土石混填路基現(xiàn)場壓實試驗研究

張曉鋒 周應(yīng)新,2 錢 坤 陳 武 吳尚峰 曾維成

(1.云南武易高速公路建設(shè)指揮部，云南 昆明 650300； 2.云南省公路開發(fā)投資有限責(zé)任公司，云南 昆明 650200)

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土石混填路基現(xiàn)場壓實試驗研究

張曉鋒1周應(yīng)新1,2錢 坤1陳 武1吳尚峰1曾維成1

(1.云南武易高速公路建設(shè)指揮部，云南 昆明 650300； 2.云南省公路開發(fā)投資有限責(zé)任公司，云南 昆明 650200)

基于壓實度檢測在某高速公路檢驗路基質(zhì)量標準的應(yīng)用實踐，通過現(xiàn)場填筑試驗，探討了土石混填路基的壓實機制，分析了顆粒級配、振動方式、碾壓遍數(shù)等不同施工工藝參數(shù)及不同參數(shù)的組合對壓實效果的影響，結(jié)果表明，隨著碾壓遍數(shù)的增大，壓實度呈現(xiàn)先增大后平穩(wěn)的變化趨勢；先2遍靜壓再6遍高頻率振動碾壓，并采用中等速度碾壓，可以達到最佳壓實效果。

土石混填，路基，壓實度，施工工藝

0 引言

隨著我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，土石混填料被廣泛應(yīng)用，該填料以取料方便、抗剪強度高、壓縮性小、承載力高等優(yōu)點成為了西部地區(qū)主要的填筑形式[1]。壓實度是衡量路基填筑質(zhì)量的一個重要指標,長期工程實踐形成了灌砂法、波動法等多種檢測手段[2]。從分層填鋪時的攤鋪厚度、碾壓機械選擇[3]、碾壓次數(shù)[4]、含水量變化等方面分析其對路基整體的壓實度的影響[5]，具有重要的工程意義。

本文以云南省某高速公路為工程依托，開展土石混填路基現(xiàn)場碾壓試驗研究。擬詳細探討土石混填路基顆粒級配、含水率、鋪土厚度以及碾壓遍數(shù)等因素對壓實效果的影響，提出土石混填路基壓實質(zhì)量現(xiàn)場實用控制指標與壓實質(zhì)量評定方法。通過對顆粒破碎率的分析探究路基現(xiàn)場壓實的理論依據(jù)，為土石混填路堤在公路上的應(yīng)用提供參考。

1 試驗方案

試驗所用填料由施工現(xiàn)場附近取土廠開挖獲得，土料紫紅色，最大粒徑控制為100 mm，試驗設(shè)計方案如下：

1)采用現(xiàn)場土石料，在實際使用土料的含石量、含水量、松鋪厚度、最大粒徑的條件下，分別采用全靜力碾壓、全高頻率振動力碾壓、全低頻率振動力碾壓，改變碾壓次數(shù)，依次取碾壓次數(shù)為2次、4次、6次、8次、10次、12次后，分別測定碾壓后路堤填料的壓實度、含水量、顆粒篩分3個參數(shù)變化。

2)采用現(xiàn)場土石料，在實際使用土料的含石量、含水量、最大粒徑的條件下，分別改變壓路機速度、路基松鋪厚度和灑水次數(shù)，碾壓完成后測定路堤填料的壓實度、含水量、顆粒篩分3個參數(shù),如表1所示。

表1 試驗參數(shù)選取范圍

2 試驗結(jié)果分析

2.1 不同碾壓方式對壓實度的影響

如圖1所示，3種碾壓方式均出現(xiàn)了隨碾壓遍數(shù)增大壓實度逐漸提高又平緩的趨勢。其中全靜壓碾壓方式的變化幅度最小，說明靜壓對改變路基填料顆粒排列方式、壓縮路基填料間孔隙的作用最小。高頻振動方式與低頻振動方式在碾壓遍數(shù)為2遍～6遍過程中，隨著碾壓遍數(shù)增大，壓實度逐漸增大，且兩者變化幅度相似，高頻振動碾壓方式壓實度均大于低頻振動碾壓方式，最大壓實度達到了100%。碾壓遍數(shù)為2遍時，全靜壓碾壓方式的路基壓實度要大于另外兩種碾壓方式，達到了90.8%。這說明在碾壓初期，靜壓作用可使松鋪的路基填料變平整，粗細顆粒間可有效填充，其效果明顯要大于振動碾壓，隨著碾壓遍數(shù)的增大，施加振動力可使路基顆粒間的孔隙減小，甚至將大顆粒填料碾碎成小顆粒進行更好填充，從而達到更大的壓實度。

