淺談公路路基壓實(shí)度及其控制

覃經(jīng)勇　章全華

摘要：文章針對(duì)公路路基工程質(zhì)量的重要性，研究了公路路基壓實(shí)度的影響因素，結(jié)合施工情況，總結(jié)出在路基壓實(shí)中針對(duì)各因素應(yīng)注意的問題，從而確保路基壓實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)為以后路基壓實(shí)施工提供了參考。

關(guān)鍵詞：公路路基；壓實(shí)度；壓實(shí)效果

中圖分類號(hào)：U473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）05-0182-02

公路路基是路面的基礎(chǔ)，承受著巖土自重和路面?zhèn)鬟f下來的行車荷載，且屬于一種線型結(jié)構(gòu)物，具有距離長、與大自然接觸面廣等特點(diǎn)。路基施工的質(zhì)量如何，是否穩(wěn)定，直接影響到路面的工程質(zhì)量，最終影響整個(gè)公路的使用效能，為使路基達(dá)到足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在不可改變的自然條件下，就必須在路基填料的選擇和壓實(shí)度控制方面下工夫。對(duì)于土質(zhì)填方路基，影響壓實(shí)效果的因素主要有土質(zhì)和濕度（即含水量），壓實(shí)功能（如機(jī)械性能，壓實(shí)時(shí)間及速度，土層厚度）及壓實(shí)時(shí)外界自然和人為的其他因素等。

一、壓實(shí)度的影響因素

（一）含水量

含水量對(duì)壓實(shí)度的影響在壓實(shí)過程中與各種材料的含水量對(duì)所能達(dá)到的密實(shí)度有著直接影響，土的含水量過大則降低其現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)的干密度。在實(shí)際施工中必須控制土的含水量達(dá)到或接近土的最佳含水量的±2%之內(nèi)才能達(dá)到較高的壓實(shí)度。各種不同土的最佳含水量和最大干密度也是不相同的。在實(shí)際工作中重要的一點(diǎn)是室內(nèi)所得最佳含水量一般與現(xiàn)場(chǎng)所用的壓路機(jī)對(duì)應(yīng)的最佳含水量不相適應(yīng)，但是一般情況下兩者不會(huì)有太大的差別。細(xì)顆粒土以及天然砂礫土、紅土砂礫、級(jí)配碎石、級(jí)配礫石、石灰穩(wěn)定土等多種路面材料，都是在一定的含水量下才能壓到最大干密度。在施工現(xiàn)場(chǎng)，用某種壓路機(jī)碾壓含水量過小的土或級(jí)配集料，要達(dá)到高的壓實(shí)度是很困難的，如土的最佳含水量超過最佳值過多，要達(dá)到較大的壓實(shí)度，同樣是困難的，因此在干旱和潮濕地區(qū)，實(shí)際施工中往往不得不降低對(duì)壓實(shí)度的要求。對(duì)含水量過大的土、砂礫土、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土等路面材料進(jìn)行碾壓時(shí)，便常會(huì)發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象而不能壓實(shí)。填料含水量則由于取土場(chǎng)土石類型、氣候、氣象等因素影響變化較大，施工中極難控制，因此，含水量是造成路基壓實(shí)度難以達(dá)標(biāo)的主要因素。

（二）碾壓厚度及碾壓遍數(shù)

