灌砂法及环刀法测定压实度作业指导书

1 目的和适用范围

1.1 本试验法适用于在现场测定基层(或底基层)、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度，也适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。

1.2 用挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定:

(1)当集料的最大粒径小于13.2mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。

(2)当集料的最大粒径等于或大于13.2mm，但不大于31.5mm，测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

2 仪具与材料技术要求

本试验需要下列仪具与材料:

(1)灌砂筒:有大小两种，根据需要采用。型式和主要尺寸见图1及表1。当尺寸与表中不一致，但不影响使用时，亦可使用。上部为储砂筒，筒底中心有一个圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端面开口，直径与储砂筒底中心有一个圆孔，漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接。在储砂筒筒底与漏斗顶端铁板之间设有开关。开关为一薄铁板，一端与筒底及漏斗铁板铰接在一起，另一端伸出筒身外，开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。

图1 灌砂筒和标定罐(尺寸单位:mm)

表1 灌砂仪主要尺寸要求

注：如集料的最大粒径超过31.5mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸。如集料的最大

结 构 储砂筒 流沙桶 金属标定罐 金属方向基板 中孔 直径（㎜） 容积（㎝3） 直径（㎜） 内径（㎜） 外径（㎜） 边长（㎜） 深（㎜） 直径（㎜） 小型罐砂筒 100 2120 10 100 150 350 40 100 大型灌砂筒 150 4600 15 150 200 400 50 150 粒径超过53mm，灌砂筒和现场试洞的直径应为200mm。 (2)金属标定罐:用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。 (3)基板:用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。 (4)玻璃板:边长约500--600mm的方形板。

(5)试样盘:小筒挖出的试样可用饭盒存放。大筒挖出的试样可用300mm×500mm×40mm的搪瓷盘存放。

(6)天平或台秤:称量10--15kg，感量不大于1g。用于含水量测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。

(7)含水量测定器具:如铝盒、烘箱等。

(8)量砂:粒径0.30——0.60mm清洁干燥的砂，约20——40kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。

(9)盛砂的容器:塑料桶等。

(10)其它:凿子、改锥、铁锤、长把勺、长把小簸箕、毛刷等。 3 方法与步骤

3.1 按现行试验方法对检测对象试样用同一种材料进行击实试验，得到最大干密度ρe及最佳含水量。

3.2 按1.2的规定选用适宜的灌砂筒。

3.3 按下列步骤标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量:

(1)在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止，称取装入筒内砂的质量m1，准确至1g。以后每次标定及试验都应该维持持装砂高度与质量不变。

(2)将开关打开，使灌砂筒筒底的流砂孔、圆锥形漏斗上端开口圆孔及形状铁板中心的圆上下对准，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖坑内的体积相当(或等于标定罐的容积)，然后关上开关。

(3)不晃动储砂筒的砂，轻轻地将罐砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。

(4)收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂(m2)。

(5)重复上述测量三次，取其平均值。

3.4 按下列标定量砂的松方密度ρs(g/cm3); (1)用水确定标定罐的容积V，准确至1mL。

(2)在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，将开关打开，让砂流出。在整个流砂过程中，不要碰动灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，将开关关闭。取下灌砂筒，称取筒内剩余的质量(m3)，准确至1g。

(3)按式(1)计算填满标定罐所需砂的质量ma(g):

ma=m1-m2-m3a (1)

式中: ma——标定罐中砂的质量(g);

m1——装入灌砂筒内的砂的总质量(g); m2——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g);

m3——灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量(g); (4)重复上述测量三次，取其平均值。 (5)按式(2)计算量砂的松方密度ρs;

ρs =ma/V (2)

式中:ρs——量砂的单位质量(g/cm)

V——标定罐的体积(cm3) 3.5 试验步骤

(1)在试验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。

(2)将基板放在平坦表面上，当表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂(m5)的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量(m6)，准确至1g。

注:当需要检测厚度时，应先测量厚度后再进行这一步骤。

(3)取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。

(4)将基板放回清扫干净的表面上(尽量放在原处)，沿基板中孔凿洞(洞的直径与灌砂筒一致)。在凿洞过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的材料取出装入塑料袋中，不使水分蒸发。也可放在大试样盒内。试洞的深度应等于测试层厚度，但不得有下层材料混入，最后将洞内的全部凿松材料取出。对土基或基层，为防止试样盘内材料的水分蒸发，可分几次称取材料的质量。全部取出材料的总质量为mw，准确至1g。

(5)从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量(ω，以%计)。样品的数量如下:用小灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于100g;对于各种中粒土，不少于500g。用大灌砂筒测定时，对于细粒土，不少于200g;对于各种中粒土，不少于1000g;对于粗粒土或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料，宜将取出的全部材料烘干，且不少于2000g，称其质量(md)，准确至1g。 d

