公路工程壓實(shí)度的影響因素及控制初探

嚴(yán)立虎 王 新

（1、富平縣交通局，陜西 富平711700 2、中國(guó)中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州450000）

長(zhǎng)期以來(lái)由于壓實(shí)因素影響公路施工質(zhì)量的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，如何達(dá)到要求的施工壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，克服由于壓實(shí)原因帶來(lái)的不均勻沉降，是公路工程施工中急待解決的重要問(wèn)題。因此，在實(shí)際施工中，只有了解壓實(shí)形成的原理，克服影響壓實(shí)的不利因素，才能保證公路工程施工的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)期的使用目的。

1 影響公路施工壓實(shí)度的分析

一般來(lái)講影響壓實(shí)的因素主要有以下幾種。

1.1 含水量對(duì)壓實(shí)過(guò)程的影響

碾壓需要克服土顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力，才能使土顆粒產(chǎn)生位移并相互靠近。土的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力是隨著密實(shí)度而增加的，土的含水量小時(shí)，土顆粒間的內(nèi)摩阻力大，壓實(shí)到一定程度后，某一壓實(shí)功不能克服土顆粒間的抗力，壓實(shí)所得的干密度小。當(dāng)含水量增加時(shí)，水在土顆粒間起潤(rùn)滑作用，使土的內(nèi)摩阻力減小，因此，同樣的壓實(shí)功可以得到較大的干密度。在這個(gè)過(guò)程中，單位土體積中空氣的體積逐漸減小，而固體體積和水的體積逐漸增加，當(dāng)土的含水量達(dá)到某一限度后，雖然內(nèi)摩阻力還在減小，但單位土體中空氣的體積已壓縮到最小限度，而水的體積不斷增加，由于水是不可壓縮的，因此在同一壓實(shí)功下，土的干密度反而逐漸減小，土只有在某一含水量下，才能壓實(shí)到最大干密度，這個(gè)含水量稱(chēng)為最佳含水量。

1.2 碾壓厚度對(duì)壓實(shí)的影響

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(lèi)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(guò)大量的實(shí)踐證明，碾壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸?，碾壓層過(guò)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(lèi)型而變。

1.3 碾壓遍數(shù)對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果的影響，是除含水量而外的另一重要因素。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(噸位一定，增加碾壓遍數(shù))，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。

1.4 碾壓速度對(duì)壓實(shí)的影響

碾壓速度影響碾壓輪對(duì)單位面積內(nèi)材料的壓實(shí)時(shí)間。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(guò)快容易導(dǎo)致路面不平整(形成小波浪)。因此，應(yīng)針對(duì)具體碾壓材料層和所用壓路機(jī)，通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段選擇合適的碾壓速度。

1.5 壓實(shí)機(jī)械對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)機(jī)械對(duì)一定含水量下的路基土和路面材料的壓實(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，使用重型壓路機(jī)可以得到較大的密實(shí)度，振動(dòng)壓路機(jī)比相同重量的普通鋼輪壓路機(jī)的壓實(shí)效果好得多。根據(jù)土質(zhì)不同，選擇不同的壓路機(jī)。輕型和中型光面鋼輪壓路機(jī)可用作預(yù)壓，普通的中型光面鋼輪壓路機(jī)更適宜于壓實(shí)低粘性土和非粘性土，重型光面鋼輪壓路機(jī)可壓實(shí)粘性土，振動(dòng)式壓路機(jī)適宜壓實(shí)粘性小的土、砂礫土、礫石料、碎石混合料及各種結(jié)合料處治級(jí)配等。

1.6 集料級(jí)配對(duì)壓實(shí)的影響

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，均勻顆粒和砂，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)。

1.7 集料的質(zhì)量對(duì)壓實(shí)的影響

集料質(zhì)量是指集料本身的強(qiáng)度或硬度。集料顆粒過(guò)軟，在壓路機(jī)碾壓過(guò)程中易被壓碎，從而影響集料自身的級(jí)配，影響集料能夠達(dá)到的密實(shí)度和強(qiáng)度。當(dāng)然，對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層的石料提出硬度要求，不僅是為了防止在碾壓過(guò)程中被壓碎，還為了提高路面在使用過(guò)程中抵抗行車(chē)荷載的能力。

1.8 土和路面材料類(lèi)型對(duì)壓實(shí)的影響

同一定類(lèi)型的壓路機(jī)碾壓路基和路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，土或路面材料類(lèi)型對(duì)所能達(dá)到的壓實(shí)度有較大影響。普通鋼輪壓路機(jī)碾壓砂和砂礫土易達(dá)到較高的壓實(shí)度，但用這種壓路機(jī)碾壓粘性土，較難達(dá)到高的壓實(shí)度，振動(dòng)壓路機(jī)適宜于壓實(shí)砂和砂礫土，但用它來(lái)壓實(shí)粘性土效果差。

1.9 地基或下承層強(qiáng)度對(duì)壓實(shí)的影響

在填筑路堤時(shí)，地基沒(méi)有足夠強(qiáng)度，路基的第一層是難于達(dá)到較高壓實(shí)度的。如果直接在比較濕軟的路基上填筑新路堤，路堤的第一層甚至第二層，重型壓路機(jī)無(wú)法進(jìn)行碾壓。如用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，土層就發(fā)生“彈簧現(xiàn)象”碾壓次數(shù)越多，“彈簧現(xiàn)象”越嚴(yán)重。

2 路基壓實(shí)度控制方法

2.1 路基填土的選擇

在路基施工中，如果土質(zhì)不良，即使松鋪厚度適中，碾壓合乎規(guī)范，仍然很難達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。所以，一切路基填土都必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)。

2.2 土的含水量土的最佳含水量是由土的擊實(shí)試驗(yàn)確定的。

含水量的大小直接影響著土的壓實(shí)度，含水量越大，干密度越小。在施工中，將含水量控制在與最佳含水量相差正負(fù)2%的范圍內(nèi)，壓實(shí)效果比較理想。土的含水量過(guò)大，壓實(shí)度必然小，會(huì)造成路基穩(wěn)定性降低，有時(shí)甚至出現(xiàn)彈簧土。含水量過(guò)小，難于碾壓，壓實(shí)度也難以達(dá)到規(guī)范要求。

3 碾壓過(guò)程的控制

由于高等級(jí)公路路基壓實(shí)度高于一般公路，所以對(duì)碾壓過(guò)程的控制就更加嚴(yán)格。一般在碾壓過(guò)程中采用先輕后重、先靜后動(dòng)、先外側(cè)后中間的碾壓方法。碾壓速度控制在1.5~2.5km/h，碾壓遍數(shù)控制在4~6遍。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的分析，可以看出，為確保路基壓實(shí)度達(dá)到要求，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。

根據(jù)本地氣候特點(diǎn)選擇合理的施工季節(jié)；因地制宜，在不增加工程投資的情況下采用級(jí)配好的填料；通過(guò)對(duì)選擇的路基填料進(jìn)行試驗(yàn)，選用最佳含水量；填料松鋪厚度應(yīng)嚴(yán)格控制；碾壓機(jī)械、順序及速度的選擇應(yīng)合理得當(dāng)。

[1]劉建強(qiáng).土的沖擊壓實(shí)原理及其在高級(jí)公路路基壓實(shí)度控制中的應(yīng)用效果[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2007-04-15.

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