有關(guān)路基施工技術(shù)的分析

李萬清

【摘要】本文闡述了路基的壓實特性、土基施工中的壓實控制這兩個方面，并提出了想對應(yīng)的對策措施，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】路基施工；分析

路基作為公路的基本載體越來越受到人們的關(guān)注，其施工技術(shù)的高低直接影響著路基工程質(zhì)量的優(yōu)劣。公路路基是路面的基礎(chǔ)，路基的強度與穩(wěn)定性是保證路面強度與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)條件。公路路基是一種線形結(jié)構(gòu)物，具有路線長、與大自然接觸面廣的特點，其穩(wěn)定性在很大程度上受當(dāng)?shù)刈匀粭l件的各種因素影響，如地形、氣候與水文地質(zhì)等，同時影響路基穩(wěn)定性的還有人為因素，如荷載作用、路基結(jié)構(gòu)、施工方法、養(yǎng)護(hù)措施等。

1 公路路基土的壓實特性

1.1 土的壓實機理

通過擊實試驗可以得到各種土的擊實曲線，它們的差異已經(jīng)反映出土壓實性的復(fù)雜，但其內(nèi)在的壓實理論尚不完善?，F(xiàn)在認(rèn)為土的壓實特性同土體的組成與結(jié)構(gòu)、土粒的表面現(xiàn)象、毛細(xì)管壓力、孔隙水和孔隙氣壓力等均有關(guān)系，所以因素很復(fù)雜。土是固相、液相和氣相的三相體，即以土粒為骨架、以水和氣體占據(jù)顆粒間的孔隙。

1.2 壓實特性

1.2.1 擊實曲線性狀

擊實試驗所得的擊實曲線，它是研究土的壓實特性的基本關(guān)系圖。擊實曲線的峰值對應(yīng)土的最佳含水量ωop和最大干容重γdmax在一定的壓實功下，只有當(dāng)壓實土料為最佳含水量時，壓實效果才可能最好，達(dá)到最大干密度。

1.2.2 不同土類與不同壓實功對壓實特性的影響

在同一壓實功下，不同土類的壓實特性不一樣。含粗粒越多的土樣其最大干容重越大，而最佳含水量越小。隨著壓實功的增加，擊實曲線的形態(tài)不變，但位置向左上方發(fā)生了移動，即γdmax增大了而ωop減小了。

2 土基施工中的壓實控制

含水量是影響土壤壓實的關(guān)鍵因素之一。用一定的壓實機械，碾壓某種土壤使之達(dá)到一定的壓實度，合適含水量的波動各有一固定的范圍，這個范圍就是習(xí)稱的施工控制含水量。至今，國內(nèi)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中多以擊實試驗的最佳含水量為基準(zhǔn)，執(zhí)行“+2，-3”的控制含水量標(biāo)準(zhǔn)。這種規(guī)定是根據(jù)當(dāng)時的施工條件和設(shè)計要求摸索出來的經(jīng)驗，似有道理但又缺乏理論依據(jù)。那么在施工中如何選擇填壓土樣、控制壓實土的含水量、選擇壓實遍數(shù)以及一定的壓實功，對路基的壓實度及路基的穩(wěn)定性顯得尤為重要。

2.1 土樣的選擇

試驗證明，粗粒料（細(xì)粒成分含量少的土，如砂性土和塑性指數(shù)不大的砂礫土、碎石土）在施工碾壓時，其密度對含水量的變化不敏感，可以放寬對含水量的控制。在投入使用后水的浸入不會使土體發(fā)生明顯膨脹；含水量減小，土體也不會明顯收縮。這類土的水穩(wěn)性好，是較好的筑路材料。

因此，在道路使用期間路基可能浸水的情況下，對于細(xì)粒土，不宜在含水量小的情況下壓實。

2.2 壓實遍數(shù)的影響

根據(jù)上面所述的粗粒土、細(xì)粒土兩種土樣的工程適宜性的不同，分別對這兩種有代表性的填料進(jìn)行對比試驗。

為了避免所制填料含水量過大或過小，造成壓實效果不佳。根據(jù)工程經(jīng)驗，仿照擊實試驗，制備6種不同含水量的填料。然后對粗粒土和細(xì)粒土分別進(jìn)行碾壓試驗。用于細(xì)粒土碾壓的是WB1803D自行式振動壓路機，粗粒土用的是YZT18B型拖式振動壓路機。平整后，按常規(guī)方法進(jìn)行碾壓。

另外，和擊實試驗可以得到擊實曲線一樣，碾壓試驗也可以得到碾壓壓實曲線?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：

2.2.1 一般路基壓實系數(shù)都應(yīng)大于0.9。對于細(xì)粒土，當(dāng)含水量在壓實最佳含水量附近時，要達(dá)到K≥0.9的要求，一般只需要碾壓3遍～4遍。如當(dāng)ω=9.6%時，碾壓兩遍即可；當(dāng)ω為9.6%， 7.7%時，碾壓3遍～4遍即達(dá)到要求。如ω=6.3%時，當(dāng)含水量偏離壓實最佳含水量很大，則至少要碾壓6遍以上。