注:当为沥青表面转入式结构类材料时，则省去测定含水量步骤。

(6)将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂到要求质量m)，使灌1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(m4)，准确至1g。

(7)如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省去(2)和(3)的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上，中间不需要放基板。打开筒的开关，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，并称量剩余砂的质量(m′4)，准确至1g。

(8)仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡再用。

4 计算

4.1 按式(3)或(4)计算填满试坑所用的砂的质量mb(g): 灌砂时，试坑上放有基板时:

mb=m1-m4-(m5 -m6) (3)

灌砂时，试坑上不放基板时:

mb=m1-m′4-m2 (4)

式中: mb ——填满试坑的砂的质量(g);

m1 ——灌砂前灌砂筒内砂的质量(g); m2 ——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g); m4、m′4 ——灌砂后，灌砂筒内剩余的质量(g);

(m5 -m6) ——灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的合计质量(g); 4.2 按式(5)计算试杭材料的湿密度ρw(g/㎝3):

ρw=mw/mb ×ρs (5)

式中: mw——试坑中取出的全部材料的质量(g)

ρs——量砂的松方密度(g/cm3)

4.3 按式(6)计算试杭材料的干密度ρd(g/㎝3):

ρd=ρw/(1+0.01ω) (6)

式中:ω——试坑材料的含水量(%)。

4.4 当为水泥、石灰、粉煤等无机结合料稳定土的场合，可按式(7)计算干密度(g/cm):

ρd=md/mb×ρs (7)

式中:md——试坑中取出的稳定土的烘干质量(g)。 4.5 按式(8)计算施工压实度:

K=ρd/ρc×100 (8)

式中: K——测试地点的施工压实度(%);

ρd——试样的干密度(g/㎝3);

ρc——由击实试验得到的试样的最大干密度(g/㎝3)。

注:当试坑材料组成与击实试验的材料有较大差异时，可以试坑材料作标准击实，求取实的最大干密度。 5 报告

各种材料的干密度均应准确至0.01g/㎝3

环刀法测定压实度作业指导书

1目的及适用范围

1.1本方法在施工现场用环刀法测定坝基的密度及压实度。

1.2本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度，且宜用于施工过程中的压实度试验。 2仪器与设备

（1）人工取土器，包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。环刀内径6～8cm，高2～3cm，壁厚1.5～2mm。

（2）电动取土器：由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。

（3）天平：感量0.1g（用于取芯头内径小于 70mm样品的称量），或1.0g（用于取芯头内径100㎜样品的质量）

（4）其它；镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。 3方法与步骤

3.1按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度及最佳含水量。

3.2用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤： （1）擦净环刀，称取环刀质量m2，准确至0.1g。

（2）在试验地点，将面积约30cm×30cm的地面清扫干净，并将压实层铲去表面浮动及不平整的部分，达一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度但不得将下层扰动。

（3）将定向筒钉固定于铲平的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。

（4）将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。

（5）去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀及试样挖出。

（6）轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。

（7）擦净环刀外壁，用天平称取出环刀及试样合计质量m1，准确至0.1g。 （8）自环刀中取出试样，取具有代表性的试样，测定其含水量ω。 3.3用人工取土器测定砂性土或沙层密度的步骤：

（1）如为湿润的砂土，试验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平的地面上，细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱，将环刀刃口向下，平置于砂土柱上，用两手平稳地将环刀垂直压下，直至砂土柱突出环刀上端约 2cm 时为止。

（2）削掉环刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。

（3）在环刀口上盖一块平滑的木板，一手按住木板，另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断，然后将装满试样的环刀反转过来，削去环刀刃口上的多余砂土，并用直尺刮平。

（4）擦净环外壁，称环刀与试样合计质量m1，准确至 0.1g 。 （5）自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量ω。

（6）干燥的砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。 3.4 用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤：

（1） 装上所需规格的取芯头。在施工现场取芯前，选择一块平整的路段，将四只行走轮打起，四根定位销钉采用人工加压的方法，压入路基土层中。松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。

（2）将电瓶与调速器接通，调速的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。根据土层含水量调节转速，操作升降手柄，上提取芯机构，停机，移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因此，将取芯筒套在切削好的土芯立柱上，摇动即可取出样品。

（3）取出样品，立即按取芯套长度用修土刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其它试验项目，装入铅盒，迸试验室备用。