壓實(shí)厚度對(duì)壓實(shí)效果具有明顯影響。相同壓實(shí)條件下（土質(zhì)、濕度與功能不變），由實(shí)測(cè)土層不同深度的密實(shí)度或壓實(shí)度得知，密實(shí)度隨深度呈遞減，表層5cm最高。不同壓實(shí)工具的有效壓實(shí)深度有所差異，根據(jù)壓實(shí)工具類型、土質(zhì)及土基壓實(shí)的基本要求，路基分層壓實(shí)的厚度有具體規(guī)定數(shù)值。通過大量的實(shí)踐證明，碾壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸?，碾壓層過厚，非但下層的壓實(shí)度達(dá)不到要求，而且碾壓層上層的壓實(shí)度也要受到不利的影響。同時(shí)，碾壓的厚度隨所用的壓路機(jī)的類型而變。壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果的影響，是除含水量以外的另一重要因素。壓實(shí)功能與壓實(shí)效果曲線表明：同一種土的最佳含水量隨功能的增大而減小，最大干容重則隨功能的增大而提高；在相同含水量的條件下，功能越高，土基密實(shí)度越高。據(jù)此規(guī)律，工程實(shí)踐中可以增加壓實(shí)功能，以提高路基強(qiáng)度或降低最佳含水量。但必須指出，用增加壓實(shí)功能的辦法提高土基強(qiáng)度的效果有一定限度，功能增加到一定限度以上，效果提高愈為緩慢。

（三）碾壓方式

路基的施工技術(shù)規(guī)范都要求碾壓時(shí)必須“先輕后重，先慢后快，先邊緣后中間”，這是碾壓時(shí)的總原則。這種合適的碾壓方式既有利于提高壓實(shí)度，又有利于提高平整度。但是，這種方式不是萬能的，遇到特殊情況，碾壓方式要隨之改變。如碾壓碎石穩(wěn)定土?xí)r，由于土基中含有一定的碎石，采用高頻低輻，緊跟慢壓就比較好。碾壓過后不但密實(shí)而且平整，在有超高路段時(shí)，則宜先低后高。壓實(shí)是路基施工的最后工序，是保證路基質(zhì)量使其物理力學(xué)性質(zhì)和功能特性符合設(shè)計(jì)要求的重要環(huán)節(jié)。而影響路基壓實(shí)質(zhì)量的因素來自各個(gè)方面，既有自然因素，又有人為因素，為此要求我們?cè)谑┕ぶ袊?yán)格控制碾壓施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證路基壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（四）碾壓速度

在公路施工中，不管使用哪種形式或質(zhì)量的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，其碾壓速度對(duì)路基土所能達(dá)到的密度有明顯的影響。碾壓速度低時(shí)，單位面積材料的碾壓時(shí)間比速度高時(shí)要多，因而作用在被壓材料上的能量也大。實(shí)際上，傳遞到被壓材料層內(nèi)的能量與碾壓速度成反比。假定使碾壓材料層達(dá)到規(guī)定密實(shí)度所需的壓實(shí)能量不變，則碾壓速度加倍時(shí)，碾壓次數(shù)相應(yīng)加倍，并且碾壓速度過快容易導(dǎo)致路面不平整。

（五）壓實(shí)機(jī)械

所用機(jī)械對(duì)一定含水量下路基土的路面材料的壓實(shí)狀態(tài)有很大影響，使用輕型壓路機(jī)只能得到較小的密實(shí)度，振動(dòng)壓路機(jī)比同重量的普通光輪壓路機(jī)的壓實(shí)效果要好得多，不但密實(shí)度大，而且有效的壓實(shí)密度也大。采用光面壓路機(jī)碾壓時(shí)，由于碾輪與土或路面結(jié)構(gòu)層材料的接觸面積大，單位壓力較小且壓實(shí)工作多，由層的表面向下，上層密實(shí)度大于下層，因此光面壓路機(jī)的壓實(shí)厚度較小，用光面壓路機(jī)碾壓厚度的填土及路面結(jié)構(gòu)層，既可得到密度結(jié)果，又可以得到平整的表面。輕型和中型光面壓路機(jī)可以用作預(yù)壓，普通中型光面壓路機(jī)更適用于低黏性土和非黏性土，重型光面壓路機(jī)可以成功地壓實(shí)黏性土。對(duì)于無黏性的砂，不宜用重型光面壓路機(jī)碾壓。但是壓實(shí)機(jī)械對(duì)土施加的外力應(yīng)有所控制。若施加壓力過大，就會(huì)造成壓實(shí)過度，浪費(fèi)人力物力，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)路基有害。施加外力的一般原則是：壓路機(jī)碾壓時(shí)的單位壓力，不應(yīng)超過土的強(qiáng)度極限。

