陷和不足。
第一，应用灌水（砂）法检测路基压实度，由于必须开挖试坑，因而不仅要破坏路基，而且对于土石混填路基来说，开挖施工困难，大面积应用该方法检测土石混填路基压实度，其检测速度慢，无法满足土石混填路基建设的快速机械化施工要求。
其次，波法主要包括瑞雷波法、瞬态冲击波法、核子密度仪法等。由于人们对波在路基中传播规律与机理认识不足，因而尽管这类方法检测效率高，但其检测精度较差，难以满足工程检测的精度要求。
第三，由于静力贯入法是基于静力触探原理检测路基压实度，即根据贯入深度与压实度的经验关系来间接确定路基压实度，而且对于不同的土石混填路基，这种关系极其复杂，即使建立起这种关系也不具备普遍适应性，因而利用该方法检测土石混填路基压实度的精度也难以满足工程要求。因此，有必要针对土石混填路基的工程特点，深入研究其压实度检测新方法。
（二）路基填筑层组成结构分析
由于组成土石混合料的各组分粒径不同、质量差异和数量多少，可形成不同的组成结构。土石混合料按其组成结构可分为以下三种类型：
1、密实悬浮结构
在此结构中，由于碎石数量较少不能形成骨架，但土的数量较多，能充分填筑碎石之间的空隙形成密实结构，其粘聚力较高，而内摩擦角较小。
2、骨架密实结构
在此结构中，由于碎石数量较多形成骨架，同时土的数量能填筑碎石之间的空隙形成密实结构，故其具有较高的粘聚力和内摩擦角。
3、骨架空隙结构
在此结构中，由于碎石数量较多能形成骨架，但土的数量太少，不足以填满碎石之间的空隙而形成空隙结构，其强度主要取决于内摩擦角。此结构在土石混合料填筑层中被定义为不密实型结构。
二、土石混合料标准干密度的确定
（一）击实法确定土石混合料标准干密度
根据我国公路建设情况，大多道路采用重型击实法确定路基材料的标准干密度及最佳含水量。《规程》规定：“重型击实法采用直径为150mm的击实筒确定土料标准干密度，土的最大粒径不得超过40mm”。为满足规范要求，将土石混合料超出击实法规定的粒径颗粒（粒径大于40mm）筛出，对剩余土石混合料用击实法（击实筒直径150mm）得到不同含石量的标准干密度。
在施工现场测定路基材料压实度时，对超粒径的颗粒采用体积折算的方法进行处理。
（二）表面振动仪法确定土石混合料标准干密度
交通部部颁《公路土工试验规程》规定：对粗粒土和巨粒土标准干密度的确定应采用振动台法和表面振动仪法，前者是振动台固定于混凝土基础上，振动台最大负荷满足试筒、试样、加重底块等质量的要求，不宜小于200kg，频率0～60HZ可调，将装有试样的试筒安放在振动台上，并在试样表面放置加重块（加重块静压力应为13.8kg），通过振动台的振动和重块产生的静压力使试样达到挤密的效果，整个土样同时受垂直方向的振动作用，功率0.75～1kW，振动频率45～50HZ，激振力2.5～4.5kg。
将装有试样的试筒固定于混凝土基础上，在试样表面放置钢制夯，钢制夯与振动台连接，夯与振动电机总重在试样表面产生13.8kg静压力，通过振动电机带动钢制夯传递给试样的振动力，使土样达到挤压密实的效果，振动作用是自土体表面垂直向下传递，这种受力状态接近现场施工振动压实的实际状况。
因此，我们对土石混合料材料标准干密度的测定首先选用表面振动仪法。如前所述，在土石混合料填筑路基时，路基上任一点的含石量都相差很大，而且含石量的多少对于密度值影响很大，也就是说，对于同一个土场的材料，它的标准干密度不是唯一值，而是随含石量的不同而变化。为此我们采用标准干密度与含石量（粒径大于5mm）的关系曲线来确定不同含石量的标准干密度。
（三）方法比較
用哪种方法得到的标准干密度值来控制土石混合料填筑路基压实度较为合适呢？我们在同一施工路段，同一条件下，用两种方法得到的标准干密度检测压实度，发现用表面振动仪法得到的标准干密度控制路基压实度标准偏低。规范中强调指出用表面振动仪法测定土石混合料标准干密度，只适用于无粘性自由排水的土石混合料。也就是说土石混合中粘粒含量的大小对于表面振动法确定标准干密度有影响，其原因是粘粒间内摩擦力较大，粘粒含量越大，土石混合料间内摩擦力越大。因此我们选择用重型击实法得到的土石混合料标准干密度与含石量的关系曲线来控制土石混合料填筑路基的压实度。
三、路基压实度现场检测的方法
用灌砂法测定路基某点的密度。
首先测定试坑的体积V，秤量试坑内全部试料质量M；用筛子将粒径大于40mm的颗粒筛出，秤其质量M1，通过石料的密度（一般石料的密度G=2.72g/cm3）计算出粒径大于40mm的颗粒所占的体积V1；试坑体积减去粒径大于40mm的颗粒所占的体积，得出粒径小于40mm的颗粒所占的体积V2；试坑内试料重量减去粒径大于40mm的颗粒的重量，得出粒径小于40mm的颗粒的质量M2；计算出粒径小于40mm的颗粒的密度ρ；再从粒径小于40mm的颗粒土石混合料中筛出粒径大于5mm的颗粒，秤其质量M3，计算出粒径小于40mm的颗粒土石混合料的含石量；根据含石量与标准干密度关系曲线，找到相对应含石量的标准干密度P；用酒精法或烘干法测出粒径小于40mm的土石混合料的含水率W，即可求出该测点压实度。计算步骤如下：
1、计算粒径大于40mm的颗粒所占的体积V1，V1=M1/G；
2、计算粒径小于40mm的颗粒所占的体积V2，V2=V-V1；
3、计算所有粒径小于40mm的颗粒的质量M2，M2=M-M1；
4、计算粒径小于40mm的颗粒土石混合料的密度ρ，ρ=M2/V2；
5、计算粒径小于40mm的颗粒土石混合料的含石量，含石量=M3/M2×100%；
6、计算压实度，压实度={[ρ/（1+W）]/P}×100%。
四、工程实例
某一级公路路堤采用土石混合料填筑，某段下路床粗料含量为34.5%、55%，粗粒比重2.76，细料单独击实的最大干密度为1.899（g·cm3），最佳含水量为13.1%，经室内大型击实试验并计算得Ic分别为0.9509、0.5217，从而最大干密度分别为1.97（g·cm3）、2.079（g·cm3）。现场用灌砂法测定干密度，根据粗料含量采用95%的压实度控制标准，经检测满足工程要求。
该方法不仅可用于土石混合料，还可以应用于砂土等多种填筑材料的压实度的检测，可使压实度的检测数据更贴近实际值，反映出填筑材料的真实压实度，为指导施工和质量控制提供可靠依据。用该方法检测路基材料的压实度并根据检测结果指导施工是可行的。
参考文献
[1]余彦梅.对检测路基现场压实度方法的讨论[J].城市建设理论研究，2012.4.
[2]冀中良，崔锴 .路基压实度检测方法的比对分析[J].山西建筑，2012.3.
[3]王敬，邢爱国.土石混填路基压实度影响因素分析[J].路基工程，2007.6.
[4]崔武军.高填方路基压实度测试技术的研究[J].辽宁交通科技，2005.12.