高速公路路基壓實(shí)效果影響因素分析

魏承志

（內(nèi)蒙古高等級(jí)公路建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

在高速公路建設(shè)過程中，路基的壓實(shí)質(zhì)量對(duì)公路整體施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很大的影響。由于路基壓實(shí)質(zhì)量不合格，很多道路通車后出現(xiàn)開裂、沉陷、坑槽等病害，使高速公路過早出現(xiàn)早期病害，嚴(yán)重降低行車質(zhì)量，影響行車安全。路基壓實(shí)過程中會(huì)受到土質(zhì)、含水量、壓實(shí)功能、壓實(shí)厚度和施工溫度等因素的影響，分析這些因素對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量的影響，有針對(duì)性地提出質(zhì)量控制措施，對(duì)提高路基壓實(shí)質(zhì)量，延長(zhǎng)公路使用壽命具有十分重要的意義。

1 高速公路路基強(qiáng)度組成分析

路基土是由固相、液相和氣相組成的，在路基壓實(shí)過程中，路基內(nèi)部多余的水分和氣體被排出，壓實(shí)度不斷提高。路基的承載壓力自上而下逐漸減小，因此路基填料的強(qiáng)度自下而上不斷提高。規(guī)范中對(duì)路基不同高度位置的填料強(qiáng)度和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定，以確定路基的壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。另外，為了保證路基的壓實(shí)質(zhì)量，會(huì)選用不同型號(hào)的壓路機(jī)對(duì)路基土進(jìn)行碾壓，以達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

雨季施工時(shí)，被雨水浸泡的填料不能用作路基填筑。所有路基填料必須經(jīng)施工技術(shù)人員檢驗(yàn)合格后方可選用，對(duì)上路堤、下路堤、下路床，上路床不同位置的路基應(yīng)選用不同的填料。另外，不容許將CBR 值較大的填在CBR 值較小的土層下面，也不容許將CBR 值較小的土填在路基頂面。對(duì)路基填料的含水量和壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，不僅要對(duì)規(guī)定范圍進(jìn)行檢測(cè)，還要對(duì)路基施工的薄弱部位進(jìn)行重點(diǎn)抽樣檢測(cè)，以保證路基整體壓實(shí)質(zhì)量滿足要求。路基碾壓施工中應(yīng)做好壓實(shí)機(jī)械的組合，合理選配施工機(jī)具的型號(hào)和數(shù)量。振動(dòng)壓路機(jī)可以有效提高路基的壓實(shí)度，而輪胎壓路機(jī)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)輪胎的高度和壓力，使路基填料的壓實(shí)度達(dá)到均勻一致。

2 高速公路路基壓實(shí)度的影響因素分析

2.1 土質(zhì)的影響

路基填料的土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果影響較大，不同土質(zhì)的填料最大干密度和最佳含水量不同，填料的液限、粘性越高，最佳含水量越高，最大干密度越低。砂土顆粒較大，松散不易成型，含水量對(duì)砂土影響較小，但含水量過低的砂土壓實(shí)困難。相較而言，亞砂土和亞粘土的壓實(shí)性能較好，粘性土的壓實(shí)性能較差。施工中應(yīng)取樣對(duì)不同類型的土質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定填料的最大干密度和最佳含水量，作為控制土體壓實(shí)質(zhì)量的基本依據(jù)。

2.2 填料中含水量的影響

在路基壓實(shí)過程中，填料的含水量對(duì)壓實(shí)質(zhì)量影響很大。路基填料碾壓過程中壓實(shí)功要克服土壤顆粒之間的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力，才能使土壤顆粒相互嵌緊，提高密實(shí)度。填料內(nèi)部土壤顆粒之間的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力隨壓實(shí)度的升高而增加，土的含水量小會(huì)增加內(nèi)摩擦力，造成壓實(shí)功無法克服土的抗力，壓實(shí)后土體的干密度變小。但含水量增加時(shí)，水的潤(rùn)滑作用令土壤顆粒之間的內(nèi)摩擦力降低，因此可以得到較大的干密度。然而，當(dāng)含水量超過一定值后，土體壓實(shí)后的干密度會(huì)不斷降低，這個(gè)限制就是最佳干密度。土體的干密度與含水量呈現(xiàn)一定關(guān)系，最佳含水量狀態(tài)下的土體壓實(shí)后得到最大干密度。因此，路基填料的含水量應(yīng)控制在最佳含水量附近，高溫季節(jié)施工可略高于最佳含水量。

