工地密度水取代法(充水法)試驗應用於大粒徑土石料填方檢驗
□蔡宗翰/經濟部水利署水利規劃試驗所


一、前言

        一般而言,常見路堤填築之材料小於3in(75mm)以下,通常以工地密度(砂錐法)搭配夯實試驗求取夯實度;或工地密度搭配最大及最小指標密度試驗求取相對密度值而判定其合格與否標準。惟水利工程因需滿足經濟、環保或特殊規範要求,多半採用現地土石料(主要為3”以上之石料)進行填築施工,如河川海岸堤防工程、攔河堰施工或水庫的殼層或拋石保護層填築,因此,針對這類大粒徑土石料填築密度檢驗國內無制定標準規範依循,主要為依據美國材料試驗協會ASTM D5030或墾務局USBR 7221之水取代法(簡稱充水法) 測定工地密度。

、試驗要求及方法

      大粒徑土石料填方,因受限於最大及最小指標密度試驗(相對密度)最大粒徑尺寸3”要求而無法適用,為達到品質控制要求,需進行現場「輾壓試驗」,施作程序為基礎層整平與壓實、密度試驗位置預作標記、材料進場或堆置、散鋪材料、灑水車撒水、輾壓機輾壓同時控制輾壓速度及次數,利用符合合理效益的施工方法和技術控制參數(合適施工機械、散鋪厚度、輾壓次數及速度),將碾壓能量持續增加而密度值增量有限時,即求得控制基準密度值。
     工地密度水取代法(充水法)試驗通常用於最大粒徑5”以下材料(一般填方工程檢驗),但如有更大材料需求,本方法亦適用,但有其試驗儀具及最小試驗孔體積要求,如表1建議。
        
表1 底盤選擇與最小試驗洞體積選擇(建議)


         現場試驗使用儀器有金屬圓框、塑膠布、水面水平參考標誌設備、標準篩、磅秤、溫度計、適合之大型挖掘工具、適當之乾燥容器、水桶或水車等(如照片1),試驗方法如下:  
(一)試驗孔選擇及平穩置放底盤圓框。照片1 充水法試驗各項儀器設備
(二)塑膠布(plastic liner)伏貼放置在平鈑上(避免產生過度的皺褶)。
(三)朝塑膠布櫬墊加入預先準備的水至平鈑以上適當高度,紀錄平鈑充水位置、重量,以測定平鈑水重,如照片2。
(四)移去塑膠布上之水、塑膠布及底盤圓框。
(五)挖取底盤圓框內之材料(避免擾動洞壁旁之材料)及將挖掘料裝桶秤重取回試驗室求取含水量,如照片3及照片4。
(六)若遇過大粒徑部份取樣或粗料修正則進行現場篩分析(粘著粒料土壤應去除)。
(七)重新鋪塑膠布與充水至試驗孔直到達到原紀錄的水位高,再紀錄剩餘水量重,如照片3。
(八)量測孔內之水溫(修正用)並紀錄。
(九)計算公式如下:……更多文章內容,請參閱-現代營建雜誌 474期;P60~P62。