灌砂法

前言

灌砂法是施工过程中最常用的土工试验方法之一。很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。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，笔者就长期从事试验工作的经验并结合了现行的规程分析了灌砂法试验中常见的问题，同时提出相应的解决方法。

2原理

灌砂法试验适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土。即利用均匀颗粒的砂，由一定高度下落到一定容积的筒或洞内，按其密度不变的原理测定试洞的容积，从而求得该试样的密度。

3仪器的选择

目前，公路工程密度试验中最常见的两种灌砂筒是Φ100和Φ150。在测定细粒土密度时，可采用Φ100小型灌砂筒，要求试样的最大粒径不得超过15mm，测定密度层的厚度为150～200mm。如粒径超过15mm，为保证测定结果的稳定并具有代表性，则应相应增大灌砂筒和标定罐的尺寸。对粒径40～60mm的粗粒土，灌砂筒和现场试洞的直径则应改为150～200mm。

4灌砂试验存在的问题

4．1量砂的规格不当量砂规格和密度直接影响灌砂法试验的结果。砂的颗粒组成对试验的重现性也有影响，用不同粒径砂标定砂的密度时，其重现性如表1所示，用不同粒径砂标定时的重现性表1砂

的粒径(mm)标定砂的密度，与平均值的最大偏差(%)0.60～1.200.30.30～0.600.10.15～0.300.2小于0.150.2

4．2仪器标定不当

4．2．1标定灌砂量把握不准灌砂法试验的特点就是装砂的次数较多，在标定过程中，第一次装砂就是将砂装在灌砂筒内，并要求筒中的砂距筒顶不超过15mm，而装砂的随意性会导致装砂过多或过少，过多，装满会流漏；过少，又会导致灌砂入试洞时，标定灌砂筒的下部圆锥体不能填满，使试验结果不准。

4．2．2灌砂筒下部圆锥体的量砂质量标定不准规程中要求：将内装量砂ml的灌砂筒放在标定罐上；打开开关，让砂流出，直到灌砂筒内砂不再下流时，关闭开关；称量灌砂筒中剩余砂的质量m5；再将灌砂筒放在一玻璃板上，打开开关，让砂流出。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。而在操作过程中，很多试验员为了省事，量砂未入标定罐就直接在玻璃板上标定灌砂筒下部圆锥体m2，结果使m2值偏大。

4．2．3确定标定罐的容积不当规程中要求：先称罐的质量m7；向罐中注水，将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水，直至水面接触直尺。移去直尺，记罐和水的总质量m8；计算罐的容积V=m8-m7。同样在操作过程中，未用直尺衡量是否加满水，往往目测加满而导致V偏大。

4．3现场测试选点不当检测点的位臵很重要。由于工程结构的特殊性，一般而言路基中间部位的压实度较高而两侧接近路缘处压实度

较低。而在选点过程中，有些试验员为了达标，一味往压实度高的点上检测，且选择测点后，也不用毛刷清扫表面，基板放臵不稳。

4．4现场基板与粗糙表面间的量砂质量确定不准在现场测试时，常会碰到不平坦的表面，如表面的粗糙度较大，则应先确定基板与粗糙表面间的量砂质量。规程要求用内装m5（m5指的是砂流完罐后剩余的砂和灌砂筒的质量）的灌砂筒去确定基板粗糙表面间的量砂质量，而在操作过程中有些试验员用的是内装m1（m1指的是砂未流入罐前的砂和灌砂筒的质量）的灌砂筒确定。由于后者砂面较高，冲力大，造成流出的砂密度也较大，故标定的基板与粗糙表面间的量砂质量m＇也偏大。

4．5挖试洞不当开挖试洞时，洞挖的大小不一，与标定罐大小不一致，或挖成上大下小或上小下大，由于土层密度是随着深度增大而减小，导致最后得到土的密度偏大或偏小；挖洞的深度不够，会导致得出的土的密度偏大，挖出的土不能及时装入袋，含水量损失，会使测出的含水量偏小，影响结果。

5灌砂试验的对策

5．1量砂要规则从表1中资料可以看出，使用粒径0.30～0.60mm 砂的重现性最好。为此，“规程”要求量砂粒径为0.25～0.50mm，应先烘干，并放臵足够时间，使其与空气的湿度达到平衡，清洁、干燥、均匀。对这种规格的砂经试验证明密度变异性小，故野外试验必须采用这种规格的砂作为量砂。由于这种砂较细，易吸湿受潮，使密度发生变化，故“规程”要求放臵足够时间，使达到与空气湿度平衡，密

度也趋于稳定。因此，在试验中，当空气湿度有变化时，应注意及时标定量砂的密度。试验过程中一定不要摇、振动装砂的灌砂筒或标定罐，影响砂的密度。

5．2仪器标定要重视在灌砂试验过程中，仪器标定工作是一项非常重要的工作，应引起重视。它主要标定两项工作：一是标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量；二是标定量砂的密度。而这两项工作的准确性直接影响现场测点的密度。称量灌砂入标定罐前筒同砂的质量应严格按照规程要求，即筒中的砂距筒顶不超过15mm；标定灌砂筒下部圆锥体的量砂质量步骤也应符合规程要求，不能偷工减料；标定罐的容积时建议不用直尺而改用玻璃板，通过放在罐上的玻璃板看气泡来判断是否加满水较合适。

5．3现场测试选点要有代表性在选择测点上，应讲究随机性，尽量反映所测路段的实际情况。选择一个40cm×40cm的平坦表面作测点，并用毛刷将其清扫干净。

5．4现场表面处理要得当挖洞前现场表面要平整，只要表面凸出一点（即使1mm），使整个表面高出一薄层，其体积也算到试洞中去了，会影响试验结果。因此，宜放上基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂，并按规程合理去确定。只有在非常光滑的情况下方可省去此操作步骤。

5．5挖洞要标准现场挖洞时，先中间后边缘，避免试洞的上边缘易受挤压密；试洞周壁要笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形。

6结束语

灌砂法试验作为一种操作简单、使用方便的试验方法已在土工试验领域中广泛应用。该方法操作并不复杂，关键是操作人员要懂得该试验的基本原理，了解各步骤的要领及其必要性，注意操作的规范化，制度化，在工程实践中不断地提高和完善自己的试验水平。