靜壓碾壓方式只有在碾壓方式為2遍時，壓實度比振動碾壓方式大。振動碾壓方式壓實度的最大值出現(xiàn)在碾壓遍數(shù)為6遍時，但在碾壓遍數(shù)為4時的壓實度也達到了路基設(shè)計的要求，并且高頻振動碾壓比低頻振動碾壓的效果好。

如表2所示，碾壓方式選取2遍靜壓+4遍高頻振動碾壓+1遍靜壓和2遍靜壓+6遍高頻振動碾壓+1遍靜壓，路基填料顆粒級配與松鋪厚度均與之前試驗一致。兩種碾壓組合方式的壓實度相差不大，且均滿足路基壓實要求。組合的壓實效果與分別碾壓的效果相似，并且可以減少經(jīng)濟成本，節(jié)約工程時間。因此，對于土石混填路基采用先靜壓2遍，然后高頻振動碾壓4遍～6遍，最后靜壓1遍的碾壓方式，可以獲得更好的壓實效果。

表2 不同碾壓方式組合的壓實度變化

2.2 不同壓路機速度對壓實度的影響

合適的碾壓速度對路基的壓實質(zhì)量及工程的經(jīng)濟性都有一定的影響，本試驗采用的型號為CLG6126壓路機有3種形式速度，分別為：2.6 km/h,5.3 km/h和10.9 km/h。但是壓路機本身的工作速度要求是0～5.3 km/h，因此進行路基碾壓工作可供選擇的速度為低速2.6 km/h和中速5.3 km/h。本次試驗的碾壓方式采用2靜+4動+1靜，變量為壓路機速度，試驗結(jié)果如表3所示。壓路機速度為中速時比低速時的壓實度大3.59%。中速時的壓實度更大，說明壓路機采用中速碾壓時填料顆粒間可以更好的填充，速度越大，對填料施加的力越大，顆?？梢愿眠\動，達到更好的壓實效果，因此可以選取壓路機為中速的速度。

表3 不同壓路機速度的壓實度變化

3 結(jié)語

1)隨著碾壓遍數(shù)的增大，路基壓實度逐漸增大，在碾壓遍數(shù)為6遍后出現(xiàn)平穩(wěn)的變化趨勢。其中在碾壓遍數(shù)為2遍時，靜壓的壓實效果最好，碾壓遍數(shù)為6遍時，高頻振動碾壓方式的壓實度最大。

2)壓路機速度在中速時的壓實度要大于低速,選取壓路機為中速的速度可以達到最佳壓實效果。

[1] 高春玉.土石混合料路用性能的實驗研究[D].成都：四川大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[2] 劉長發(fā),趙明階,張 華.土石路基壓實度可靠性分析與評價[J].水利與建筑工程學(xué)報,2011,9(5)：54-59.

[3] 趙煉恒,羅 恒,李 亮.沖擊壓實技術(shù)在高速公路高填方路基中的應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006，25(S2)：4191-4197.

[4] 秦尚林，陳善雄，宋煥宇．巨粒土高填路堤現(xiàn)場填筑試驗研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2008，27(10)：2011-2017．

[5] 孫 遜，李志清.土石混填路基現(xiàn)場壓實試驗及其固結(jié)機理研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2016,25(1):15-20.

Study on the field compaction test of embankment filled with soil-rock mixtures

Zhang Xiaofeng1Zhou Yingxin1,2Qian Kun1Chen Wu1Wu Shangfeng1Zeng Weicheng1

(1.Yunnan Wuyi Expressway Construction Headquarters, Kunming 650300, China; 2.Yunnan Highway Development & Investment Co., Ltd, Kunming 650200, China)

This paper illustrates a case study that detects roadbed quality of a highway embankment through its degree of compaction method. Based on field filling test, the authors discussed the compaction mechanism of embankment filled with soil-rock mixtures, and the influence of different construction parameters(grain composition, mode of vibration and times of rolling) and their different combinations to compaction effect. The results indicate that as compactions times increasing, the degree of compaction increases at first and then stabilizes gradually. It will be a better degree of compaction for the roadbed by carrying out static pressure twice, high frequency vibration six times, sprinkling two or three times. It will achieve the best effect of compaction by using medium speed rolling.

soil-rock mixtures, embankment, compaction degree, construction technology

1009-6825(2017)12-0118-02

2017-02-16

張曉鋒(1972- )，男，高級工程師

U416.1

A