影響路基壓實(shí)度的因素及壓實(shí)質(zhì)量控制

丁家祥

摘要：路基施工會(huì)破壞自然土體的自然形狀，使土質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松懈，土顆粒重新組合。為使路基具有足夠的強(qiáng)度，必需予以壓實(shí)，以提高其密實(shí)水平。壓實(shí)的目的在于使土粒重新組合，彼此擠緊，從而使土的單位質(zhì)量提高，最終增加強(qiáng)度，到達(dá)構(gòu)成密實(shí)全體的目的。壓實(shí)度是檢驗(yàn)路基穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)之一。

關(guān)鍵詞：公路路基；壓實(shí)度；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―151―02

前言

在高等級(jí)公路施工中，路基的穩(wěn)定性問(wèn)題一直困繞著施工質(zhì)量。路基穩(wěn)定性的好壞將直接影響著行車的安全與舒適。影響路基穩(wěn)定性的因素主要有自然因素和人為因素，自然因素的影響主要依靠合理的設(shè)計(jì)來(lái)減弱和克服，人為因素主要是從規(guī)范施工過(guò)程中來(lái)克服。所以說(shuō)控制好路基的壓實(shí)度是關(guān)鍵。如何達(dá)到施工壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，克服由于壓實(shí)原因帶來(lái)的路基不均勻沉降，是公路工程施工中急待解決的重要問(wèn)題。

1 路基壓實(shí)機(jī)理

不同的土質(zhì)其化學(xué)成分和物理性質(zhì)都可能存在著一定的差異對(duì)特殊路段加強(qiáng)檢測(cè)，提高試驗(yàn)頻率，遵循規(guī)范的要求，取得了很好效果，通常情況下對(duì)路基進(jìn)行碾壓時(shí)，產(chǎn)生的物理現(xiàn)象有：使大小塊重新排列，和互相靠近。使單個(gè)土顆粒重新排列和互相靠近，使小顆粒進(jìn)入大的顆粒中，多種路基結(jié)構(gòu)層材料通常主要是由各種不同粒徑的單位粒徑組成的。在碾壓過(guò)程中，主要發(fā)生的現(xiàn)象是大小塊重新排列，互相靠近和小顆粒進(jìn)入大顆粒的空隙中，產(chǎn)生這些不同物理現(xiàn)象的結(jié)果是增加單位體積內(nèi)固體顆粒的數(shù)量，減少空隙率，這個(gè)過(guò)程稱做壓實(shí)。

運(yùn)用環(huán)刀法、灌砂法居多，環(huán)刀法適應(yīng)砂土，路基填筑中廣泛運(yùn)用此類方法，灌砂法適用于粒徑較大的填土材料。但無(wú)論用何種方法，其理論依據(jù)都大同小異，都是以路基施工壓實(shí)土的干密度（即檢測(cè)的干密度成果）與試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)所得的最大干密度的比值來(lái)確定路基的壓實(shí)程度的，以百分率表示。

壓實(shí)度用K表示，它的理論計(jì)算公式為：

K = ρd÷ρdmax

K：——壓實(shí)度（%）

ρd：——所檢測(cè)路段壓實(shí)土的干密度（g/cm3）

ρdmax：——標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)所得的最大干密度（g/cm3）

從上式我們可以看出擊實(shí)所得的最大干密度ρdmax的準(zhǔn)確與否將直接影響路基檢測(cè)壓實(shí)度的試驗(yàn)結(jié)果，它能真實(shí)地反映路基壓實(shí)程度。

2 影響壓實(shí)度的因素

2.1含水量對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)的機(jī)理是通過(guò)錘擊或碾壓克服土顆粒間的內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力，使土顆粒產(chǎn)生位移并互相靠近。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)力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。

2.2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)暮穸龋雺簩舆^(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)的類型而變。

2.3 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，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。

2.4 碾壓方式對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響

路基的施工技術(shù)規(guī)范都要求碾壓時(shí)必須“先輕后重，先慢后快，先邊緣后中間”，這是碾壓時(shí)的總原則。這種合適的碾壓方式既有利于提高壓實(shí)度，又有利于提高平整度。但是，這種方式不是萬(wàn)能的，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。碾壓過(guò)后不但密實(shí)而且平整，在有超高路段時(shí)，則宜先低后高。

