論影響路基壓實(shí)度的因素及其檢測(cè)方法

孫麗娟

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

路面車(chē)轍，龜裂等公路病害問(wèn)題在日常生活中隨時(shí)能夠看見(jiàn)，這種病害現(xiàn)象的產(chǎn)生原因歸根結(jié)底是因?yàn)槁坊谶M(jìn)行修筑時(shí)沒(méi)有達(dá)到質(zhì)量的要求，而保證和衡量路基質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)就是路基壓實(shí)度，路基中巖土自身的重量，上部路面的重量以及路面上行駛的車(chē)輛帶來(lái)的荷載都會(huì)最終傳遞到路基上由其承擔(dān)，因此保證壓實(shí)度能夠達(dá)標(biāo)是重中之重，能夠保證路基施工質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。大量的事實(shí)已經(jīng)證明了壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)得到保證甚至高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行要求，才能在根本上成為保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性的舉措。并且填料在路基碾壓的工程施工過(guò)程中會(huì)發(fā)生物理上的重新排列，也就是填料中的小顆粒會(huì)在壓實(shí)作用下進(jìn)入粒徑較大的顆粒的間隙當(dāng)中，使得顆粒的數(shù)量在單位體積之內(nèi)增加從而填充顆粒之間原本存在的空隙，這也是保證路基壓實(shí)度達(dá)標(biāo)的意義所在。檢查路基路面的施工質(zhì)量時(shí)，壓實(shí)度是一個(gè)重要的參考指標(biāo)，其精確的定義是指土壤以及其他筑路所用材料進(jìn)行壓實(shí)后的干密度和最大干密度的比值，這一指標(biāo)是用來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)密度大小進(jìn)行表征，壓實(shí)度和密度成正比關(guān)系，壓實(shí)度越大就證明筑路材料性能更強(qiáng)，施工質(zhì)量更好。

由于路基在修筑過(guò)程中承受的重量不僅來(lái)自于路面以及自身的巖石重量，而且還承受著由路面上部傳下來(lái)的行車(chē)荷載等，因此路基路面的承載能力大小對(duì)于道路使用安全而言非常關(guān)鍵。作為一個(gè)衡量路基路面施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，壓實(shí)度能夠得到保證的關(guān)鍵是最佳含水率是否能夠達(dá)到要求，路基路面最佳含水率在±2%之時(shí)進(jìn)行壓實(shí)是最合適的。此外，碾壓工具的使用應(yīng)該和碾壓厚度相互協(xié)調(diào)，在進(jìn)行施工前應(yīng)該根據(jù)壓實(shí)機(jī)具的選用和碾壓層的材料等合理的確定碾壓的次數(shù)以及速度，以求能夠?qū)簩?shí)速度進(jìn)行提升，從而保證工程的質(zhì)量。

1 影響因素以及相關(guān)控制檢測(cè)方法

1.1 含水量

作為土體的重要物理指標(biāo)之一，土壤的含水量能夠?qū)⑼馏w本身的一些性能客觀的反映出來(lái)，含水量的變化同時(shí)也會(huì)引起土體的各項(xiàng)力學(xué)性能發(fā)生相應(yīng)的變化，因此將土壤含水率控制在一個(gè)較為合理的范圍之內(nèi)是非常重要的，含水率不僅可以作為檢驗(yàn)土壤干密度以及孔隙率等指標(biāo)的重要依據(jù)，同時(shí)也是能夠保證路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。因此在路基施工的取土料場(chǎng)選定的階段，首先應(yīng)該測(cè)定的是該料場(chǎng)土體的最佳含水率，確定最佳含水率的目的是為了能夠更好的對(duì)施工過(guò)程提供指導(dǎo)和依據(jù)，高于最佳含水率的土體需要進(jìn)行晾曬等處理以降低其含水率，低于最佳含水率的土體應(yīng)該進(jìn)行灑水提高含水率。如果是施工地點(diǎn)處于水源緊缺或者取水不便的地方，為了壓實(shí)度的達(dá)標(biāo)也應(yīng)進(jìn)行便利的壓實(shí)操作。

從實(shí)驗(yàn)中可以看出，隨著壓實(shí)作業(yè)的增加，同一土壤中的最佳含水量將逐漸降低，并且隨著壓實(shí)功的增加，壓實(shí)作用也會(huì)增加。然后在實(shí)際工作中這種方法在進(jìn)行使用時(shí)有些方面要引起注意，那就是當(dāng)壓實(shí)工作增加時(shí)，如果壓力超過(guò)土壤的極限強(qiáng)度，土壤基礎(chǔ)的塑性會(huì)發(fā)生變化。

根據(jù)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，如果壓實(shí)工作的功率是固定的，土壤的干密度會(huì)隨著土壤含水量的變化，干密度的變化的程度在當(dāng)含水量高于+2%時(shí)更加明顯。從這個(gè)問(wèn)題可以看出，如果壓實(shí)處于最佳含水量+2%的條件下進(jìn)行相關(guān)的壓實(shí)工作，此時(shí)壓實(shí)效果非常好(見(jiàn)表1，圖1)。

