填土路基壓實問題分析

湯永福

路基是路面基礎，路基施工處理的質量直接影響到路面使用品質和使用壽命。特別是在東北地區(qū)因氣候變化的原因，常常因路基施工質量問題而導致路面早期出現(xiàn)龜裂、沉陷、翻漿等病害，影響車輛的正常暢通，增大養(yǎng)護成本。例如，常見橋頭跳車、半邊加寬部分產(chǎn)生不均勻沉陷，新路基路面早期破壞等，多是路基施工方法不當，土基壓實度控制不嚴格所致。即使是高等級水泥路面，如果路基施工壓實度控制不嚴，水泥路面在行車作用下，會因路基沉陷而產(chǎn)生路面板錯臺及斷板。

路基施工時，應嚴格按現(xiàn)行《公路路基施工技術規(guī)范》要求進行，并應通過試驗路段來確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應的碾壓遍數(shù)、最佳機械的配套和施工組，還要有一定素質的施工隊伍來重視。在工作實踐中，我們都知道，路基工程的質量好壞直接關系到路面的行車效果，它決定著整條路的使用壽命，而填土路基的壓實施工是路基工程施工的重點，路基的好壞決定于它的強度，而壓實度是控制強度的主要指標，所以填土路基的壓實是整個路基工程的重點，是保證公路工程質量的重要指標。

一、路基土體一般是由土粒、水分和空氣組成的三相體

它們具有各自的特性，相互制約共同存在于統(tǒng)一的土體中，而土體中三相在體積和重量上的比例關系，即是評價土的工程性質又是影響壓實性能的重要因素。土的技術指標主要有：ρω濕密度、ρd干密度、ω含水量等。試驗表明：ρd越大，土體越密實，強度也得到提高，用壓實機械對填土路基的碾壓即改變三相組成比例，減少水孔隙率，增加單位體積內固體含量，即，使土體達到：1.連接的土粒重新排列靠近，單位重增加，黏結力增大，提高土體強度;2.通過壓實使土粒外表的水膜減至更薄，增加內聚力，提高抗剪強度;3.通過壓實將土壤中空氣擠出，減少水孔隙率，增加密實度，提高土體的水穩(wěn)定性和減少因凍脹而引起的不均勻變形。

二、影響路基壓實的因素

1.含水量對壓實的影響

由土的三相分析中可知，土中含水量的變化，較大程度上影響土的性質的改變，對所能達到的密實度起著非常重要的作用，隨著含水量的增加，土所處的狀態(tài)發(fā)生變化，即可由半固態(tài)→硬塑態(tài)→較塑態(tài)→液態(tài)的過程轉變，不同狀態(tài)的土對外力的抵抗能力是不同的，處在半固體狀態(tài)的土，含水量小，可塑性很小，壓實困難，遇水則強度急劇下降，作為路基填土硬塑狀態(tài)的土基容易通過壓實獲得最佳密實度和較好的水穩(wěn)定性;處于較塑狀態(tài)的土，由于含水量偏高，土基難以壓密，在碾壓過程中可能會產(chǎn)生彈簧現(xiàn)象，變形較大。當含水量達到最佳含水量時，可以達到最大干密度。

2.土質對壓實的影響

就填筑路堤而言，最適宜的是砂礫土、砂土及砂性土，這些土容易壓實，有足夠的穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，最難壓實的土是黏土，黏土的特點是液限大，最佳含水量比其他土類大，而最大干密度較小，但經(jīng)壓實的黏土仍具有良好的不透水性。土粒愈細最佳含水量的絕對值愈高，最大密度的絕對值則較低。砂礫土的顆粒較粗，呈松散狀態(tài)，水分易散失。因此，含水量對砂土沒有多大實際意義。

