基于移动数据终端的施工质量检测技术优化方案

从1862年美国研制出世界上第一台以蒸汽机为动力的自行式光轮压路机到今天,压实机械已经有了长足的发展。对压实结果的现场测试,经过几十年的研究,发明了许多测定路基压实度的方法。目前现场测定土壤的密实度普遍采用传统的方法。这些方法是灌砂法、环刀法、水袋法、核子密实度法等。

1.灌砂法

灌砂法就是用均匀颗粒或单一粒径的砂,由一定高度下落到一规定容积的筒或洞内,根据其单位质量不变的原理,来测量试洞的容积。用试洞的容积代表洞中取出材料的体积。采用灌砂法测量土的密实度,首先在拟测量密度的地点挖凿一个圆形试洞,洞身通常应等于黏压层的厚度。在挖洞过程中,应使洞壁尽可能垂直,避免洞径上大下小。仔细收集洞中挖出的全部土或材料,勿使之丢失,并采取措施保护其含水量不受损失。及时称取洞中挖出的全部土或材料的质量,并取部分有代表性的样品作含水量试验。剩下的重要一步是量测试洞的容积。

密实度的具体算式为

式中 ρw——土的湿密度,g/cm3;

ρs——量砂的单位质量,g/cm3;

ρd——土的干密度,g/cm3;

Ms——填灌试洞所需的砂的质量,g;

Mw——填灌试洞所需的湿砂的质量,g。

灌砂法是当前国际上施工过程中最通用的方法,在很多国家的土工试验法和稳定土材料试验法中,都将灌砂法列为现场测定密度的主要方法。

此方法表面上看来颇为简单,但实际操作时常常掌握不好,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规程的每个细节,以提高试验精度。

2.环刀法

环刀法是我国最早应用于测定土的湿密度的一种方法。具体操作步骤如下。

(1)采用环刀法测试前先清除干净试验地点表面未压实土层,并将压实土层铲平一部分。

(2)利用齿钉将定向筒固定于铲平的地面上,顺次将环刀、环盖放入定向筒内。

(3)根据土质干湿和紧密程度的不同,可采用直接压入法、落锤打入法或手锤打入法将环刀压入或打入土中。(www.xing528.com)

(4)去掉锤和定向筒,用镐将环刀及土样挖出。

(5)轻取环刀上的环盖,用土刀削去环刀两端,放入与土及环刀等重的砝码,直接称出环刀与湿土重。

(6)擦净环刀外壁,在天平放码一端放入与环刀等重的砝码,直接称出环刀重。

(7)自环刀中取出具有代表性的试样,测定其含水量。

采用环刀法测定土壤压实度的具体算式为

式中 ρw——土壤湿密度,g/cm3;

ρd——土的干密度,g/cm3;

V——环刀体积,g/cm3。

本方法的优点是简单、快捷地得到路面的压实度,但需要细心熟练的手工操作,如挖坑、称重和测量含水量等,因此存在费时、费工和破坏性强等缺点,而且传统的方法仅能提供有限测试点上的数据,所以带有较大的随机性。同时,传统的方法也不能实时在线地获得压实度的信息,因而在压实不足时只能返工重压、在过压实时则造成能量的浪费。另外,传统方法的测试对象存在一定的局限性,如环刀法适于测定黏性土的密实度。

3.水袋法

先在拟测量密实度的位置挖掘一个圆形试洞,对洞深的要求以及对称量洞中挖出的土或材料和取样品测量含水量的要求,均与上述灌砂法相同。测量试洞的容积时,将水袋法中使用的薄橡皮袋放入试洞内,在规定压力下将水压入橡皮袋中,使橡皮袋扩张到与试洞底和壁相接触,根据所用水量确定试洞体积。

4.核子密实度法

核子密实度法是20世纪80年代由国外引进的一种高效、快捷的检测方法。它利用放射性射线穿过物质时要发生衰减,其衰减量的大小与物质的密度成正比,这样通过放射性射线的衰减量可以反推物质的密度,故又称为射线法。核子密实度法的优点是:测量速度快,需要的人员少,方便,操作人员不必费力挖坑取大块试样称重;无损,不破坏土的结构,一些无规律的测定值可立即发现并检验,可用于测量各种土(包括冻土)和路面材料的密度及其含水量。

随着传感器、物联网、云计算、大数据等迅速发展,传统碾压质量检测手段无法满足现代化施工需求,实时、远程质量控制技术得以发展。