表1 土工擊實(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)記錄

圖1 含水量和干密度的關(guān)系圖

1.2 壓實(shí)機(jī)械與壓實(shí)厚度

如果填筑材料的含水率比最佳含水率高一些時(shí)，碾壓機(jī)具的性能就要和碾壓層自身的厚度相協(xié)調(diào)適應(yīng)。低功率的碾壓機(jī)因?yàn)槭艿焦β蚀笮〉南拗?，因此分層太厚的?huà)會(huì)導(dǎo)致能量無(wú)法傳遞到分層的底部位置，導(dǎo)致出現(xiàn)壓實(shí)不到位的情況。只有分層表面部分受壓，深處的密實(shí)度就會(huì)達(dá)不到相關(guān)要求，結(jié)構(gòu)層次會(huì)變得很松散從而增加了事故發(fā)生的可能性。因此選用的碾壓機(jī)具不同時(shí)，碾壓的厚度應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的碾壓實(shí)驗(yàn)以及壓實(shí)度的分層測(cè)定來(lái)進(jìn)行確定，施工經(jīng)驗(yàn)顯示在施工設(shè)備都滿(mǎn)足條件的情況下30 cm是最為經(jīng)濟(jì)的松鋪厚度。同時(shí)大量的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)也能證明最小松鋪的厚度是能夠進(jìn)行控制的，保持在8 mm～12 mm的厚度為宜。

1.3 碾壓速度以及碾壓遍數(shù)

路基碾壓時(shí)碾壓機(jī)具的速度也是影響路基壓實(shí)度的一個(gè)因素，碾壓相同遍數(shù)的情況下，由于振動(dòng)壓路機(jī)都應(yīng)有相同的振動(dòng)頻率，因此行駛速率越低的壓路機(jī)碾壓輪夯砸點(diǎn)之間相距的距離就更小，這樣就會(huì)導(dǎo)致碾壓輪夯砸在單位面積內(nèi)的進(jìn)砸點(diǎn)間距過(guò)大，單位面積之內(nèi)的壓實(shí)功就會(huì)很小。因此為了避免這種情況的發(fā)生，在進(jìn)行正式的碾壓之前應(yīng)該根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)相應(yīng)路段進(jìn)行鋪筑實(shí)驗(yàn)，以便選定出合適的碾壓值和碾壓遍數(shù)，更好地指導(dǎo)施工的進(jìn)行。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)路基壓實(shí)度的方法

2.1 灌砂法

灌砂法是一種較為標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)路面壓實(shí)度的方法，但是使用范圍有一定的局限性，無(wú)法在填石路堤等存在大空洞的情況下使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)。這種方法的操作過(guò)程如下:首先由相關(guān)人員使用粒徑在0.3 mm～0.6 mm亦或是粒徑在 0.25 mm～0.50 mm挑選出均勻的細(xì)砂，在指定的位置進(jìn)行自由下落，在單位重量不變的情況下測(cè)量試洞的容積，此時(shí)相關(guān)人員也要集料含水率來(lái)測(cè)算出試件的干密度。灌砂法作為當(dāng)前規(guī)范中認(rèn)可并使用的一種主要的檢測(cè)手段，在相關(guān)領(lǐng)域和實(shí)際工程測(cè)驗(yàn)中擁有較高的認(rèn)可度。這個(gè)方法看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，在實(shí)際的操作過(guò)程中會(huì)由于稱(chēng)量次數(shù)的增加而增加不準(zhǔn)確的因素，因此實(shí)際操作過(guò)程中需要相關(guān)操作人員認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)規(guī)范從而提高每一步操作的規(guī)范性，盡可能的減少誤差的產(chǎn)生，達(dá)到較為精準(zhǔn)的效果。

2.2 環(huán)刀法

環(huán)刀法一般情況下針對(duì)的范圍主要是不含骨料的粘性土，細(xì)粒土以及無(wú)機(jī)結(jié)合料細(xì)粒土等土壤類(lèi)型的壓實(shí)度測(cè)試，這種檢測(cè)方法也是比較常見(jiàn)的一種。環(huán)刀的容積一般是在200 cm3，高度在5 cm上下，采用這種方法測(cè)出來(lái)的土壤壓實(shí)度實(shí)質(zhì)上是環(huán)刀中的土樣的平均密度值，實(shí)際土體的密度是自下而上縮減的，下層土體的密度相對(duì)較大，采用環(huán)刀法測(cè)得的結(jié)果也會(huì)相對(duì)較大，上層土體的密度相對(duì)較小，在下層進(jìn)行取樣測(cè)量得到的數(shù)值會(huì)比較小。

因此相關(guān)人員在用環(huán)刀法進(jìn)行土體密實(shí)度的測(cè)量時(shí)不管在土體的上中下哪一部位進(jìn)行取樣測(cè)量都會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況，另一方面因?yàn)榄h(huán)刀的體積不大會(huì)對(duì)土壤承重時(shí)產(chǎn)生誤差，因此環(huán)刀的體積和重量也需要引起重視。還有一種引起量測(cè)不準(zhǔn)確的情況就是酒精燃燒法會(huì)使得土壤中的很多有機(jī)物被破壞掉，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果和實(shí)際值有所出入，此時(shí)為了保證密度值的準(zhǔn)確可以考慮用烘干法代替酒精燃燒法。

3 結(jié)語(yǔ)

影響路基壓實(shí)效果的主要有土壤的含水率，壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)厚度，碾壓速度和碾壓遍數(shù)等因素，土壤壓實(shí)度的檢測(cè)可以用灌砂法和環(huán)刀法來(lái)進(jìn)行，實(shí)際的路基路面施工過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該學(xué)會(huì)結(jié)合理論知識(shí)和實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)路段的相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)等工作，這樣才能得到較為精確的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)實(shí)際施工進(jìn)行指導(dǎo)，同時(shí)保證土體壓實(shí)度能夠滿(mǎn)足要求，從而保證工程質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)。