2.3 路基壓實(shí)功能的影響

壓實(shí)功能主要是指壓實(shí)機(jī)具的重量、碾壓遍數(shù)、錘落高度及作用時(shí)間等，是除含水量以外影響壓實(shí)效率的另一個(gè)重要因素。同一種類型的填料，隨著壓實(shí)功能的增加，其最佳含水量不斷降低，最大干密度不斷提高。當(dāng)填料的含水量不變時(shí)，壓實(shí)功能越大，干密度越大，壓實(shí)度越高。結(jié)合這一特性，當(dāng)土體內(nèi)部含水量低于最佳含水量，且加水調(diào)整含水量較困難時(shí)，可通過提高壓實(shí)功能的辦法提高密實(shí)度。如果路基填料含水量過高，增加壓實(shí)功能可能會(huì)出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，降低壓實(shí)效果，必須晾曬后重新壓實(shí)。當(dāng)壓實(shí)功能增加到一定值時(shí)，土體密實(shí)度的增加程度很小，如果強(qiáng)行采用增加壓實(shí)功能的方式增加壓實(shí)度將會(huì)影響施工的經(jīng)濟(jì)性，使施工成本增加。如果不能達(dá)到規(guī)定密實(shí)度的要求，就應(yīng)該考慮更換路基填料來解決這類問題。

2.4 路基壓實(shí)厚度的影響

在填料的土質(zhì)、含水量和壓實(shí)功能相同的情況下，隨著壓實(shí)厚度的增加，填料壓實(shí)后的密實(shí)度不斷下降。路基壓實(shí)采用分層填筑，分層壓實(shí)的方式，為了保證整個(gè)填層的壓實(shí)度滿足要求，必須合理確定填層厚度。通常采用鋪筑試驗(yàn)路段，分別確定不同填料的最佳填筑厚度。按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采用人工夯實(shí)的土層厚度不得超過20cm，采用12～15t 光輪壓路機(jī)碾壓的路基填層厚度不宜超過25cm，25t 振動(dòng)壓路機(jī)不超過30cm。為了提高施工速度，縮短工期，近些年大噸位壓路機(jī)被應(yīng)用到公路路基施工中，松鋪厚度可以達(dá)到50cm。然而，在高速公路路基施工過程中，很多施工單位為了降低施工成本，提高施工速度，人為增加填層厚度，造成路基填筑壓實(shí)度不足。

2.5 施工溫度的影響

路基施工過程中，施工溫度也是影響壓實(shí)效果的重要影響因素之一。在進(jìn)行路基壓實(shí)施工中，應(yīng)合理選擇施工溫度。溫度過高或過低都會(huì)影響路基的壓實(shí)質(zhì)量，溫度過高容易使路基內(nèi)部的水分過快散失，造成土體松散，影響壓實(shí)質(zhì)量。溫度過低，土體中的水結(jié)成冰，產(chǎn)生凍脹，氣溫回升會(huì)造成路基沉降。

2.6 壓實(shí)機(jī)械的選配

合理選配壓實(shí)機(jī)械，可明顯提高路基壓實(shí)質(zhì)量。壓實(shí)機(jī)械的型號(hào)會(huì)影響路基填料的密實(shí)度，重型壓路機(jī)可以得到較高的壓實(shí)度。振動(dòng)壓路機(jī)比靜力式壓路機(jī)影響深度更大，壓實(shí)效果更好。應(yīng)根據(jù)填土類型選配壓實(shí)機(jī)械，并做好組合搭配。低粘性土和非粘性土，可選用中型光面鋼輪壓路機(jī)；粘度較大的填料可以選用重型光面鋼輪壓路機(jī)。砂性土、碎礫石土，振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)效果較好。

