提高路基壓實(shí)效果措施分析

李秀洪

摘要:文章通過分析影響路基壓實(shí)效果的主要因素,提出路基壓實(shí)關(guān)鍵是控制最佳含水量,在此前提下采取分層填土,控制有效土層厚度,必要時(shí)適當(dāng)增大壓實(shí)功能。

關(guān)鍵詞:路基壓實(shí);含水率;壓實(shí)厚度;壓實(shí)功能

中圖分類號:TV473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號:1674-1145(2009)23-0150-02

路面的基礎(chǔ)是路基,,行車荷載作用于面層后即時(shí)傳遞至路基,路基與路面共同承受著行車作用傳遞來的荷載。如果路基不堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固,勢必影響路面的承載能力和使用壽命。實(shí)踐證明,路面的許多病害如沉陷、變形、開裂、翻漿等都與路基的性能有關(guān)。壓實(shí)度是控制路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵性指標(biāo),提高路基的壓實(shí)度,以保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,是保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性的先決條件。

一、影響路基壓實(shí)效果的主要因素分析

(一)濕度或含水量

土一般由固體顆粒、水和空氣三部分組成,當(dāng)土的含水率較小時(shí),土中固體顆粒外圍水膜很薄,因而粒間引力較大,外部壓實(shí)功能不能有效克服這種引力使土粒相對移動(dòng),所以壓實(shí)效果差;當(dāng)含水率增加,結(jié)合水逐漸增厚使顆粒間引力減小,土粒在相同的壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)而緊密,壓實(shí)效果較好;當(dāng)含水率增大到一定程度后,孔隙中出現(xiàn)自由水,不可壓縮的自由水充填在孔隙中,阻止了土粒間的移動(dòng)作用。由于孔隙中過多的水分不容易立即排出,阻止了土顆粒的靠攏,壓實(shí)效果反而下降。因此,含水量是影響壓實(shí)效果的決定因素,在同等條件下,在最佳含水量時(shí)最易獲得最佳壓實(shí)效果。

(二)土質(zhì)

土質(zhì)對壓實(shí)效果影響很大,亞砂土和亞黏土的壓實(shí)性能較好,砂性土的壓實(shí)效果優(yōu)于黏性土,而黏性土的壓實(shí)性能較差。這是因?yàn)橥亮Ｓ?xì),比面積愈大,土粒表面水膜所需的濕度也愈多,加之黏土中含有親水性較高的膠體物質(zhì)所致。土質(zhì)不同,最佳含水量和最大容重均不同,一般來講,土分散性越高,最大含水量越高,而最大容重越低。砂土因顆粒較大呈松散狀,其中的水分易于散失,最佳含水量的概念因此沒有多大的實(shí)際意義。但要保證壓實(shí)效果也必須要求足夠的含水量,否則砂土的壓實(shí)很困難。

(三)壓實(shí)功能

壓實(shí)功能由碾壓次數(shù)和單位壓力決定,包括壓實(shí)工具的重量、碾壓遍數(shù)、作用時(shí)間或速度等,它是影響路基壓實(shí)效果的另一個(gè)重要因素。施工中,壓路機(jī)的碾壓遍數(shù)對路基壓實(shí)度的影響是眾所周知的。碾壓速度方面,碾壓速度低時(shí),單位面積內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)比碾壓速度高時(shí)要多,因而作用在被壓層次上的能量前者多于后者。在相同碾壓遍數(shù)的情況下碾壓速度越快所得的壓實(shí)度越小,因此,為了達(dá)到同樣的壓實(shí)度,碾壓速度越快所需的碾壓遍數(shù)就越多。

