路基路面工程实验指导书文档格式.docx
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容积（cm3）
2120
4600
流砂孔
10
15
金属标定罐
内径（mm）
外径（mm）
200
金属方盘基板
边长（mm）
350
400
深（mm）
40
50
中孔直径（mm）
注：
如集料的最大粒径超过40mm，则应相应地增大灌砂筒和标定罐的尺寸。
如集料的最大粒径超过60mm，灌砂筒和现场试洞的直径应为200mm。
（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铝盒存放，大筒挖出的试样可用300mm×
500mm×
40mm的搪瓷盘存放。
（6）天平或台称：
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及0.25～0.50mm清洁干燥的均匀砂，约2040kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够长的时间，使其与空气的湿度达到平衡。
（9）盛砂的容器：
塑料桶等。
（10）其他：
凿子、改锥、铁锤、长把勺、小簸箕、毛刷等。
2．试验方法与步骤
（1）标定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装砂高度与质量不变。
②将开关打开，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（可等于标定灌的容积），然后关上开关，称灌砂筒内剩余砂质量m5，准确至1g。
③不晃动储砂筒的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，对开关关上，并细心地取走灌砂筒。
④收集并称量留在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锥体的砂m2。
⑤重复上述测量三次，取其平均值。
（2）标定量砂的单位质量
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，直到砂不再下流时，将开关关闭。
取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量m3，准确至1g。
③按式
（1）计算填满标定罐所需砂的质量
：
（1）
式中：
——标定罐中砂的质量，g；
——装入灌砂筒内的砂的总质量，g；
——灌砂筒下部圆锥体内砂的质量，g；
——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）计算量砂的单位质量：
（2）
——量砂的单位质量，g/cm3；
——标定罐的体积，g/cm3。
（3）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。
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，应注意勿使凿出的材料丢失，并随时将凿出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定层厚度，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出有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量（
，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。
当为沥青表面处治或沥青贯入结构类材料时，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（储砂筒内放满砂质量m1），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。
小心取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m4，准确到1g。
⑦如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省去上述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。
直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，小心取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量
，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，使其与空气的温度达到平衡后再用。
3．计算
（1）按式（3）或（4）计算填满试坑所用的砂的质量
灌砂时，试坑上放有基板时：
（3）
灌砂时，试坑上不放基板时：
（4）
——填满试坑的砂的质量，g；
——灌砂前灌砂筒内砂的质量，g；
——灌砂筒下部圆锥内砂的质量，g；
——灌砂后，灌砂筒内剩余砂的质量，g；
——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。
（2）按下式计算试坑材料的湿密度
（5）
——试坑中取出的全部材料的质量，g；
——量砂的单位质量，g/cm3。
（3）按下式计算试坑材料的干密度
（6）
——试坑材料的含水量，%。
（4）水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土，可按下式计算干密度
（7）
——试坑中取出的稳定土的烘干质量，g。
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，求取实际的最大干密度。
4．试验中应注意的问题
灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。
此方法表面上看起来较为简单，但实际操作时常常不好掌握，并会引起较大误差；
又因为它是测定压实度的依据，故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节，因此应严格遵循试验的每个细节，以提高试验精度。
为使试验做得准确，应注意以下几个环节：
（1）量砂要规则。
量砂如果重复使用，一定要注意晾干，处理一致，否则影响量砂的松方密度。
（2）每换一次量砂，都必须测定松方密度，漏斗中砂的数量也应该每次重做。
因此量砂宜事先准备较多数量。
切勿到试验时临时找砂，又不作试验，仅使用以前的数据。
（3）地表面处理要平整，只要表面凸出一点（即使1mm），使整个表面高出一薄层，其体积也算到试坑中去了，会影响试验结果。
因此本方法一般宜采用放在基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂，按式（3）计算填坑的砂量，只有在非常光滑的情况下方可省去此操作步骤。
（4）在挖坑时试坑周壁应笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形，这样就会使检测密度偏大或偏小。
（5）灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者取到下一个碾压层中。
（二）环刀法
环刀法是测量现场密度的传统方法。
国内习惯采用的环刀容积通常为200cm3，环刀高度通常约5cm。
用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。
它不能代表整个碾压层的平均密度。
由于碾压土层的密度一般是从上到下减小的，若环刀取在碾压层的上部，则得到的数值往往偏大，若环刀取的是碾压层的底部，则所得的数值将明显偏小，就检查路基土和路面结构层的压实度而言，我们需要的是整个碾压层的平均压实度，而不是碾压层中某一部分的压实度，因此，在用环刀法测定土的密度时，应使所得密度能代表整个碾压层的平均密度。
然而，这在实际检测中是比较困难的，只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的砂，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。
另外，环刀法适用面较窄，对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。
（1）人工取土器或电动取土器：
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23cm，壁厚1.52mm。
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。
电动取土器主要技术参数为：
工作电压DC24V（36Ah）；
转速5070r/min，无级调整；
整机质量约35kg。
（2）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100mm样品的称量）。
（3）其他：
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。
（1）用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度
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，达到一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得扰动下层。
③将定向筒齿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。
（2）用人工取土器测定砂性土或砂层密度
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，用两手平衡地将环刀垂直压下，直到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在环刀上口盖一块平滑的木板，一手按住木板，另一只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转过来，削去环刀刃口上部的多余砂土，并用直尺刮平。
④擦净环刀外壁，称环刀与试样合计质量m1，精确至0.1g。
⑤自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。
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）用电动取土器测定无机结合料细粒土和硬塑土密度
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，调整器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，将取芯套筒套在切削好的上芯立柱上，摇动即可取出样品。
③取出样品，立即按取芯套筒长度用修土刀或钢丝锯修平两端，制成所需规格土芯，如拟进行其他试验项目，装入铝盒，送试验室备用。
④用天平称量土芯带套筒质m1，从土芯中心部分取试样测定含水量。
按下式分别计算试样的湿密度
及干密度
（8）
（9）
——试样的湿密度，g/cm3；
——试样的干密度，g/cm3；
——环刀或取芯套筒与试样合计质量，g；
——环刀或取芯套筒质量，g；
——环刀或取芯套筒直径，cm；
——环刀或取芯套筒高度，cm；
——试样的含水量，%。
二、回弹弯沉测试方法
国内外普遍采用回弹弯沉值来表征路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。