（4）用天平称量土芯带套筒质量m 1 ，从土芯中心部分取试样测定含水量ω。

3.5 本试验须进行两次平行测定，其平行差值不得大于0.03g /cm 3 。求其算术平均值。

4 计算

4.1按式(1)、(2)计算试样的湿度及干密度：

ρ=4×（m1-m2）/πd2h （1）

ρd=ρ/(1+0.01ω) （2）

式中： ρ ——试样的湿密度（ g/cm 3 ） ； ρd ——试样的干密度（ g/cm 3 ）；

m1 ——环刀或取芯套筒与试样合计质量（ g ）；

m2——环刀或取芯套筒质量（ g ）； d ——环刀或取芯套筒直径（ cm ）； h ——环刀或取芯套筒高度（ cm ）； ω——试样的含水量（ % ）。

4.2按式3计算施工压实度：

K=ρd/ρc×100 （3）

式中： K ——测试地点的施工压实度（ % ）：

ρd ——试样的干密度（ g/cm 3 ）；

ρc ——由击实试验得到的试样的最大干密度（ g/cm 3 ）。

5报告

试验应报告土的鉴别分类、含水率、湿密度、干密度、最大密度、压实度

等。

压实度评定

1 路基和路面基层、底基层的压实度是以重型击实试验法为准。沥青层压实度应以《公路沥青路面施工技术规范》（JTG D30）的规定为准。对于干旱、潮湿地区或过湿土，可以现行《公路路基设计规范》（JTG D30）、《公路路基施工技术规范》（JTG F10）规定的压实度标准进行评定。

2 标准密度应做平行试验，求其平均值作为现场检验的标准值。对于均匀性差的路基土质和路面结构层材料，应根据实际情况增补标准密度实验，求得相应的标准值。

3 路基、路面压实度应以1~3km长的路段为检验评定单元，按本标准各有关 章节要求的检测频率进行现场压实度抽样检查，求算每一测点的压实度Ki。细粒土现场压实度检查可采用灌砂法或环刀法；粗粒土及路面结构层压实度检查可采用灌砂法、水袋法或钻孔取样蜡封法。应用核子密度仪时，应经对比试验检验，确认其可靠性。

检验评定段的压实度代表值K（算术平均值的下置信界限)为：

K=k-taS/√n≥K0

式中：k——检险评定段内各测点压实度的平均值;

ta——t分布表中随测点数和保证率(或置信度a)面变的系数；采用的保证率，高速公路、一级公路: 基层、底基层为99%，路基、路面 面为95%;其他公路:基层、底基层为95%，路基、路面面层为90%; S——检测值的标准差; n——检测点数;

K0 ——压实度标准值。 路基、基层和底基层: K≥K0,且单点压实度Ki全部大于或等于规定值减2个百分点时，评定路段的压实度合格率为100%；当K≥K0,且单点压实度Ki全部大于或等于规定极值时，按规定至不低于规定值减2个百分点的测点数计算合格率。 K＜K0,或某单点压实度K小于规定极值时，该评定路段压实度为不合格，相应分项工程评为不合格.

路基施工段落短时，分层压实度应全部符合要求，且样本数不少于6个， 沥青面层:当K≥K0,且全部测点大于成等于规定值减1个百分点时，评定路段的压实度台格率为100%；当K>K0时，按测定值不低于规定值减1个百分点的测点数计算合格率。

当K＜K0时，评定路段的压实度应为不合格，相应分项工程评为不合格。

表 ta/√n值

保证率 n 99% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22.501 4.021 2.270 1.676 1.374 1.188 1.060 0.966 0.2 0.833 0.785 0.744 0.708 0.678 0.651 0.626 0.605 0.586 0.568 95% 4.465 1.686 1.177 0.953 0.823 0.734 0.670 0.620 0.580 0.6 0.518 0.494 0.473 0.455 0.438 0.423 0.410 0.398 0.387 90% 2.176 1.0 0.819 0.686 0.603 0.4 0.500 0.466 0.437 0.414 0.393 0.376 0.361 0.347 0.355 0.324 0.314 0.305 0.297 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 40 50 60 70 80 90 100 n 99% 0.552 0.537 0.523 0.510 0.498 0.487 0.477 0.467 0.458 0.449 0.383 0.340 0.308 0.285 0.266 0.249 0.236 2.3265/ √n 95% 0.376 0.367 0.358 0.350 0.342 0.335 0.328 0.322 0.316 0.310 0.266 0.237 0.216 0.199 0.186 0.175 0.166 1.49/ √n 90% 0.2 0.2 0.282 0.275 0.269 0.2 0.258 0.253 0.248 0.244 0.239 0.206 0.184 0.167 0.155 0.145 0.136 1.2815/ √n 保证率 ＞100 路面结构层压实度检验标准 沥青砼面层和沥青碎（砾）石面层 稳定粒料基层 和底基层 基层 检查项目 高速公路 其他公路 一级公路 高速公路一级公路 其他公路 底基层 高速公路一级公路 其他公路 规定之或允许偏差 代表值 极值 ≥实验室标准密度的96%(*98%) ≥最大理论密度的92%（*94） ≥试验段密度的98%（*99%） 每200米测1点。核子（无核）密度仪每200米1处，每处5点 ≥98 ≥97 ≥96 ≥95 ≥94 ≥93 ≥92 ≥91 检查方法和频率 每200米测2点