2.5 碾壓速度對(duì)壓實(shí)的影響

在公路施工中，不管使用哪種形式或質(zhì)量的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，其碾壓速度對(duì)路基土所能達(dá)到的密度有明顯的影響。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。因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)針對(duì)具體的碾壓層的材料和所用的壓路機(jī)，通過(guò)鋪筑實(shí)驗(yàn)路段選擇合適的碾壓速度。另外，對(duì)于碾壓層厚和難以壓實(shí)的土?xí)r，應(yīng)采用較小的碾壓速度。

2.6 壓實(shí)機(jī)械對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)機(jī)械對(duì)一定含水量的路基土的壓實(shí)質(zhì)量有很大的影響。一般情況下，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。但是壓實(shí)機(jī)械對(duì)土的施加外力應(yīng)有所控制。若施加壓力過(guò)大，就會(huì)造成壓實(shí)過(guò)度，浪費(fèi)人力物力，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)路基有害。施加外力的一般原則是：壓路機(jī)碾壓時(shí)的單位壓力，不應(yīng)超過(guò)土的強(qiáng)度極限。

2.7 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)。

2.8 地基或下承層強(qiáng)度對(duì)壓實(shí)的影響

大量試驗(yàn)證明，在填筑路堤時(shí)，如地基沒有足夠的強(qiáng)度，路堤的第一層是難于達(dá)到較高的壓實(shí)度的。因此，在填筑路堤之前，必須先碾壓地基即清場(chǎng)，使其達(dá)到足夠的壓實(shí)度和強(qiáng)度。若地基比較濕軟，如公路修在稻田或沼澤地帶，直接在上面填筑路堤，往往會(huì)發(fā)生困難。在這種情況下，即使使用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，土層也會(huì)發(fā)生“彈簧現(xiàn)象”，碾壓遍數(shù)越多，“彈簧現(xiàn)象”愈嚴(yán)重。在這種情況下，應(yīng)該先利用石灰或固化劑處理地基，或者先將地基土用砂、沙礫土或其他類似的材料換填1～3層，進(jìn)行適當(dāng)碾壓后再進(jìn)行填土。試驗(yàn)證明，用相同的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方法碾壓時(shí)，如土基強(qiáng)度高，碾壓層的密實(shí)度就大，反之，碾壓層的密實(shí)度就小。

3壓實(shí)度檢測(cè)控制分析

3.1試坑的影響

3.1.1試坑的深度

按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》要求，試坑的深度應(yīng)該等于測(cè)定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下，每層壓實(shí)厚度為20cm，所以，試坑深度也應(yīng)該為20cm。

3.1.2 試坑的形狀

試坑的形狀應(yīng)該是空的圓柱體，但施工單位往往會(huì)將坑挖成鍋底的形狀，尤其是在接近試坑底部的位置。前面我們談到就每一壓實(shí)層而言，越向下的部位其壓實(shí)度越小，所以，這樣形狀的試坑將導(dǎo)致較松散部位的土取出得相對(duì)較少，導(dǎo)致測(cè)得的壓實(shí)度值偏大。 在此過(guò)程中還應(yīng)注意，本試坑挖出材料當(dāng)中是否存在大的石塊和堅(jiān)硬的材料，應(yīng)挑揀出以免影響壓實(shí)度，此時(shí)偏大。

3.2灌砂的時(shí)間，含水量的選取

正確的做法是觀察邊緣處標(biāo)準(zhǔn)砂不再流動(dòng)后還需要等十幾秒鐘再停止灌砂。因?yàn)槲覀儫o(wú)法直接觀察到中心部位砂子的流動(dòng)情況，更因?yàn)樯白拥牧鲃?dòng)是從中心開始而后才向邊緣擴(kuò)展的。

路基施工基本上都是在炎熱的夏天進(jìn)行，烈日使得新鋪筑的路基表面含水量偏低。所以，在選取含水量時(shí)，應(yīng)將試坑內(nèi)取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再取含水量。在同一壓實(shí)功條件下，填土的含水量對(duì)壓實(shí)質(zhì)量有直接影響。較為干燥的土，由于土顆粒之間的摩阻力較大而不易壓實(shí)。當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時(shí)，水起了潤(rùn)滑作用，土顆粒之間的摩阻力減小，從而易壓實(shí)。每種土壤都有其最佳含水量。土在這種含水量的條件下，使用同樣的壓實(shí)功進(jìn)行壓實(shí)，所得到的重度最大。施工中，土的含水量與最佳含水量之差可控制在-4%～+2%范圍內(nèi)。

