淺論路基壓實(shí)在公路工程建設(shè)實(shí)踐中的作用

李福全

（河南三元工程監(jiān)理咨詢有限公司，河南 信陽 464000）

1 關(guān)于路基壓實(shí)問題

1.1 路基壓實(shí)的重要意義

在路基路面設(shè)計(jì)中，為提高路面的使用壽命和使用性能，對(duì)工程設(shè)計(jì)的主要要求是：①有足夠的承載能力，能經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用而不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞；②能經(jīng)受重車荷載的反復(fù)作用而不產(chǎn)生過大的壓縮變形；③滲透性小，能預(yù)防雨水或其他自由水侵入，以保證路基路面的穩(wěn)定性。

國內(nèi)外的工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究都早已證明，在路基和路面結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，需采用機(jī)械進(jìn)行認(rèn)真的壓實(shí)，以提高路基土、路面結(jié)構(gòu)層和路面整體的強(qiáng)度，增加其穩(wěn)定性減少其在行車作用下可能產(chǎn)生的形變，以及減少或避免路面可能產(chǎn)生的多種早起破壞現(xiàn)象，從而大大提高路面的使用性能和使用壽命。

1.2 目前路基壓實(shí)在公路工程中存在的主要問題

十多年來各地的實(shí)踐證明，凡嚴(yán)格按照重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真施工的路基路面工程，都取得了很好效果，路面的承載能力得到大幅度提高，路基路面的穩(wěn)定性也得到了保證，沒有產(chǎn)生明顯的壓縮變形。但也有少數(shù)高等級(jí)公路局部段落，由于沒有認(rèn)真按照重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)施工，開放交通后，在一些路基填土較高的路段，路面產(chǎn)生局部不均勻沉陷和縱向裂縫，或由于填土的壓實(shí)度不夠，路基的回彈模量明顯偏小，使路面的承載能力達(dá)不到要求，路面產(chǎn)生早起結(jié)構(gòu)性破壞。

對(duì)路塹，往往要求其上層30～40cm有較高的壓實(shí)度（例如93%～95%以重型壓實(shí)試驗(yàn)法的最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)）。由于原狀結(jié)構(gòu)土的密度不夠，強(qiáng)度不足，如直接用壓路機(jī)在路塹表面輾壓，經(jīng)常達(dá)不到所要求的壓實(shí)度。因此，應(yīng)該首先將路塹上層厚30～40cm的土推出路外，用重型壓路機(jī)將下層輾壓密實(shí)（通常需壓5～6遍）后，再將土分兩層回填，并分別輾壓，才能達(dá)到要求的壓實(shí)度，在某些情況下，甚至需要先推出60cm，并分三層回填和壓實(shí)。

下承層的強(qiáng)弱對(duì)需壓實(shí)層的密實(shí)度也有明顯的影響。試驗(yàn)表明，直接鋪筑在土基上的同一種級(jí)配集料，用相同的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方法輾壓時(shí)，如土基強(qiáng)度高，集料的密實(shí)度就大；反之，集料的密實(shí)度就小。如：在軟土地基上的碎石地基層難以壓實(shí)。

目前，對(duì)于公路工程路基土施工質(zhì)量壓實(shí)檢測(cè)應(yīng)用的最大干密度是通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)試驗(yàn)來確定。該方法室內(nèi)試驗(yàn)工作繁瑣、費(fèi)時(shí)，且有一定的局限性。一般一種土樣至少需要做一個(gè)壓實(shí)試驗(yàn)，土樣稍有變化又需另作做，從而給檢測(cè)、監(jiān)理人員造成較大負(fù)擔(dān)，往往對(duì)施工進(jìn)度有較大影響。因此，迫切需要用快速、準(zhǔn)確、方便的由現(xiàn)場(chǎng)干密度推算最大干密度的方法來逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)試驗(yàn)，河南省交通廳為此在1997年下達(dá)了豫交科（9791003）“現(xiàn)場(chǎng)干密度推算最大干密度方法的研究”計(jì)劃任務(wù)。該方法與傳統(tǒng)的試驗(yàn)相比，將具有簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確、大大降低試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、加快施工進(jìn)度等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度的同時(shí)就能通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的干密度應(yīng)用軟件直接推算現(xiàn)場(chǎng)最大干密度。特別是對(duì)于非純性土和大型土方工程尤其適用，且更實(shí)際、更合理、更準(zhǔn)確。

2 檢測(cè)路基壓實(shí)的方法

有效地控制土基的壓實(shí)，要求解決三個(gè)問題，即：如何確定標(biāo)準(zhǔn)干密度，如何確定土基要求的壓實(shí)度以及如何在現(xiàn)場(chǎng)正確地評(píng)定路基土和路面材料的壓實(shí)度。

當(dāng)前確定標(biāo)準(zhǔn)干密度的方法，最通用的有三種：（1）壓實(shí)試驗(yàn)法；（2）試驗(yàn)路法；（3）固體體積率法?，F(xiàn)將這三種方法分述于下：

2.1 壓實(shí)試驗(yàn)方法

最通用的確定土基和路面材料標(biāo)準(zhǔn)干密度的方法是壓實(shí)試驗(yàn)法。通過壓實(shí)試驗(yàn)確定土基和路面材料的最佳含水量和最大干密度，并以此最大干密度作為該土和該材料的標(biāo)準(zhǔn)干密度。因此，這個(gè)方法有事也被稱作含水量-密實(shí)度關(guān)系試驗(yàn)法。壓實(shí)試驗(yàn)法一般只適用于最大粒徑25mm（圓孔篩）或20mm（方孔篩）的集料，一些國家也將它用于最大粒徑達(dá)28mm（方孔篩）的集料。集料中有少量超尺寸的顆粒對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無明顯的影響，集料中有較多的超尺寸顆粒時(shí)，雖然可以進(jìn)行校正，但校正方法并不是很準(zhǔn)確的。

