研究公路路基施工的壓實(shí)控制

摘 要：路基的壓實(shí)是公路工程中一個(gè)非常重要的施工環(huán)節(jié)。它的施工質(zhì)量將直接決定公路的使用壽命和整個(gè)工程的施工質(zhì)量。本文首先通過介紹土的壓實(shí)特性，分析影響壓實(shí)特性因素，這里主要研究不同土類和壓實(shí)功這兩種因素。根據(jù)土樣選擇、壓實(shí)遍數(shù)還有施工中壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)等影響因素具體闡述對公路路基施工的壓實(shí)控制，這些工作的開展能夠完善施工設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，與此同時(shí)，還能為今后的公路建設(shè)發(fā)展提供更多的參考資料。

關(guān)鍵詞：公路路基；施工；壓實(shí)控制

中圖分類號：U416.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0124-02

1 引 言

在路面整體設(shè)計(jì)中，公路路基是最基礎(chǔ)的部分，要想保證路面具有高強(qiáng)度和高穩(wěn)定性的特質(zhì)就必須要加強(qiáng)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。從結(jié)構(gòu)上來看，公路路基屬于線性結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有線性結(jié)構(gòu)的普遍特點(diǎn)，即路線長、與環(huán)境接觸面廣，這些特點(diǎn)也決定了路基會(huì)更多的受到自然因素的影響，比如說氣候、地形。同時(shí)對公路路基產(chǎn)生影響的因素還有人為因素，比如說施工前的路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工中的方法還有后期的維護(hù)等。不規(guī)范的施工技術(shù)，將會(huì)影響公路的壓實(shí)效果，縮短公路的使用壽命甚至不能導(dǎo)致正常使用，還會(huì)增加公路后期的養(yǎng)護(hù)及維修的費(fèi)用，增加了成本。因此，確保公路工程路基壓實(shí)質(zhì)量能夠有效的確保公路的運(yùn)輸安全，在公路工程中要掌握路面壓實(shí)施工技術(shù)的要點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，采取有效措施保證公路工程的施工質(zhì)量。

2 土的壓實(shí)特性

2.1 土的壓實(shí)機(jī)理[1]

通常采用擊實(shí)試驗(yàn)來了解土的特性，通過實(shí)驗(yàn)可以得到各種土的擊實(shí)曲線，通過對曲線的觀察可以了解到土的壓實(shí)性比較復(fù)雜。目前認(rèn)為影響土的壓實(shí)特性的因素有很多，現(xiàn)如今所找到的因素主要有：土體的組成與結(jié)構(gòu)、土地的表面現(xiàn)象，還有毛細(xì)管的壓力，由于其會(huì)受到多種因素的影響，所以在進(jìn)行壓實(shí)控制時(shí)具有較高的難度。

土是氣相、固相和液相的三相體，意思就是在土的組成結(jié)構(gòu)中，土粒組成基本架構(gòu)，在這個(gè)基礎(chǔ)上以水和氣體填充土粒之間的空隙。對土進(jìn)行壓實(shí)操作的目的是為了改變土塊的形狀和結(jié)構(gòu)讓土體變得緊實(shí)，一般采用壓實(shí)機(jī)械對土進(jìn)行壓實(shí)，在壓實(shí)的過程中土粒之間的縫隙減小，土粒之間的排列順序發(fā)生改變，形成了一個(gè)新的密實(shí)體，強(qiáng)化了土粒之間的摩擦和咬合程度，因此，土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性就會(huì)得到提高。

2.2 壓實(shí)特性

在壓實(shí)試驗(yàn)中記錄相關(guān)數(shù)據(jù)可得到即時(shí)取現(xiàn)，曲線反映的是土的壓實(shí)特性的基本關(guān)系。擊實(shí)曲線是一個(gè)先上升后下降的曲線，曲線有一個(gè)峰值，這個(gè)峰值代表是壓實(shí)效果最好的時(shí)候所對應(yīng)的土的最佳含水量和最大干容重，在這種狀況下施加一定的壓實(shí)功，能夠使土粒達(dá)到最大干密度。在繪制擊實(shí)曲線的同時(shí)還可以畫出飽和曲線，觀察兩者的關(guān)系可得到下面一個(gè)結(jié)論：擊實(shí)土在被擊石的過程中不可能達(dá)到完全飽和狀態(tài)。

不同的土類和不同的壓實(shí)功會(huì)對壓實(shí)特性產(chǎn)生影響：一般在含粗粒較多的土樣中，最大干容重較大，但是最佳的含水量較小。

如果從土的壓實(shí)特性和變形特性兩方面考慮發(fā)現(xiàn)：不能夠使用壓實(shí)系數(shù)對土的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，但是在實(shí)際操作中這種試驗(yàn)容易進(jìn)行，并且操作的時(shí)間短。要想實(shí)現(xiàn)使用壓實(shí)系數(shù)控制圖的內(nèi)在質(zhì)量，就應(yīng)該在控制指標(biāo)中考慮到含水量的影響。

3 公路路基施工中的壓實(shí)控制

在土壤壓實(shí)中，含水量的多少是影響壓實(shí)效果的重要因素之一。使用一定的壓實(shí)機(jī)械對土樣進(jìn)行壓實(shí)操作時(shí)，在達(dá)到一定壓實(shí)度的基礎(chǔ)上，觀察含水量的變化可發(fā)現(xiàn)其具有一定的規(guī)律，含水量的波動(dòng)總在一定的范圍內(nèi)，這個(gè)范圍被稱作施工控制含水量。在目前相關(guān)規(guī)定中你即使實(shí)驗(yàn)的最佳含水量作為標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為“+2-3”。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的確定是具有一定的依據(jù)的，是在通過多次的試驗(yàn)，分析對比不同的施工條件和設(shè)計(jì)要求總結(jié)得到的，這個(gè)結(jié)論的獲得有道理但是缺乏一定的理論依據(jù)及證明。所以在施工中選擇合適的填壓土樣、將土的含水量控制在合理范圍內(nèi)、確定壓實(shí)的遍數(shù)、選擇合理的壓實(shí)功在壓實(shí)試驗(yàn)中非常重要。

