一种基于动力触探贯入度的路基压实度快速检测方法与流程

本发明属于路基压实度快速检测，尤其是涉及一种基于动力触探贯入度的路基压实度快速检测方法。

背景技术：

1、压实度是控制路基施工质量的重要指标。在实际工程中，压实度的检测方法常见的有灌砂法、灌水法和环刀法，这些方法是规范推荐的方法，能较准确真实得到压实度指标，其检测结果可以作为验收依据。但这些方法也存在缺点：一是对这些检测方法是有损检测而且给路基造成的损伤还较大，比如灌砂法和灌水法，均要在压好的路基上开挖试坑才能实现；二是这些方法的检测速度较慢，以灌砂法为例，对一个测点进行既要进行现场的挖坑灌砂称重等试验，又要进行室内的含水率试验，效率非常低，有时会影响工程进度，实际上，对于某些情况，比如施工方的压实度自检，没有必要全部采用如此繁琐的检测手段。因此，有必要开发一种更快捷的压实度检测方法。

2、动力触探是一种能反映路基承载力或强度等指标的现场检测手段，而承载力或强度往往和压实度紧密相关，因此采用动力触探来检测路基压实度，从技术上是可行的。动力触探可分为超重型、重型和轻型三种型式，其中轻型动力触探最为轻便，无需借助大型机械设备，靠人力即可完成。常规轻型动力触探采用的是10kg的落锤，以贯入30cm的锤击数作为检测值。已经有采用轻型动力触探方式进行路基压实度检测的尝试，但这些尝试依然存在一些缺陷，主要体现在检测精度和适用性上。对路基而言，其碾压施工过程是分层的，压实度的检测也是分层进行的，每层路基碾压后的厚度大部分都小于轻型动力触探贯入目标值30cm。当贯入深度达不到30cm时，必须进行折算，这种折算会带来相应的误差。其次，10kg的落锤冲击能较大，每次落锤贯入深度较大，很难精准地使总贯入深度达到预定值，这同样会引起误差，因为离预定值越远，换算引起的误差会越大。再次，常规动力触探以贯入度为目标，比如常常以贯入30cm计一次锤击数，实际上贯入30cm所需要的锤击数基本不可能是一个整数，因为探杆贯入深度很难恰好为30cm分毫不差。另外，贯入深度一般以路基孔口为参照物，在贯入过程中，由于孔口会由于挤压和振动变形或垮塌，也使得贯入深度测量难以精确。有的尝试是采用多个30cm贯入度的累计锤击数和累计贯入度拟合获得相对密度或最大干密度等与压实度类似或密切关联的指标，这种方法不适用路基分层碾压分层检测的需要，路基分层一般不超过30cm。因此，有必要对轻型动力触探装置和检测方法进行改进，使其更好适应压实度的检测。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于动力触探贯入度的路基压实度快速检测方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于动力触探贯入度的路基压实度快速检测方法，该方法采用一种轻型动力触探装置，该轻型动力触探装置结构为：包括探杆装置和孔口凳；

4、所述探杆装置，包括落锤、探杆、探头和可调定位环；探杆的底端安装探头，在探杆的中部固定设置有扩径段；所述落锤滑动套装在扩径段以上的探杆杆段上；在探杆上设置有两段标尺，其中，第一段标尺，设置在扩径段以下的探杆杆段上，用于指示探杆向下贯入的深度；第二段标尺，设置在扩径段以上的探杆杆段上，用于指示落锤的落距；在扩径段以上的探杆杆段上设置可调定位环，可调定位环套装在探杆上，并且在可调定位环上设置一顶紧螺钉，通过调节该顶紧螺钉，能够调整可调定位环在探杆上的定位位置，进而结合第二段标尺来确定试验时落锤的落距；

5、所述孔口凳用于与探杆装置配合使用，孔口凳包括一个凳面和支撑凳面的凳腿，凳面的中心部位设置有通孔，用于探杆贯穿其中；孔口凳的凳面上设置有读数探头，用于辅助读取探杆上的第一段标尺的读数；孔口凳的凳面上设置有多个弹性支撑轮单元，呈圆周均布在通孔的周围，用于对探杆进行弹性滚动支撑；孔口凳的凳面的底面连接有铅锤，用于作为探杆垂直度的参照物；

6、路基压实度快速检测方法如下：

7、步骤1：在工程现场测试之前，采用所述轻型动力触探装置进行室内试验，得到与路基要求的压实度df相对应的落距h下每锤击n次的贯入度pl，以此作为工程现场检测标准；包括以下步骤：

8、步骤1.1，取路基工程现场相同的土样，在试验坑中制成压实度为d的试样，d与工程现场要求的压实度df接近或相等；

9、步骤1.2，对试验坑中土样，采用所述轻型动力触探装置进行检测，得到设定落距h下每n次锤击的贯入度p；

10、步骤1.3，重复上述步骤1.1～步骤1.2，进行不少于三组试验，每组试验中压实度d大于和小于现场要求压实度df的试样分别不得少于一个；

11、步骤1.4，分组绘制压实度d-贯入度p曲线，并推求本组试验中与df相对应的贯入度

12、步骤1.5，取多组试验pli的算术平均值为pl，pl即为工程现场要求的压实度df相对应的落距h下每锤击n次的贯入度，以此作为工程现场检测的标准；

13、步骤2：根据步骤1确定的工程现场检测标准，采用所述轻型动力触探装置进行工程现场检测，步骤如下：

14、步骤2.1，根据要求，确定工程现场的检测点位置并做好标记；

15、步骤2.2，对单一检测点，采用所述轻型动力触探装置进行检测，得到落距h下每锤击n次的贯入度，记为pf；

16、步骤2.3，当pf不大于pl时，判定该检测点压实度合格，否则不合格；

17、步骤2.4，重复步骤2.2～步骤2.3，完成所有检测点的检测。

18、在上述技术方案中，采用所述轻型动力触探装置进行检测，得到落距h下每n次锤击的贯入度的过程如下：

19、(1)将孔口凳稳固放置于目标位置，将探杆装置的探杆贯穿在凳面中心的通孔中并立于待测目标上，由孔口凳的弹性支撑轮单元对探杆进行弹性滚动支撑，使得探杆处于通孔的中心位置，然后参照铅锤，手动调整探头位置，进而调整探杆至垂直状态；