通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。
在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。
回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，不仅用于新建路面结构的设计（设计弯沉值）和施工控制与验收（竣工验收弯沉值），也用于旧路补强设计。
1．弯沉
弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。
2．设计弯沉值
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
3．竣工验收弯沉值
竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。
当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；
当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，主要有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。
这些在我国均有引进，现将几种方法各自的特点作简单比较，见表2。
几种弯沉测试方法比较表2
方法
特点
贝克曼梁法
传统方法，速度慢，静态测试，比较成熟，目前属于标准方法
自动弯沉仪法
利用贝克曼梁原理快速连续，属于静态测试范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼梁进行标定换算
落锤式弯沉仪法
利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹模量，快速连续，使用时应用贝克曼梁法进行标定换算
1．试验目的和适用范围
（1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。
（2）本方法测定的路基、沥青路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。
（3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。
（4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20±
2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。
2．仪具与材料
（1）测试车：
双轴、后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表3的要求。
测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；
其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。
测定弯沉用的标准轴参数表3
标准轴载等级
BZZ-100
BZZ-60
后轴标准轴载P（kN）
100±
1
60±
一侧双轮荷载（kN）
50±
0.5
30±
轮胎充气压力（MPa）
0.70±
0.05
0.50±
单轮传压面当量圆直径（cm）
21.30±
19.50±
轮隙宽度
应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求
（2）路面弯沉仪：
由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:
1。
弯沉仪长度有两种：
一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；
另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。
当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。
弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。
（3）接触式路面温度计：
端部为平头，分度不大于1℃。
（4）其它：
皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。
3．试验方法与步骤
1）试验前准备工作
（1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。
（2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。
（3）测定轮胎接地面积；
在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积，精确至0.1cm2。
（4）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
（5）当在沥青路面上测定时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度（一天中气温不断变化，应随时测定），并通过气象台了解前5d的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。
（6）记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。
2）测试步骤
（1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。
测点应在路面行车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。
（2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3～5cm处的位置上。
（3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3～5cm处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。
弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。
（4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。
当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。
汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。
待表针回转稳定后读取终读数L2。
汽车前进的速度宜为5km/h左右。
4．弯沉仪的支点变形修正
（1）当采用长度为3.6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检验支点有无变形。
此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。
当汽车开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检验用弯沉仪百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。
当在同一结构层上测定时，可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值，支点变形修正的原理如图2所示。
图2弯沉仪支点变形修正原理
（2）当采用长5.4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。
5．结果计算及温度修正
1）测点的回弹弯沉值按下式计算：
（10）
——在路面温度为T时的回弹值，0.01mm；
——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数即初读数，0.01mm；
——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最大读数即终读数，0.01mm。
2）进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹沉值按下式计算：
（11）
——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最大读数即终读数，0.01mm；
——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01mm；
——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01mm。
此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形，但百分表架处路面已无变形的情况。
3）沥青面导层厚度大于5cm且路面温度超过（20±
2）℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正，温度修正有两种方法。
（1）查图法
①测定时的沥青层平均温度按下式计算：
（12）
——测定时沥青层平均温度，℃；
——根据
由图3决定的路表下25mm处的温度，℃；
由图3决定的沥青层中间深度的温度，℃；
由图3决定的沥青层底面处的温度，℃。
线上的数字表示路表下的不同深度（mm）。
图3沥青层平均温度的决定
图3中
为测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和，日平均气温为日最高气温与最低气温的平均值。
②不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K，根据沥青平均温度T及沥青层厚度，分别由图4及图5求取。
③沥青路面回弹弯沉按下式计算：
（13）
K——温度修正系数；
L20——换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值，0.01mm；
LT——测定时沥青面层内平均温度为T时的回弹弯沉值，0.01mm。
图4路面弯沉温度修正系数曲线（适用于粒料基层及沥青稳定基层）
图5路面弯沉温度修正系数曲线（适用于无机结合料稳定的半刚性基层）
（2）经验计算法
①测定时的沥青面层平均温度T按下式计算：
（14）
T——测定时沥青面层平均温度，℃；
a——系数，a=－2.65+0.52h；
b——系数，b=0.62－0.008h；
T0——测定时路表温度与前五小时平均气温之和，℃；
h——沥青面层厚度，cm。
②沥青路面弯沉的温度修正系数K按下式计算：
当T≥20℃时：
（15）
当T＜20℃时：
（16）
③沥青路面回弹弯沉按式（13）计算。
6．结果评定
（1）按下式计算每一个评定路段的代表弯沉。
（17）
——一个评定路段的代表弯沉，0.01mm；
——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值，0.01mm；
S——一个评定路段内经各项作正后的全部测点弯沉的标准差，0.01mm；
保证率系数Za的取法表4
层位
Za
高速公路、一级公路
二、三级公路
沥青面层
1.645
1.5
路基
2.0
——与保证率有关的系数，当设计弯沉值按《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-94确定时
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