道路工程路基土壓實(shí)技術(shù)探析

王祺超　賴淏　翟健梁　張超　陶富華

摘 要：文章從道路工程路基土壓實(shí)的機(jī)理、必要性、意義、影響因素、檢測和施工要點(diǎn)對道路工程路基土壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行探析，為優(yōu)化道路工程路基土壓實(shí)效果提供理論支持與經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：道路工程;路基土壓實(shí);技術(shù)探析

1 道路工程路基土壓實(shí)的機(jī)理

路基土是由空氣和水填充于固體的土顆粒骨架之中而形成的固—液—?dú)馊囿w，是道路工程中修筑路基的基本材料。路基土顆粒之間存在摩擦阻力和粘結(jié)力，因此土的顆粒難以在位置上產(chǎn)生相對變動。道路工程上的路基土壓實(shí)指通過施加外界壓力，在克服路基土顆粒間摩擦阻力和粘結(jié)力的情況下對路基土做功，使土的顆粒分布更加均勻，土的顆粒間距被擠壓縮小，土體逐漸密實(shí)化的過程。

2 道路工程路基土壓實(shí)的必要性

結(jié)構(gòu)層或路基變形導(dǎo)致路面損壞。路基變形源于荷載作用下的路基土塑性變形、自重作用下的短期壓密沉降以及長期固結(jié)沉降。對道路工程而言，在路基的穩(wěn)定性得到保證之后，其他施工環(huán)節(jié)方可順利開展，工程質(zhì)量方能達(dá)到預(yù)期效果和標(biāo)準(zhǔn)。一旦路基存在過大的變形量時(shí)，在路面板的底部往往會出現(xiàn)脫空的情況。板底脫空致使路面出現(xiàn)開裂甚至斷裂。為控制路基變形量，需要對路基土進(jìn)行充分的壓實(shí)施工，使得路基土具有適當(dāng)?shù)目棺冃文芰?，從而保證路基具有可靠的使用性能和耐久性。因此，在道路工程的路基修筑施工過程中，必須對路基土的壓實(shí)環(huán)節(jié)給予高度重視，路基土的壓實(shí)效果越好，路基可能出現(xiàn)的變形量越小，道路整體結(jié)構(gòu)便具有更好的穩(wěn)定性。

3 道路工程路基土壓實(shí)的意義

道路工程路基土壓實(shí)的意義可歸納為以下三點(diǎn)：（1）提升路基的強(qiáng)度和回彈模量，降低路基的可壓縮性;（2）最大限度地減小路基因水分干濕作用引起的體積變化;（3）減小路基土的空隙率、滲透系數(shù)，減少持水和滲流。[1]

4 道路工程路基土壓實(shí)的影響因素

4.1 土質(zhì)

土質(zhì)是影響路基土壓實(shí)的基礎(chǔ)性因素，也是壓實(shí)施工的首要考慮因素。施工單位應(yīng)當(dāng)從材料經(jīng)濟(jì)性和施工技術(shù)性兩方面綜合考慮，對路基土的土質(zhì)進(jìn)行合理選擇和嚴(yán)格控制。除了應(yīng)注意塑性指數(shù)高于26或有機(jī)質(zhì)含量高于5%的不良土質(zhì)不可直接用于道路工程的路基修筑之外，亦不宜選用水穩(wěn)定性不良或可壓縮性較大的土質(zhì)作為路基土，而砂性土因易被壓實(shí)而常用于路基修筑，是路基土的理想選擇材料。

4.2 路基土的顆粒粗細(xì)程度

一般而言，在土質(zhì)相同的條件下，土的顆粒越粗，其回彈模量值也越大，在相同條件下對路基土進(jìn)行壓實(shí)，所得土的最大干密度越大，而最佳含水量越小。鑒于不同顆粒粗細(xì)程度的路基土壓實(shí)效果間具有明顯差異，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際和施工環(huán)境的要求對路基土的顆粒粗細(xì)程度進(jìn)行合理篩選和嚴(yán)格控制。