（六）集料級(jí)配

集料的級(jí)配對(duì)碾壓所能達(dá)到的密實(shí)度有明顯影響。實(shí)踐證明，均勻顆粒的砂，單一尺寸的礫石、碎石都難于碾壓密實(shí)。在級(jí)配集料基層或底基層施工中，使所用的集料的級(jí)配與室內(nèi)試驗(yàn)確定標(biāo)準(zhǔn)干容重時(shí)所用的集料級(jí)配相同是很重要的。在集料發(fā)生離析的情況下，添加所缺的料并進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌韬褪潜匾?。施工中，只有?yán)格控制級(jí)配，才能確保達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)狀態(tài)。

二、路基壓實(shí)度的控制措施

（一）試驗(yàn)路段

鋪筑試驗(yàn)路段的目的是了解填土本身的力學(xué)特性和壓實(shí)性能、壓實(shí)工藝、土方機(jī)械的合理配備，確定不同土質(zhì)的填土厚度、壓實(shí)機(jī)械的相互配合效果以及達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)遍數(shù)，總結(jié)壓實(shí)規(guī)律，指導(dǎo)路基施工的全過程。通過作試驗(yàn)路段獲得不同土質(zhì)、不同填土厚度、不同的壓實(shí)機(jī)具在最佳含水量的情況下，達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的碾壓遍數(shù)。

（二）填土厚度的控制

壓實(shí)厚度對(duì)壓實(shí)效果具有明顯的影響，相同壓實(shí)條件下（土質(zhì)、濕度與功能不變）實(shí)測(cè)土層不同深度的密實(shí)度（壓實(shí)度），密實(shí)度隨著深度逐漸減小。如果填土厚度過大，超過壓實(shí)機(jī)具影響范圍，土體的密實(shí)度就達(dá)不到要求。所以，填方作業(yè)應(yīng)分層平行攤鋪，每層松鋪厚度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)路段確定的填土厚度、松鋪系數(shù)、并且按施工規(guī)范規(guī)定最大松鋪厚度不應(yīng)超過30cm，填筑至路床頂面最后一層的最小厚度，不應(yīng)小于8cm原則，計(jì)算出單位面積的用土量，用灰線標(biāo)出方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)內(nèi)鋪筑固定的土方量，現(xiàn)場(chǎng)由專人負(fù)責(zé)指揮。每排填土分布相互錯(cuò)開，以便于平整。在碾壓前由現(xiàn)場(chǎng)施工管理技術(shù)人員會(huì)同現(xiàn)場(chǎng)旁站監(jiān)理檢查松鋪厚度，符合要求方可碾壓。為了解決每車運(yùn)輸土體的體積一致性，車輛應(yīng)采用同噸位的車輛，且在取土場(chǎng)裝車時(shí)采用推土機(jī)配合挖掘機(jī)或裝載機(jī)由操作手嚴(yán)格控制每車的斗數(shù)，盡可能做到每車運(yùn)輸土體積一致。

（三）含水量的控制

根據(jù)路基壓實(shí)機(jī)理，土的最大干容重隨著含水量的變化而變化。含水量過小，土顆粒間的摩阻力增大，在相同壓實(shí)機(jī)具作用下不易將相鄰?fù)令w粒擠緊，孔隙增大，達(dá)不到密實(shí)的目的。含水量過大，土顆粒間孔隙被水占據(jù)，而水一般不為外力所壓縮，在碾壓過程中土體產(chǎn)生流動(dòng)，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，同樣達(dá)不到壓實(shí)的目的。只有在施工過程中嚴(yán)格控制在最佳含水量狀態(tài)下，進(jìn)行碾壓才能達(dá)到土層最大的壓實(shí)度。所以，在分段分層填土?xí)r，采用同一土場(chǎng)的土源，并且盡可能地在短時(shí)間內(nèi)集中填土，這樣就能夠使一個(gè)工作段的填土的含水量基本一致。在碾壓前取樣測(cè)定填土的含水量，達(dá)到或接近最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓。含水量過小或過大，承包人應(yīng)調(diào)整攤鋪材料的含水量。含水量的調(diào)整，應(yīng)根據(jù)需要將水加入土中并充分拌均，或用旋耕機(jī)翻曬風(fēng)干到適合的含水量。