(四)壓實(shí)厚度

土所受的外力作用,隨深度增加而逐漸減弱,當(dāng)超過一定范圍時(shí),土的密實(shí)度將與未碾壓時(shí)相同,這個(gè)有效的壓實(shí)深度(產(chǎn)生均勻變化的深度)與土質(zhì)、含水量、壓實(shí)機(jī)械的構(gòu)造特征等因素有關(guān)。在相同的壓實(shí)條件下,即土質(zhì)、濕度與壓實(shí)功能等因素保持不變,通過實(shí)測土層不同深度的密實(shí)度,得出密實(shí)度隨深度遞減的結(jié)論,且測得表層5cm最高。

二、提高路基壓實(shí)效果的措施

(一)控制最佳含水量

由上節(jié)分析可知,土的含水量對土質(zhì)路基壓實(shí)的密實(shí)度有很大影響,只有在最佳含水狀態(tài)下進(jìn)行碾壓才能得到土層最大壓實(shí)度。施工現(xiàn)場可采用混合料液限控制法來控制碾壓前土的含水量。

各種土的最佳含水量大小不同,一般地,土在天然狀態(tài)下的含水量值很接近于最佳含水量,因此,在施工作業(yè)中,新卸填土應(yīng)當(dāng)立即推平壓實(shí)。施工中,填料可能不會(huì)是最佳含水狀態(tài),達(dá)不到最佳含水量的常采取灑水、翻曬或拌合吸水材料的方法,使過干的土和過濕的土都接近要求。應(yīng)注意以下三點(diǎn):一是碾壓開始前必須現(xiàn)場抽樣測定壓實(shí)含水量,考慮到施工中由于各種原因含水量有可能散失,一般應(yīng)使實(shí)際含水量比最佳含水量偏大;第二,由于黏性土含水量大時(shí)對壓實(shí)的敏感性大,因此,其最佳壓實(shí)含水量應(yīng)比擊實(shí)試驗(yàn)測得的最佳含水量偏低;第三,若穩(wěn)定土中摻有粉煤灰等摻合料,應(yīng)考慮摻合料自身含水量對穩(wěn)定土含水量的影響。

土的壓實(shí),土的含水率最好控制在最佳含水率“+2、-3”左右,但填筑的土一般都難恰好處在這個(gè)范圍。文獻(xiàn)[3]指出,用上下限含水率來控制壓實(shí)度是科學(xué)可行的做法。試驗(yàn)室出據(jù)試驗(yàn)報(bào)告,不光要有最大干密度和最佳含水率,還應(yīng)當(dāng)附上擊實(shí)曲線,注明要達(dá)到設(shè)計(jì)要求壓實(shí)度的上下限含水率,這樣相對擴(kuò)大土的含水率控制范圍,即能達(dá)到整體壓實(shí)穩(wěn)定,又能加快施工進(jìn)度。

(二)控制碾壓鋪層厚度

土受壓時(shí),有效壓實(shí)深度近似地等于兩倍的壓模直徑或兩倍的壓模與土接觸表面的最小橫向尺寸。應(yīng)根據(jù)壓實(shí)工具類型、土質(zhì)、對土基壓實(shí)的基本要求等因素進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)檢測,以確定適宜的分層壓實(shí)厚度。每層填土的厚度與初始密度有關(guān),因此,填筑的松土究竟多厚比較適宜,須由有經(jīng)驗(yàn)的自卸車指揮人員來控制。由試驗(yàn)及工程實(shí)踐得知,在一般情況下,壓實(shí)層厚度不宜超過20cm;使用12～15 t光面壓路機(jī)壓實(shí)土層厚度不宜超過25 cm,而振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)土層厚度不宜超過50cm。但是壓實(shí)厚度又不能太小,一般不能低于10 cm。某振動(dòng)壓路機(jī)經(jīng)過實(shí)測得壓實(shí)厚度30cm最為合適。

(三)適當(dāng)增加壓實(shí)功能

壓實(shí)功能是由碾壓(或錘擊)的次數(shù)及其單位壓力(或荷重)所決定的。若在一定限度內(nèi)增加壓實(shí)功,則可降低含水量數(shù)值,提高最佳密實(shí)度的數(shù)值。具體方法可以采取增大壓實(shí)機(jī)具的重量、增加輾壓次數(shù)和作用時(shí)間。

