路基施工中影響壓實度的因素及控制方法

郭 斌

大連銘悅隆路橋工程有限公司

路基施工中影響壓實度的因素及控制方法

郭 斌

大連銘悅隆路橋工程有限公司

在公路修建過程中，土是路基工程填筑最常用的材料，它造價低廉，施工工藝簡單。路基壓實情況經(jīng)常影響公路施工質(zhì)量，如何達到施工壓實標準，克服由于壓實原因帶來的路基不均勻沉降，是公路工程施工中急待解決的重要問題。路基壓實度是保證路面質(zhì)量的基礎(chǔ)，它承受著本身巖土自重和路面重量以及由路面?zhèn)鬟f下來的車荷載。 壓實度是路基路面施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標之一， 最佳含水量的控制是保證路基壓實度的關(guān)鍵，壓實在最佳含水量+2%時進行壓實最為合適。碾壓層厚度必須與所用壓實機械的功能相適應(yīng)， 施工前應(yīng)該針對具體碾壓層所用的材料和所用壓實設(shè)備，通過鋪筑試驗路段來選擇合理的碾壓速度和碾壓遍數(shù)，從而提高壓實度保證工程質(zhì)量。本文就影響路基壓實的因素和控制方法進行分析和討論。

壓實度；影響因素；控制

1、含水量

含水量是土的—項基本物理指標，反映土的物理狀態(tài)，含水量的變化會使土的很多力學(xué)性質(zhì)隨之而改變。最佳含水量的控制是保證路基壓實度的關(guān)鍵。最佳含水量是土的干密度、孔隙率等指標的計算依據(jù)。因此在路基施工過程中，在確定取土料場以后，首先要做的就是確定土的最佳含水量。確定最佳含水量的目的是用來指導(dǎo)施工，對高于最佳含水量的填土必須進行晾曬，對低于最佳含水量的土要進行灑水。在取水困難的地區(qū)施工時，可采取增加壓實功的方法來提高路基的壓實度。

試驗表明，同一種土的最佳含水量隨壓實功的增加而減小，壓實度則隨壓實功的增加而增大。但在實際施工中采用此方法時一定要注意：增加壓實功時，壓強如果超過土的極限強度，就會引起土基的塑性破壞。因此，在實際的施工中，建議采用最佳含水量來控制。在壓實的過程中，壓實功需要克服土顆粒間的粒結(jié)力和內(nèi)摩阻力，才能使土顆粒互相靠近鑲嵌而被壓實。土的粒結(jié)力和內(nèi)摩阻力是隨土的密實度的增大而增加的。在土的含水量較小的時候，少量的水無法起到潤滑作用而使土顆粒間的內(nèi)摩阻力大，碾壓到一定程度時，壓實功就無法再克服土顆粒間內(nèi)摩阻力，土顆粒間的空隙無法繼續(xù)變小，壓實后達不到規(guī)定的壓實度要求；當(dāng)土中的含水量逐步增大至最佳含水量時，水在土顆粒之間所起的潤滑作用增強，減小了土顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力，在壓實功的作用下，土顆粒間容易產(chǎn)生位移而相互靠近而鑲嵌，壓實所得的壓密度較大。在土的初始含水量超過最佳含水量一定值時，壓實功使單位土體積內(nèi)的空氣體積逐漸減小，而固體體積中水的相對體積逐漸增大。當(dāng)土中水的相對體積繼續(xù)增大到超過一定限度后，會出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。

根據(jù)土工擊實試驗從下圖中可以看出當(dāng)擊實功一定時土的含水量比最佳含水量增大或減小其干密度將降低，特別是在含水量超過+2%時干密度下降更明顯，這就表明壓實在最佳含水量+2%時進行壓實最為合適，此時的壓實效果最好，壓實度最高。

2、平整度對壓實密度的影響。

規(guī)范中路基土分層填筑時未對平整度作規(guī)定，長期的施工經(jīng)驗告訴我們，壓路機在平整的路面上行駛時，對每一處的壓實功能都是相等的，碾壓完成后各點的壓實度比較均勻，統(tǒng)計曲線離散程度小。平整度差的路基在碾壓時，壓路機對路基土產(chǎn)生向下的沖擊力，由于力的分布不勻，碾壓完畢后各點得到的壓實功各不相同，壓實度也不均勻，可能出現(xiàn)某一段落、某一區(qū)域的壓實度達不到要求，還必須增加檢測頻率，劃分出不合格區(qū)域，重新碾壓。

平整度的控制。 路基施工中，用推土機和平地機結(jié)合人工在直線段每20m一個斷面，曲線段每10m一個斷面來控制標高，嚴格按要求達到規(guī)定的平整度。

3、壓實機械和壓實厚度

在填筑材料處于或略高于最佳含水量時，碾壓層厚度必須與所用壓實機械的功能相適應(yīng)。當(dāng)材料分層較厚時，低功能壓路機的能量不能達到分層底部，經(jīng)壓實的只是在分層表面結(jié)成層硬殼，而分層深部密實程度則達不到壓實度的要求，留下個松散的層次，造成質(zhì)量隱患。不同壓路機的分層碾壓厚度必須通過施工現(xiàn)場的碾壓試驗和分層測定壓實度來確定。施工經(jīng)驗表明，在施工設(shè)備等滿足條件的情況下，最經(jīng)濟的松鋪厚度為30cm。