如ω為6.1%，15.4%時，當(dāng)含水量偏離壓實最佳含水量很大，一般則要碾壓6遍以上。如ω為8.7%，7.8%時，一般需碾壓6遍～8遍。若含水量偏離最佳含水量（ω=13.2%）則需碾壓8遍以上。

2.2.2 對于細(xì)粒土，當(dāng)碾壓到第8遍時，細(xì)粒土的壓實系數(shù)K基本增長緩慢或不再增長，甚至有的還呈下降趨勢。這說明碾壓至第8遍時其壓實能力處于臨界狀態(tài)，再增加壓實遍數(shù)其壓實效果也不會很好，所以稱此時的壓實功為該壓路機在當(dāng)前壓實條件下的最佳有效壓實功。同理，得到碾壓粗粒土的壓路機的最佳有效壓實功對應(yīng)于其第10遍的碾壓壓實功。

2.2.3 壓實功的大小與碾壓機具的荷載和碾壓數(shù)有關(guān)。對于同一碾壓機具來說，壓實功的大小只與碾壓遍數(shù)有關(guān)，顯然成正比的關(guān)系。不論是細(xì)粒土還是粗粒土，總體的趨勢是：粗粒土在各壓實功下的最佳含水量比細(xì)粒土的小。碾壓遍數(shù)n越多，也即壓實功越大，壓實系數(shù)K越大。要達(dá)到其最大壓實系數(shù)K，所對應(yīng)的最佳含水量ω也越大。當(dāng)然這一變化是有范圍的限制，那就是前面所說的，含水量過于偏大，增加擊實功對提高壓實系數(shù)K是不經(jīng)濟的。

細(xì)粒土在n=10的90壓實區(qū)的施工控制含水量上、下限分別為15.8%，5.7%；粗粒土在n=10的90壓實區(qū)的施工控制含水量上、下限分別為5.1%，15.55%。而根據(jù)前面所說的“+2， -3”標(biāo)準(zhǔn)，由ωopt=10.8%和ωopt=10.2%所限定的上、下限分別為12.8%，7.8%和12.2%，7.2%，而且不管對于任何壓實功都是不變的。

2.3 施工中壓實標(biāo)準(zhǔn)的缺陷性

我國目前JTGF10-2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的壓實度標(biāo)準(zhǔn)在前面已有表述。在該規(guī)范中對于含水量的控制只規(guī)定了“細(xì)粒土、砂類土和礫石土無論采用何種壓實機械，均應(yīng)在該種土的最佳含水量±2%以內(nèi)壓實”，而在JTGF80/1-2004公路質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)中的土方路基的驗收項目中并沒有對施工控制含水量提出具體要求，也即路基驗收時只要路基的壓實度及彎沉等合乎要求，不論含水量大小均認(rèn)為合格。對于任何一干密度ρ0都有兩個含水量ω1，ω2與之對應(yīng)，也就是說同一擊實功下在ω1，ω2時壓實度相同，所以壓實度指標(biāo)不能反映哪個含水量對路基的水穩(wěn)性更有利。

凡是壓實不足的土，不論其初始密度如何，飽水后都會趨于同一含水量和密實度（其數(shù)值與土質(zhì)及土體所受的荷載有關(guān)），相應(yīng)的密實度稱為穩(wěn)定密實度。壓實到穩(wěn)定密實度的土體穩(wěn)定最好，既不會膨脹也不會沉降，這也是原狀土比擾動土穩(wěn)定的原因之一。路基成型時的含水量和密實度對路基達(dá)到或接近穩(wěn)定密實度具有相當(dāng)重要的作用，因此僅強調(diào)密實度而淡化路基成型時的含水量對穩(wěn)定性的影響顯然是不夠的。

3 結(jié)語

3.1 從土的壓實特性和變形特性來考慮，壓實度系數(shù)能確切地控制土的內(nèi)在質(zhì)量，但它在實際工程中目的明確，試驗簡便易行，周期短。在實際中，壓實土的變形和強度特性總是和含水量有密切的關(guān)系，而壓實系數(shù)K卻只能控制土的干容重，若能在控制指標(biāo)中考慮到含水量的影響，就能更有效地控制壓實土的內(nèi)在質(zhì)量。

3.2 細(xì)粒土和含細(xì)粒土的粗粒土在壓實過程中，控制土體的含水量極為重要，應(yīng)高度重視。由于土體遇水不穩(wěn)定程度和初始含水量有關(guān)，在路基壓實時不宜在含水量小的情況下壓實，盡管壓實能達(dá)到相同的干密度。因此控制含水量與控制壓實度一樣重要，若不按壓實規(guī)律，當(dāng)含水量超出施工控制含水量范圍時，將不能達(dá)到預(yù)期的壓實效果而造成不必要的浪費。

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