（四）碾壓程序的控制

壓實(shí)機(jī)具的選擇，以及合理的操作，是影響路基壓實(shí)效果的另一個(gè)綜合因素。壓實(shí)機(jī)具的選擇應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、場(chǎng)地大小，填料種類、氣候條件、壓實(shí)機(jī)械等，通過試驗(yàn)路段解決壓實(shí)機(jī)具的配備問題，一個(gè)工作段應(yīng)配備推土機(jī)、平地機(jī)、旋耕機(jī)、18t振動(dòng)壓路機(jī)、灑水汽車各一臺(tái)，在上述壓實(shí)機(jī)具、土層厚度、碾壓遍數(shù)已選定的條件下，壓實(shí)操作必須遵循“第一遍應(yīng)不振動(dòng)靜壓，然后先慢后快，由弱振至強(qiáng)振，先邊后中，相鄰兩次的輪道重合輪寬的三分之一”的原則。以第2合同段為例，路基處于90區(qū)（路槽底1.5m以下壓實(shí)度要求90%），壓實(shí)厚度30cm，先用18t振動(dòng)壓路機(jī)靜壓一遍穩(wěn)壓，然后用18t壓路機(jī)開中、強(qiáng)振碾壓各一遍，即可達(dá)到要求的壓實(shí)度。碾壓前應(yīng)對(duì)填土層的松鋪厚度、平整度、含水量和橫坡度進(jìn)行再次檢查，符合要求后方可進(jìn)行碾壓，碾壓應(yīng)達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。為了保證質(zhì)量，碾壓工作盡可能安排在白天作業(yè)，防止夜間視線不良造成的平整度差，特別是距路床下三層內(nèi)必須嚴(yán)格控制填土路基的橫向度和縱向坡度，為路面工程能夠達(dá)到較好的平整度打下良好的基礎(chǔ)。

（五）壓實(shí)度的檢測(cè)

路基的填土壓實(shí)度反映了松散的土體在外力作用下達(dá)到的密實(shí)程度，能否達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系到路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。工地的壓實(shí)度檢測(cè)必須遵循檢驗(yàn)方法可靠、簡便和快速的原則，并根據(jù)路基填料種類、土質(zhì)，決定采用何種檢驗(yàn)方法，一般采用灌砂法或環(huán)刀法，采用核子儀法時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行標(biāo)定和對(duì)比試驗(yàn)，在工地實(shí)驗(yàn)室測(cè)定含水量采用烘干法。每一壓實(shí)層均應(yīng)檢驗(yàn)壓實(shí)度，檢驗(yàn)頻率為每2000m2檢驗(yàn)8點(diǎn)，不足200m2時(shí)，至少應(yīng)檢驗(yàn)2點(diǎn)。經(jīng)監(jiān)理工程師抽驗(yàn)合格后繼續(xù)填筑第二層，依此類推，直至達(dá)到路基標(biāo)高。

三、結(jié)語

公路路基的壓實(shí)并達(dá)到合理的密實(shí)度，是公路施工的重要工序，也是達(dá)到有關(guān)公路施工的國家標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)高等級(jí)公路使用壽命和服務(wù)質(zhì)量的重要保證之一。在試驗(yàn)檢測(cè)工作中，壓實(shí)度的影響因素很多，上面闡述的僅是在檢測(cè)工作中的一些個(gè)人體會(huì)，在實(shí)際檢測(cè)中需要根據(jù)具體情況，按照部頒標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件及上級(jí)有關(guān)的規(guī)定等進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢測(cè)。

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作者簡介：覃經(jīng)勇（1971- ），男，南寧市政工程有限公司項(xiàng)目經(jīng)理，研究方向：路基施工，路面施工；章全華（1962-），男，供職于南寧市政工程有限公司。