20、(2)进行预打：提升落锤，对探杆的扩径段进行锤击，锤击1-3次，作为对探杆的预打，使探头初步置入待测目标土体中，稳定在其中；

21、(3)预打完毕后，调整可调定位环的位置，设定好落锤所需的落距h，可调定位环的底面对应第二段标尺的读数即为落锤所需的落距h；然后以读数探头顶端对准探杆的第一段标尺的位置，作为第一段标尺的读数，记为p1；

22、(4)开始正式动力触探：将落锤提升至可调定位环底面，使落锤按所需的落距h，锤击探杆上的扩径段n次，然后停止锤击，再次读取此时探杆上第一段标尺的读数，记为p2；

23、(5)按公式p＝p2-p1，获得本次检测中在设定落距h下每n次锤击的贯入度p。

24、在上述技术方案中，探杆直径为20-30mm。

25、在上述技术方案中，探头为圆锥形，锥角为50-70度。

26、在上述技术方案中，扩径段的直径为55-60mm。

27、在上述技术方案中，落锤的质量为6-8kg。

28、在上述技术方案中，第二段标尺自扩径段的顶面由0mm开始沿杆段向上标注，最大标注尺寸为600mm。

29、在上述技术方案中，通孔的直径为45-50mm。

30、在上述技术方案中，读数探头采用一个倾斜设置的弹性金属片，其底部通过螺栓固定安装在凳面上，其顶端用于指向探杆上的第一段标尺，指向的位置作为第一段标尺的读数，从而精确的读取试验时探杆装置的贯入深度。

31、在上述技术方案中，弹性支撑轮单元的数量为3-4个。

32、在上述技术方案中，所述弹性支撑轮单元包括安装槽、支撑杆、滑块、滚轮和弹簧，安装槽固定设置在凳面上，并且沿凳面上的通孔的径向设置；所述滑块滑动安装在安装槽中，滑块能够沿通孔的径向滑动；支撑杆的尾端固定连接在滑块上，支撑杆的前端安装滚轮；所述弹簧安装在滑块尾部，用于为滑块提供指向通孔中心方向的弹力，使滚轮能够弹性接触探杆，这样呈圆周均布的多个弹性支撑轮单元的滚轮能够对贯穿通孔的探杆进行弹性滚动支撑。

33、本发明的优点和有益效果为：

34、(1)与常规的灌砂法、灌水法和环刀法相比，本发明的方法操作简单、检测速度快、对已压实路基损伤小，在现场试验开始后无需再进行室内试验，现场即可得到路基压实度。

35、(2)本发明采用的轻型动力触探装置刻有两段毫米级的标尺(即第一段标尺和第二段标尺)，而且采用了带读数弹性金属片的孔口凳代替易变形的路基孔口作为测量基准点，贯入度测量精度更高，因此压实度的检测结果精度更高。

36、(3)本发明的轻型动力触探装置通过可调定位环结合第二段标尺可以方便、精确的调节设定测试时落锤所需的落距，在测试过程中，只需将落锤手动提升至可调定位环的底面(即进行准确定位)，再自然下落，即可锤击探杆的扩径段，从而使整个探杆产生向下的冲击力，这种方式，能够保证每次落锤的落距均相同，而且操作十分方便。

37、(4)本发明采用的轻型动力触探装置的孔口凳上设置了多个弹性支撑轮单元，呈圆周均布在通孔的周围，用于对探杆进行弹性滚动支撑。测试时，探头和探杆需要从上至下贯穿凳面的通孔进而使探头插入待检测的目标，在贯穿通孔的过程中，由于探头的最大直径部位要大于探杆的直径，因此，多个弹性支撑轮单元能够被撑开，使得探头能够贯穿通孔，并且试验过程中所述多个弹性支撑轮单元能够对探杆保证良好的弹性滚动支撑作用，使得探杆处于通孔的中心位置；同时，由于弹性支撑轮单元的前端是采用的滚轮与探杆进行滚动接触，因此，对探杆的摩擦力非常小，不会影响锤击效果。此外，孔口凳底面还设置了铅锤，作为探杆垂直度的参照物，在铅锤与上述弹性支撑轮单元的共同作用下，可以调整探杆的垂直度(由于通孔的孔径大于探杆的孔径，并且多个弹性支撑轮单元对探杆进行着弹性滚动支撑，因此，探杆的垂直度是可调的；并且由于多个弹性支撑轮单元对探杆的支撑部位是稳定的处于通孔的中心，因此，只需要调整探杆底端探头的位置，即可参照铅锤来调整探杆的垂直度，使探杆保持在所需的垂直度)。

38、(5)本发明采用的轻型动力触探装置，更为轻便，减轻了检测人员的劳动强度，落锤的重量在7.5kg左右，每次锤击产生的贯入度较小，也减小了探头穿透测试路基层进入非测试路基层的概率。

39、(6)与其他的动力触探作为检测手段的方法相比，一般方法记录每贯入特定进尺如30cm所需的击数n，但实际击数为n时贯入度往往会大于30cm，会因为过度贯入引起测量误差。而本发明的方法采用特定落距下、特定锤击数(一般为10～15)对应的贯入度作为测量指标，避免了过度贯入引起的误差。