壓實(shí)機(jī)具的重量是壓實(shí)功能的一個(gè)首要因素,達(dá)不到要求重量的壓路機(jī)即使增加壓實(shí)遍數(shù)也不會(huì)有好的壓實(shí)效果,一般要求是振動(dòng)達(dá)到24t以上。壓實(shí)機(jī)具不同,壓力傳布的有效深度也不同,因此,各種壓實(shí)機(jī)具在最佳含水量條件下,適用于一定的最佳壓實(shí)厚度、通常的壓實(shí)遍數(shù)以及選擇壓路機(jī)最佳振幅和振頻。正常條件下,對砂性土用振動(dòng)式較好,夯擊式次之,而輾壓式較差;對黏性土,則用輾壓式或夯擊式較理想,振動(dòng)式較差,甚至無效。

必須指出,當(dāng)含水量不足,適當(dāng)增加壓實(shí)功能,可以收效;但如果土的含水量過大,此時(shí)如果增加壓實(shí)功能必將出現(xiàn)“濕彈簧現(xiàn)象”,破壞土體結(jié)構(gòu),因此,在土體含水量過大的情況下簡單的增加碾壓次數(shù)是不可取的。當(dāng)土體的密實(shí)度達(dá)到一定限值,再通過降低含水量增加壓實(shí)功能以提高密實(shí)度的做法收效甚微。而且,若壓實(shí)功能增加過大,可能造成施加的土體荷載超過其極限強(qiáng)度而導(dǎo)致破壞。因此,用增加壓實(shí)功能的方法,以提高土基強(qiáng)度的做法從實(shí)際效果和經(jīng)濟(jì)效益上都比不上嚴(yán)格控制最佳含水量。

(四)其他方面

應(yīng)該控制路基的平整度。路基碾壓時(shí)壓路機(jī)對路基土產(chǎn)生方向向下的沖擊力,對于平整度差的路基,由于著力點(diǎn)不均,力的分布不勻,因此各點(diǎn)得到的壓實(shí)功各不相同,壓實(shí)度不均勻,壓實(shí)效果差。要想達(dá)到較好的平整度,在碾壓前應(yīng)該嚴(yán)格要求推土機(jī)的推平操作,即推土機(jī)前進(jìn)時(shí)推平,后退時(shí)落下鏟刀拖平,這樣既能調(diào)節(jié)整體坡度及平整度,又能達(dá)到局部平整度要求。之后,壓路機(jī)每碾壓一遍,平地機(jī)緊跟著削平。這樣就可保證凹處與凸處相對壓實(shí)度差異很小,同等厚度能達(dá)到相同壓實(shí)度。

此外,應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)膲簩?shí)方式,一般情況下,壓實(shí)操作時(shí)宜先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間(超高路段等需要時(shí),則宜先低后高或相反)。壓實(shí)時(shí),相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的三分之一,保持壓實(shí)均勻、不漏壓;對于壓不到的邊角,應(yīng)輔以人力或小型機(jī)具夯實(shí)。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。

三、結(jié)語

路基壓實(shí)施工中,要想得到滿意的路基壓實(shí)效果,首先關(guān)鍵的是控制最佳含水量,在此前提下適當(dāng)采取分層填土,控制有效土層厚度,必要時(shí)適當(dāng)增大壓實(shí)功能的做法,是土基壓實(shí)工作的基本要領(lǐng)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙正華,李寶國,李美珠.影響路基壓實(shí)效果的要因分析[J].天津市政工程,2003,(3).

[2]邱會(huì)航,歐陽光華.淺談如何提高土基壓實(shí)效果[J].水運(yùn)工程.1999,(5).

[3]姚毅.控制含水率與路基壓實(shí)度探討[J].福建建材,2008,(4).