两种常用的路基压实度检测方法

杨延军

（河北省邯郸市交通运输局公路工程管理处，河北 邯郸056001）

0 引言

在道路结构中路基是抵抗应力的主体。车流量大、通行能力强的路段对于路基的要求更加严格。路基的压实工作是保证路基强度的主要方法之一，为快速高效地获得准确的压实度检测结果，我国常用的检测方法主要有灌砂法和核子密度仪法等。

1 核子密度检测法

1.1 工作原理

核心密度检测方法主要是通过放射性元素对路基和路面材料的穿透性，检测路基或者路面内部材料的密度和含水率。

（1）γ透射法密度测量

γ透射法密度检测的原理可以概括为：γ放射源垂直方向的检测角度是可以随意改变的，但是探测器只能原位改变角度，因此检测获得的密度为杆源深度和探测器间的平均密度，密度单位为g/cm3或kg/cm3。仪器的计数率R与物料密度D之间的关系可表示成：

式中：A、B、C为密度标定系数，不同测量深度下的A、B、C值各有不同的数值；系数B与吸收系数U/O和测量层的厚度有关；系数A和C与放射源和探测器之间的距离、角度以及测探测器性能参数有关。

（2）快中子慢化法检测水分

在路基水分检测方法中主要使用241Am-Be中子源，241Am可以辐射出α粒子，产生快中子，当快中子穿过检测物时，快中子能够与检测物的原子核发生反应，从而转变为慢中子和热中子，当检测物中氢分子含量较大时，中子慢化的速度加快，在慢化的过程中会在中子附近产生“热中子云”，从而使热中子的密度变大。核子密度仪就是通过此种原理检测出路基中的含水量。

1.2 现场检测方法

（1）选取光滑平整的场地作为检测区域，并且按照检测规程布置检测仪器，将放射源定位至测试深度（放射源应达压实层底部）。

（2）检测仪器一旦启动，现场操作人员应该迅速撤离至安全区域，安全区应该距离检测位置2m以上。

（3）检测结束后，应将放射源妥善保存，并及时采集检测数据。

（4）在同一检测点，当仪器处于初始位置时进行第一次读数，随后将仪器围绕检测孔旋转180°，进行第二次读数，两次结果取平均值，如果两次读数差值大于0.02cm，应将仪器旋转至90°和270°的位置进行读数，然后四次结果取平均值。

2 挖坑灌砂法

2.1 试验方法

（1）选取光滑平整区域作为试验地点，该区域不能小于基板的面积。

（2）将基板放置于平整后的检测区域上，沿着基板的中孔开凿出洞口。在开凿过程中，必须要保证凿出检测材料完好，并及时将材料放置于塑料袋内部进行适当密封。试洞的深度应与测定层厚度保持一致，同时不能使下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。全部凿松材料的总质量应该精确至1g。

（3）对凿松材料中具有代表性的样品进行含水量的测定。

（4）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间，使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量，余砂质量应精确至1g。

2.2 计算公式

式中：mb为填满试坑的砂的质量（g）；m1为灌砂前灌砂筒内砂的质量（g）；m2为灌砂筒下部锥体内砂的质量（g）；m4为灌砂后灌砂筒内所剩余砂的质量（g）；mw为填满试坑的砂的质量（g）；γs为量砂的单位质量（g/cm3）；ρw为试样的湿密度（g/cm3）；ρd为试样的干密度（g/cm3）；ρc为由击实试验得到的试样的最大干密度（g/m3）；ω为试坑材料的含水量（%）；K为测试地点的施工压实度（%）。

3 两种检测方法的优劣对比

3.1 检测环境要求对比

核子密度检测仪在进行路基密度检测时容易受到路基表面湿度影响。在路基压实完成后进行了表面洒水的路段上采用核子检测仪法，实测出的含水量会偏高，从而与实际情况不符。现场的原位检测应该在现场压实后尽快进行，特别是填方路段，因为蒸发会使表面材料干燥，降低平均湿度。由此可见表面材料的干湿度对核子仪的测量结果影响很大。灌砂法检测区域表面必须要平整，否则会影响检测结果。在挖坑取土过程中，应该保证坑壁垂直，避免上大下小或者上小下大的情况，否则会导致密度结果发生偏差。由以上分析可知，坑壁的垂直度对灌砂法的检测结果有较大影响。

3.2 检测速度对比

如果采用灌砂法对一组低剂量的灰土进行检测，一组灰土的采集时间约为20min，余砂测量时间约为5min，综合测量25min，总时间约为50min；利用核子检测仪，机械打眼2min，测量1min，总耗时约3min。由此可知测量同样一组灰土核子检测仪法的检测速度约是灌砂法的16倍。

3.3 安全性对比

核子仪是像电锯或焊枪一样的工具，若不采取适当的安全措施则会对检测人员造成伤害，核子仪放射α粒子时产生的辐射会对人体造成潜在危害。相比之下灌砂法则比较安全，无需采取安全措施。

4 结语

在路基压实度的测定中，灌砂法和核子仪法各有优劣。例如，核子仪检测法对环境要求较高，安全性低，但其检测速度远大于灌砂法检测。因此对于路基压实度的测定，应根据现场试验条件选择合适的方法，以提高检测精度。

[1] JTG E40—2007，公路土工试验规程[S].

[2] JTG E60—2008，公路路基路面现场测试规程[S].

[3] 梁新政，丁武洋. 路基路面试验检测技术手册[M]. 北京：人民交通出版社，2009．

[4] 黄卫东.公路土石混填路基压实度波动检测技术及应用[M].北京：人民交通出版社，2006．