在確定了材料最大松鋪厚度以后，很多人都認為碾壓層的松鋪厚度越小，碾壓層最終所得壓實度越高，但實踐證明這種想法是不正確的。碾壓層厚度較小時，路基的整體性則更差，即相鄰碾壓層間的結(jié)合能力差。特別是在路基填筑至路床頂面最后一層時，如果碾壓層過薄，則路基整體與路商結(jié)構(gòu)層的連接就會很差。另外，如果壓實厚度太小，壓實功會過度傳遞到下承層，破壞下承層的整體性，導(dǎo)致下承層強度降低。因此，最小松鋪厚度也應(yīng)該進行嚴格控制。實踐證明，松鋪厚度最小不要低于12cm，即壓實厚度不能低于8cm。

4、壓實度檢測

壓實度檢測路基壓實度的檢測方法較多，最常采用的有灌砂法、灌水(水袋) 法、核子密度儀測定方法、環(huán)刀法等。一般采用是灌砂法，該方法工作量大，做實驗所需時間較長，但實驗數(shù)據(jù)較直接、真實、精度高， 為現(xiàn)在礫類土檢測壓實度最常用的方法。第二種方法是環(huán)刀法，該方法操作簡單、數(shù)據(jù)準確，深受質(zhì)檢部門和施工單位的歡迎。但環(huán)刀法對于礫類土不適于做為檢測方法，第三種方法是核子密度儀測定方法。 該方法可測定填表土的密度、含水率。有使用方便、快速的優(yōu)點，但由于其精確度不高，不宜作仲裁試驗及驗收的依據(jù)。不管采用上述何種方法，均應(yīng)嚴格遵守試驗規(guī)程，使檢測出的任何一組數(shù)據(jù)真實可靠。

5、碾壓速度和碾壓遍數(shù)

碾壓速度影響碾壓輪對單位面積所作的壓實功，因為振動壓路機的振動頻率是一定的。在碾壓遍數(shù)相同的情況下，當(dāng)壓路機行駛速度越低時，碾壓輪夯砸點的間距越小，碾壓輪對單位面積所作的壓實功較多。當(dāng)壓路機行駛速度越高時，碾壓輪夯砸點的間距越大，單位面積上接收的壓實功越小。假定使碾壓層達到規(guī)定壓實度所需的壓實能量不變，則碾壓速度增大時碾壓遍數(shù)也會隨著增加。并且碾壓速度過快會導(dǎo)致碾壓層表面的平整度降低。因此在正式施工前，應(yīng)該針對具體碾壓層所用的材料和所用壓實設(shè)備，通過鋪筑試驗路段來選擇合理的碾壓速度和碾壓遍數(shù)。

6、集料質(zhì)量

集料的質(zhì)量主要指集料本身的強度、級配以及集料中是否含有有害物質(zhì)。用作路基土方的集料對于強度的要求相對較低，而當(dāng)集料用作路面墊層或基層時，就應(yīng)該具有必要的強度。在壓路機碾壓過程中，如果集料本身的強度過低，就很容易被壓碎，從而破壞集料本身的級配。集料的級配對年實度有明顯影響，實踐證明，單一尺寸材料的比表面積相對較小，空隙率較大，材料顆粒間的內(nèi)磨阻力小，材料顆粒相互間處于相對滑動狀態(tài)，因而難于碾壓密實穩(wěn)固。所以，為了提高結(jié)構(gòu)層的強度，減少其孔隙率，增加結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性，對作為筑路的材料，特別是作路面結(jié)構(gòu)層的集料，必須要有良好的級配。因為級配的變化會引起材料中各種粒徑顆粒的變化。級配不好會使集料中的顆粒不能很好地鑲嵌，影響密實性，同時也會引起最大干密度和最佳含水量的改變，影響壓實效果和壓實度的檢測。集料中如果含有易容鹽、有機質(zhì)等有害物質(zhì)，雖然壓實度暫時達到要求，但隨著有害物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，引起“鹽脹”等病害。

7、下承層的強度

在結(jié)構(gòu)層碾壓的過程中，如果下承層沒有足夠的強度，碾壓層就會很難達規(guī)定得壓實度要求。實踐表明，直接鋪筑在土基上的同一種級配集料，在采用同樣的碾壓設(shè)備和碾壓方法進行碾壓時，如果土基的本身的強度越高，碾壓層的檢測壓實度就越大，反之碾壓層的檢測壓實度就越小。這就要求在施工過程中，每個層次都必須碾壓密實。

結(jié)束語：

公路路基的壓實并達到合理的密實度，是公路施工的重要工序，也是達到有關(guān)公路施工的國家標準，實現(xiàn)高等級公路使用壽命和服務(wù)質(zhì)量的重要保證之一。充分壓實可以發(fā)揮路基土的強度，減少路基在行車荷載作用下產(chǎn)生的永久變形，同時還可以增加路基土的不透水性和強度穩(wěn)定性，增強道路的使用性能和延長道路的使用壽命。