3.1 土樣的選擇

通過對多種類型的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，得到使用粗粒料在施工碾壓時(shí)效果最好，因?yàn)檫@種土樣但密度較大，對含水量的變化要求低，所以在控制含水量時(shí)可放寬要求。將這類土樣投入使用后即使有大量的水侵入，其密度也不會(huì)發(fā)生改變，整體不會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象；如果減少水的含量，也不會(huì)出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象。所以這類土對水的含量不敏感，具有較高的穩(wěn)定性，在修建公路時(shí)可大量使用。

細(xì)粒土是相對于粗粒土來說的，這種土對含水量的變化比較敏感，當(dāng)有大量水侵入時(shí)，其含水量會(huì)變大，整體體積也會(huì)出現(xiàn)明顯的膨脹。初始含水量會(huì)影響膨脹率，一般來說，初始含水量越大，膨脹率越小，也就是說，當(dāng)土體中的含水量變小時(shí)，其體積會(huì)發(fā)生明顯的收縮，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致土體發(fā)生開裂。對此進(jìn)行詳細(xì)分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，由于水的侵入使得單位體積內(nèi)得干密度減小，干密度減小的后果就是土的承載能力減小。所以在實(shí)際道路建設(shè)中，如果路基可能侵水，對于細(xì)粒土來說不能夠在其含水量較小的狀況下進(jìn)行壓實(shí)。

3.2 壓實(shí)遍數(shù)的影響

在探究壓實(shí)遍數(shù)的試驗(yàn)中，主要對粗粒土和細(xì)粒土進(jìn)行對比研究。得到其性質(zhì)如表1所示。

為了使壓實(shí)試驗(yàn)的效果達(dá)到最佳，應(yīng)該控制好填料的含水量，含水量過高過低都會(huì)影響壓實(shí)的效果。在實(shí)驗(yàn)中要結(jié)合工程的經(jīng)驗(yàn)，選擇六種含水量不同的填料。然后使用粗粒土和細(xì)粒土對這六種填料分別進(jìn)行液壓試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)要將不同含水量的填料連續(xù)攤鋪，保證不同填料的厚度都相同，在這里選定填鋪的厚度為40cm。將填料鋪平整之后開始進(jìn)行碾壓。每壓兩遍用儀器對其壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行測量并記錄，通過分析，可以得到如下結(jié)論：①一般的路基壓實(shí)系數(shù)都應(yīng)該大于0.9。對于細(xì)粒土來說，在壓實(shí)中如果保證最佳含水量，壓實(shí)系數(shù)只要大于等于0.9，碾壓三四次即可。如果含水量不在最佳范圍內(nèi)時(shí)至少要碾壓六遍以上才可以達(dá)到要求；對于粗粒土來說，如果填料作用于容易被水侵入的地方時(shí)，一般只需要碾壓3～5次就可使壓實(shí)系數(shù)達(dá)到0.9以上。如果含水量不在最佳范圍內(nèi)時(shí)至少要碾壓六遍以上才可以達(dá)到要求。②從表1數(shù)據(jù)中觀察可知，對于細(xì)粒土來說，如果碾壓八遍以上，其壓實(shí)系數(shù)基本上不會(huì)再發(fā)生改變，有的還會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)系數(shù)下降的現(xiàn)象。所以說其壓實(shí)能力有一個(gè)臨界狀態(tài)，在這里就是第八遍碾壓。如果超出臨界狀態(tài)，碾壓次數(shù)再多也不會(huì)對壓實(shí)效果產(chǎn)生影響。所以在這個(gè)時(shí)候的壓實(shí)功為此狀況下的最佳壓實(shí)功，被稱為最佳有效壓實(shí)功。同理，分析上表數(shù)據(jù)可以得到粗粒土的最佳有效壓實(shí)功，其壓實(shí)功相當(dāng)于第十遍的碾壓壓實(shí)功。③壓實(shí)功的大小會(huì)受到碾壓機(jī)的荷載和碾壓次數(shù)的影響。一般來說，碾壓的遍數(shù)越多壓實(shí)功越大，碾壓的遍數(shù)越少要是光越小，它們是成正比例關(guān)系。但是這種變化也有一定的限制，如果含水量過大，擊實(shí)功的增加并不能改變壓實(shí)系數(shù)，這樣做也是不經(jīng)濟(jì)的。

4 結(jié)束語

根據(jù)土的顆粒組成來劃分路基壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性和合理性，再考慮到孔隙率指標(biāo)時(shí)，考慮干密度和路基成型時(shí)的含水量兩種影響因素，對控制壓實(shí)內(nèi)在的質(zhì)量具有重要作用，鑒于其合理性和有效性，應(yīng)該對其進(jìn)行進(jìn)一步研究和推廣。為了提高公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保障公路路基具有較高的質(zhì)量，必須要采取一定的措施，對路基進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制。

參考文獻(xiàn)

[1]李云峰.路基路面檢測技術(shù)[M].人民交通出版社，2017（9）：23～25.

[2]姚祖康.道路路基與路面工程[M].同濟(jì)大學(xué)出版社，2014（4）：4～18.

收稿日期：2018-4-25