4.3 含水率

含水率較低的路基土，水膜的潤滑作用相對微弱，在壓實(shí)過程中，路基土中的空氣易通過連通孔向外排出，但土的顆粒間存在的摩擦阻力和粘結(jié)力強(qiáng)，土的顆粒間難以在位置上產(chǎn)生相對變動，路基土的壓實(shí)受到限制。路基土的含水率增高會導(dǎo)致水膜厚度增大，水膜的潤滑作用增強(qiáng)，限制土的顆粒移動的阻力被大大削弱，路基土的壓實(shí)度增大。

但是，路基土的含水量過大或過小均無法充分壓實(shí)。路基土的含水量過高時(shí)會產(chǎn)生大量殘存于路基土孔隙的自由水，這部分水不但會阻礙路基土中空氣的排出，損耗壓實(shí)功，而且會因蒸發(fā)作用在路基土內(nèi)部產(chǎn)生連通的毛細(xì)孔，對路基土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性造成不利影響。路基土的含水率過低時(shí)，路基土經(jīng)壓實(shí)后，內(nèi)部仍然殘存大量孔隙，其密實(shí)度和強(qiáng)度會在吸水后大大降低。綜上所述，應(yīng)控制路基土在最佳含水率下壓實(shí)，方能得到理想的壓實(shí)效果。

4.4 壓實(shí)功

在一定范圍內(nèi)，壓實(shí)功的增大導(dǎo)致土的最大干密度提高，最佳含水量降低。壓實(shí)功的增大可以有效提高低含水量路基土的干密度，但對高含水率路基土的干密度影響不顯著，因此在工程中難以通過提高壓實(shí)功的途徑達(dá)到改善高含水率路基土壓實(shí)效果的目的。

5 道路工程路基土壓實(shí)的檢測

路基土的壓實(shí)效果通過壓實(shí)度反映。壓實(shí)度指施工路段壓實(shí)后測得的干密度與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)后測得的最大干密度之比。路基土壓實(shí)度越大則表明其密實(shí)度越高，壓實(shí)效果越好。

灌砂法、環(huán)刀法和核子儀法為常用的壓實(shí)檢測方法[2]。各種檢測方法均存在局限性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。各類土壓實(shí)情況均可用灌砂法進(jìn)行檢測。細(xì)粒土特別是粘性土干密度的檢測往往選擇環(huán)刀法。核子儀在標(biāo)定后方可使用，并需與灌砂法比較，進(jìn)行數(shù)值修正，才能得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

6 道路工程路基土壓實(shí)的施工要點(diǎn)

6.1 分層壓實(shí)施工

距離路面越近的路基部分需要承受越強(qiáng)的荷載作用，所以在路基施工中，對不同深度的路基土提出的壓實(shí)度要求是不同的。距離路面越近的路基土層，應(yīng)該具有越大的壓實(shí)度。因此，進(jìn)行分層壓實(shí)施工是保障路基土實(shí)現(xiàn)預(yù)期壓實(shí)效果的必要措施。

6.2 壓實(shí)試驗(yàn)

在路基土正式壓實(shí)之前，需要先對擬壓實(shí)方案進(jìn)行試驗(yàn)。對試驗(yàn)路段的壓實(shí)效果進(jìn)行檢測和評價(jià)，并以此為根據(jù)，對壓實(shí)方案的進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確定出符合壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的最佳分層厚度、壓實(shí)次數(shù)、壓實(shí)速度等施工參數(shù)?；趬簩?shí)試驗(yàn)對壓實(shí)方案進(jìn)行的再次調(diào)整，不但能夠優(yōu)化壓實(shí)效果，還能夠使工程更加經(jīng)濟(jì)，是路基土壓實(shí)不可或缺的環(huán)節(jié)。

7 結(jié)語

近年來，我國的交通量逐年快速增長，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，施工的水平和要求也逐步提高，道路交通建設(shè)越來越受到重視。為提高道路工程的工程質(zhì)量，必須對路基土壓實(shí)施工環(huán)節(jié)給予高度的重視和嚴(yán)格的控制，只有如此，才能為其他施工環(huán)節(jié)的順利開展和整體道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定提供必要保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫立軍.鋪面工程學(xué)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2012：51.

[2]林向東.瑞雷面波法在鐵路路基壓實(shí)度檢測中的應(yīng)用及理論研究[D].蘭州交通大學(xué)，2015.

作者簡介：王祺超（1999-），男，長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院本科生，研究方向：道路材料與結(jié)構(gòu)。