3.壓實功能對壓實的影響

所謂壓實功能即壓實土壤所消耗能力之大小。根據(jù)試驗表明，壓實功能愈大，土的最大干密度也愈大，而土的最佳含水量愈小。壓實功能的調節(jié)主要靠機械重量和碾壓次數(shù)的增減來實現(xiàn)。當土的含水量不變時，對同一黏土來說，則壓實功能愈大，所得的干密度也愈大。所謂壓實土壤的最佳含水量是在一定的壓實功能下對某種土而言的，根據(jù)這一特性，在施工中如果土的含水量低于w，加水又有困難時，可采用增加壓實功能的辦法來提高密實度。而當壓實功能增加到一定程度后，土的密度增加不顯著，這說明功能達到一定限度后，采用增加壓實功能的辦法來提高土的密實度，其效果不大，亦不經(jīng)濟，此時應采取換土或其他措施，來達到提高密實度的要求。

4.壓實工具及壓實層厚度

壓實機械按壓實過程的工作原理和對土基所起的作用可分為碾壓、夯實和振動搗實三類。通常，光面滾筒式壓路機對黏性土的薄層壓實最為有實效;單位使壓路滾具有足夠單位壓力，常用作路基或基坑土方初壓工作，特別對濕度較大顆粒大小不等的黏性土壤效果最好，對于松散細小而均勻的砂土類則完全不起作用，也不常用;輪胎式壓路機能適應不同土壤條件的壓實，使用范圍較廣，壓實效果好;夯實用的機具如爆破夯、夯擊極等，它適應于工作面較狹窄的邊角地帶、橋涵接頭處填土的壓實;振動搗實主要是采用振動壓路機，它對非黏性土的壓實效果最好。

不同的壓實機具，其壓力傳播的有效深度也不同，夯擊式機具壓力傳播最深，振動式次之，碾壓式最淺。一種機具的壓實的作用深度，在壓實過程中不是固定不變的，土體松散，壓力傳播較深，當上部土層逐漸密實，強度相應提高后，其作用深度就逐漸減少，當壓實機具的重量不大時，荷載作用時間越長，土的密實度越高，則密實度的增長速度隨時間而減少;當壓實機具很重時，尤其超過其一時間限度后，土的變形急劇增加，甚至達到破壞，所以當路基具有一定強度后，不應用振動大型壓路機壓實。此外，碾壓速度越高，壓實效果越差。因此施工時應按照這些特性，根據(jù)不同的土質選擇機具，確定每層壓實厚度、碾壓遍數(shù)及行駛速度等。

三、壓實施工中應注意的問題

1.高速公路和一級公路路基填土壓實宜采用振動壓路機或35 t～50 t輪胎壓路機進行。采用振動壓路機碾壓時，第一遍應不振動靜壓，然后先慢后快，由弱振至強振并遵循先輕后重，由內向外（彎道）由邊向中（直線），縱向進退等原則。

2.嚴格控制壓實層厚，保證壓實效果的均勻。

3.涵洞兩側的填土與壓實和橋臺背后與錐坡的填土與壓實應對稱或同時進行，且涵頂填土50 cm內應采用輕型靜載壓路機壓實，保證不破壞涵頂構造，且不允許重型機械在涵頂50 cm填土以內經(jīng)過。

4.高填方路堤的基底應按照設計要求的基底承壓強度進行壓實，設計無要求時，壓實度不宜小于90%，若地基松軟，應進行地基改善加固處理，若基底處于陡峻山坡或谷底時，應進行挖臺階處理，并嚴格分層壓實。若場地狹窄時，宜采用小型的手扶式振動壓路機或振動夯進行，當場地較寬廣時宜采用自重為12 t以上的振動壓路機碾壓。

5.不同性質的土應分別填筑壓實，不得混填。禁止直接使用液限大于50，塑性指數(shù)大于26的土，以及含水量超出規(guī)定的土。

6.零填及路塹路床的壓實，高速公路、一級公路，壓實度≥95，其他公路≥93，換填大于30 cm時，應按上列數(shù)據(jù)的90%標準執(zhí)行。

7.填土壓實的含水量誤差值控制在±1%～±1.5%之間，這樣可減少壓實功率。

8.壓實過程中應控制好橫坡及平整度，特別是94區(qū)、96區(qū)路基，因為路基的平整度將影響到路面的平整。

9.認真進行試驗段施工，認真總結試驗段各項指標。