2.2 試驗(yàn)路法

試驗(yàn)路法也就是通過鋪筑試驗(yàn)路來確定某種路面材料與擁有機(jī)械相適應(yīng)的最佳含水量和最大干密度。每一段一種含水量，并應(yīng)盡可能使中間含水量接近預(yù)估的最佳含水量。將材料拌均勻后，用工地用的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行輾壓試驗(yàn)。在輾壓過程中，經(jīng)常測(cè)定集料或穩(wěn)定的干密度，直到干密度不再增加位置。繪制含水量一干密需要關(guān)系曲線，并根據(jù)此曲線確定適用于所用機(jī)械初壓材料的最佳含水量和最大干密度。材料變化時(shí)，需要另鋪試驗(yàn)路，重新確定其最佳和含水量和最大干密度。

當(dāng)然，也可以采用另一種方法鋪筑試驗(yàn)路段。在長(zhǎng)200～300m的路段上，先用含水量較小的路面材料均勻攤鋪一層（厚20～25cm），用工地?fù)碛械幕蛞?guī)定的壓路機(jī)械進(jìn)行輾壓試驗(yàn)，直到材料的干密度不再增加為止。然后將壓實(shí)材料層翻松，灑一定數(shù)量的水并拌和均勻，鋪平整后用同樣的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行輾壓試驗(yàn)，直到材料的干密度不再增加為止。如此反復(fù)進(jìn)行4～5次，每次都增加一定的含水量。如前所述繪制含水量-干密度關(guān)系曲線，并根據(jù)此關(guān)系曲線確定材料的最佳含水量和最大干密度。采用此方法的前提是，每次輾壓結(jié)束后，材料沒有明顯破碎現(xiàn)象。

當(dāng)集料的最大粒徑大于壓實(shí)試驗(yàn)法所容許的最大粒徑，而且這部分顆粒的含量超過30%時(shí)，可以采用試驗(yàn)路法確定集料的標(biāo)準(zhǔn)干密度。

2.3 固體體積率法

前面已經(jīng)談到面積了的干密度愈大，其中的固體體積率也愈大。例如：某集料基層經(jīng)過輾壓后的干密度為2.34g/cm3，該集料顆粒的密度為2.68g/cm3，在用固體體積率表示該集料基層密度時(shí)，計(jì)算得出：

固體體積=2.34÷2.68×100%=87.3%

用固體體積率法確定標(biāo)準(zhǔn)干密度，也就是規(guī)定某種集料經(jīng)過輾壓后，其固定體積率應(yīng)該達(dá)到某一數(shù)值，例如83%～85%。實(shí)踐證明，級(jí)配良好的集料，經(jīng)過壓實(shí)后，當(dāng)壓實(shí)密度為100%時(shí)，其固體體積率較低，只有80%左右，級(jí)配愈差，壓實(shí)后的固體體積愈小。在用10個(gè)天然砂礫土和紅土砂礫料場(chǎng)的料鋪筑的約75km底基層上，增挖坑檢查了95個(gè)點(diǎn)的密實(shí)度，并取樣送到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行多種分析實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和室內(nèi)分析試驗(yàn)的結(jié)果，壓實(shí)度在100%的情況下，其固體體積率變化在79%～86%之間，但是，填隙碎石例外，試驗(yàn)證明，施工質(zhì)量好的填隙碎石的固體體積率也在87%左右。

由于壓實(shí)集料的固體體積率隨集料本身級(jí)配的優(yōu)劣而變，因襲在實(shí)際工作中用固體體積率法確定集料的標(biāo)準(zhǔn)干密度有一定局限性。只有對(duì)集料的級(jí)配有較嚴(yán)格要求的情況下，例如對(duì)于級(jí)配碎石和級(jí)配歷史基層以及對(duì)于填隙碎石基層，用固體體積率表示密度才是合適的。

3 控制路基工程壓實(shí)質(zhì)量的新試驗(yàn)法

目前，公路工程路基在施工壓實(shí)檢測(cè)采用的最大干密度是通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)試驗(yàn)來確定的。壓實(shí)試驗(yàn)是用錘擊方法使土的密度增加，以模擬現(xiàn)場(chǎng)土壓實(shí)狀況，由于試驗(yàn)條件和環(huán)境效益的影響，故有一定的局限性，且試驗(yàn)工作繁瑣、費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、效率低，一般一種土不同的含水量都需要用快速、準(zhǔn)確、方便的由現(xiàn)場(chǎng)干密度推算最大干密度的新方法來逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)試驗(yàn)。

結(jié)語

近些年來，河南省、廣東省、廣西省等省市的交通公路部門在公路工程路基壓實(shí)質(zhì)量控制中，通過室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)不同類型土的壓實(shí)狀況的對(duì)比、分析、研究，探索出由干密度推算最大干密度的方法，并編制相應(yīng)計(jì)算軟件，并在省內(nèi)外各種類型路基土不同條件的壓實(shí)檢測(cè)試驗(yàn)中應(yīng)用，獲得了較好的效果；基本上達(dá)到了在公路工程路基土壓實(shí)檢測(cè)中初步運(yùn)用預(yù)期的目標(biāo)，我們相信，該方法將會(huì)在土木工程實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用。

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