4路基壓實(shí)質(zhì)量控制方法

4.1 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)。路基施工破壞土體的天然狀態(tài)，致使結(jié)構(gòu)松散，顆粒重新組合。為使路基土有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，必須予以人工壓實(shí)，以提高其密實(shí)程度。土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果的影響很大，砂性土的壓實(shí)效果優(yōu)于粘性土，因此施工中要選好土質(zhì)。

4.2 土的含水量控制

土在最佳含水量時(shí)進(jìn)行壓實(shí)才能達(dá)到最大密實(shí)度，因此，在路基填土壓實(shí)過(guò)程中， 必須隨時(shí)控制土的含水量， 當(dāng)含水量過(guò)大時(shí)，應(yīng)晾曬風(fēng)干至最佳含水量再碾壓。施工過(guò)程應(yīng)連續(xù)作業(yè)，減少雨淋、暴曬，防止土壤中的含水量發(fā)生大的變化。

4.3 合理選用壓實(shí)機(jī)具

土層填土厚度以不超過(guò)30cm為宜，分層鋪筑壓實(shí)。施工中盡可能采用重型壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行施工，對(duì)于同一類土來(lái)說(shuō)，采用輕型壓實(shí)所得出的最大干密度較采用重型壓實(shí)得到的最大干密度小，而最佳含水量又較采用重型壓實(shí)的大， 現(xiàn)行普遍采用的重型壓實(shí)所相匹配的壓實(shí)機(jī)械如50T震動(dòng)壓路機(jī)，每層壓實(shí)厚度不超過(guò)30cm， 而采用噸位更大的壓實(shí)機(jī)械時(shí)，它的壓實(shí)功可以增加，而其所能達(dá)到的壓實(shí)度可以進(jìn)一步提高，同時(shí)由于壓實(shí)力的增加， 施工時(shí)土的含水量又可以降低。由于土基密實(shí)度的提高、含水量降低從而可以提高路基的回彈模量。

4.4 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。

5 壓實(shí)工作組織

壓實(shí)工作組織應(yīng)根據(jù)壓實(shí)原理，以盡可能小的壓實(shí)功能獲得良好的壓實(shí)效果為目的。壓實(shí)工作必須很好的組織，并應(yīng)注意以下要點(diǎn)：

（1）填土層在壓實(shí)前應(yīng)先整平，可自路中線向路堤兩邊作2%～4%的橫坡；

（2）壓實(shí)機(jī)具應(yīng)先輕后重，以適應(yīng)逐漸增長(zhǎng)的土基強(qiáng)度；

（3）碾壓速度應(yīng)先慢后快，以免松土被機(jī)械推走；

（4）壓實(shí)機(jī)具的工作路線，應(yīng)先兩側(cè)后中間，以便形成路拱，再?gòu)闹虚g向兩邊順次碾壓。在彎道部分設(shè)有超高時(shí)，由低的一側(cè)向高的一側(cè)邊緣碾壓以便形成單向路拱橫坡，前后兩次輪跡（或夯擊）須重疊15～20cm。壓實(shí)時(shí)特別注意均勻，否則可能引起不均勻沉陷。

（5）在碾壓過(guò)程中經(jīng)常檢查土的含水量，并視需要采取相應(yīng)措施。

6 結(jié)束語(yǔ)

公路路基的壓實(shí)并達(dá)到合理的密實(shí)度，是公路施工的重要工序，壓實(shí)度檢測(cè)的真實(shí)性能客觀的反映出路基壓實(shí)的情況，也是達(dá)到有關(guān)公路施工的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高等級(jí)公路使用壽命和服務(wù)質(zhì)量的重要保證之一。充分壓實(shí)可以發(fā)揮路基土的強(qiáng)度，減少路基在行車荷載作用下產(chǎn)生的永久變形，同時(shí)還可以增加路基土的不透水性和強(qiáng)度穩(wěn)定性，增強(qiáng)道路的使用性能和延長(zhǎng)道路的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏繼榮.公路工程路基路面壓實(shí)施工技術(shù)措施分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（14）.

[2]張明峰.公路工程路基路面施工技術(shù)探討[J]，長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（1）.

[3]胡庚欽，劉春海，趙修等.試論公路工程路基路面壓實(shí)施工技術(shù)措施分析[J].科技致富向?qū)В?013（18）.