3 路基壓實(shí)質(zhì)量控制措施

3.1 合理選擇路基填料

路基填料的質(zhì)量和級(jí)配是路基壓實(shí)質(zhì)量的重要影響因素之一，施工過程中應(yīng)做好填料選配。實(shí)踐表明，粗粒土可以得到較好的壓實(shí)質(zhì)量，含石率控制在70%左右時(shí)壓實(shí)效果最佳。然而在路基施工過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的填料不一定都是粗粒土，也不一定能夠滿足含石率的要求。因此，施工過程中應(yīng)根據(jù)路基填層的位置選擇填料，并選取填料做級(jí)配試驗(yàn)，確定最優(yōu)級(jí)配。禁止使用含有淤泥、凍土或者生活垃圾等不合格材料的填土，施工中如發(fā)現(xiàn)路基土質(zhì)不良，應(yīng)及時(shí)更換，以達(dá)到壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)嚴(yán)格控制填料松鋪厚度，滿足規(guī)范要求，保證整個(gè)填層壓實(shí)度滿足要求。實(shí)踐證明，級(jí)配良好的碎礫石土壓實(shí)效果最好，砂性土次之，粘性土相對(duì)較差，不得選用含水量較高的粉質(zhì)土。

3.2 嚴(yán)格控制填料含水量

路基施工前選取部分填料做擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水量和最大干密度。在最佳含水量的狀態(tài)下壓實(shí)，路基填層可以達(dá)到最大干密度，得到最大壓實(shí)度。當(dāng)路基填土含水量高于最佳含水量時(shí)，應(yīng)堆填料做翻曬處理。當(dāng)路基填料含水量低于最佳含水量時(shí)，應(yīng)灑水悶料，如遇加水困難時(shí)，可采用增加壓實(shí)功的方式提高路基填層壓實(shí)質(zhì)量。夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，考慮到施工過程中的水分散失，應(yīng)適當(dāng)提高含水量。試驗(yàn)表明，路基填料最佳含水量會(huì)隨壓實(shí)功的增加而降低，而最大干密度隨壓實(shí)功的增加而提高。但在采取增大壓實(shí)功的方式提高填料壓實(shí)度時(shí)，壓實(shí)強(qiáng)度不得超過填料的極限強(qiáng)度，防止破壞土體結(jié)構(gòu)。

3.3 嚴(yán)格控制壓實(shí)次數(shù)

壓實(shí)次數(shù)是路基壓實(shí)度的重要保障，應(yīng)嚴(yán)格控制，并可有效降低土壤的含水量。施工中應(yīng)做好壓實(shí)次數(shù)控制，防止由于壓實(shí)次數(shù)不足造成的壓實(shí)度不足。同時(shí)，也要防止壓實(shí)次數(shù)過多造成填料超負(fù)荷，產(chǎn)生過壓。施工中應(yīng)建立試驗(yàn)段，合理確定不同填料的壓實(shí)次數(shù)。

3.4 提高路基的壓實(shí)強(qiáng)度

路基壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到要求的前提是路基壓實(shí)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)嚴(yán)格控制施工工藝，提高路基的壓實(shí)強(qiáng)度。合理組織壓實(shí)工藝，做好前期碾壓，保證密實(shí)度。對(duì)路基中存在軟弱層時(shí)，可采用砂石進(jìn)行換填，提高路基的壓實(shí)強(qiáng)度。

3.5 合理選配壓實(shí)機(jī)具

為了保證路基壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)合理選配壓實(shí)機(jī)具。結(jié)合路基填料的種類，進(jìn)行壓實(shí)機(jī)具的選配，并做好壓實(shí)機(jī)具之間的組合。常用的壓實(shí)機(jī)具有光輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)、振動(dòng)平板夯等，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的基本情況進(jìn)行選配。壓實(shí)機(jī)具應(yīng)能滿足壓實(shí)深度、壓實(shí)質(zhì)量的要求，使路基達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。

4 結(jié)語

路基的壓實(shí)質(zhì)量關(guān)系到公路整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接影響公路的使用壽命。對(duì)路基壓實(shí)效果的影響因素進(jìn)行分析，有針對(duì)性的質(zhì)量質(zhì)量控制措施，預(yù)防公路早期病害，可有效提高公路的整體施工質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，在高速公路路基施工過程中，應(yīng)充分考慮各類影響因素對(duì)路基施工質(zhì)量的影響，制定科學(xué)合理的施工方案，在施工過程中做好質(zhì)量控制，保證路基的壓實(shí)質(zhì)量滿足要求。