對(duì)土方路基壓實(shí)度的質(zhì)量控制研究

張霄霄

（昆山市交通科技研究中心有限公司,江蘇 昆山 215300）

0 引言

路基壓實(shí)度是評(píng)價(jià)路基施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，能夠反映路基壓實(shí)后的密實(shí)程度，加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)的控制具有必要性[1]。切實(shí)做好路基壓實(shí)作業(yè)后，壓實(shí)度提高，路基的穩(wěn)定性增強(qiáng)，有利于公路其他部分的順利建設(shè)和正常使用。

1 路基壓實(shí)的重要性

路基在自然狀態(tài)下呈松散狀，壓實(shí)后路基的強(qiáng)度提高，穩(wěn)定性得到保障。路基壓實(shí)是路基建設(shè)全過程中的重要環(huán)節(jié)，在機(jī)械化施工的趨勢(shì)下，通常用壓實(shí)機(jī)具予以處理，借助外力作用改變?nèi)嗤馏w中土塊和土顆粒的分布狀態(tài)。經(jīng)過重新排列后相互靠近，大顆粒間的空隙被小顆粒填充，路基的密實(shí)度提高，內(nèi)聚力和黏聚力均增加，充分保障了路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在建設(shè)質(zhì)量可靠的路基后，可更加有效地施工路面。由此可見，路基施工極具重要性。

2 土方路基壓實(shí)操作技術(shù)

壓實(shí)前檢測(cè)土層的厚度、平整度、含水量，綜合評(píng)價(jià)是否具備壓實(shí)的條件，有不達(dá)標(biāo)之處安排處理。

正式壓實(shí)時(shí)，遵循“先弱后強(qiáng)、先輕后重”的原則，壓實(shí)初期靜壓，后續(xù)振動(dòng)碾壓。對(duì)路基邊緣部分碾壓后，再向中間推進(jìn)。壓實(shí)全程，壓路機(jī)操作人員嚴(yán)格聽從專員的指揮，精準(zhǔn)控制壓實(shí)機(jī)械設(shè)備。碾壓速度、碾壓遍數(shù)、重疊量各方面均要合理，禁止隨意調(diào)頭、轉(zhuǎn)動(dòng)方向。土方路基壓實(shí)過程中加強(qiáng)對(duì)填料含水量的檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際含水量采取動(dòng)態(tài)調(diào)控措施，含水量偏低時(shí)補(bǔ)充水分，偏高時(shí)翻曬，填料含水量達(dá)到要求后碾壓。

壓實(shí)期間路基邊坡可能堆積填料，需進(jìn)行整平。壓實(shí)后組織質(zhì)量檢查，結(jié)合平整度、壓實(shí)度判斷壓實(shí)效果。局部壓實(shí)度不足時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求的差異加強(qiáng)壓實(shí)，再用灌砂法檢測(cè)。

路基的穩(wěn)定性易由于水侵蝕而受到影響，加強(qiáng)排水具有必要性。對(duì)于非滲水土的路基面，修筑排水橫坡，利用橫坡高效排水。對(duì)于巖石路基面，以設(shè)樁的方式測(cè)量平整高度，修筑路拱后進(jìn)行壓實(shí)，提升路基的穩(wěn)定性，抵御水的侵蝕。

3 對(duì)路基壓實(shí)度造成影響的關(guān)鍵因素

3.1 土料的含水量

土料含水量偏高時(shí)，壓實(shí)效果差，土料的穩(wěn)定性有限，影響到路基的穩(wěn)定性；含水量偏低時(shí)，壓實(shí)過程中土粒間存在過強(qiáng)的摩擦力，密實(shí)度也依然難以達(dá)到要求。因此，需遵循適中的原則，動(dòng)態(tài)控制土料的含水量。

3.2 壓實(shí)機(jī)械

路基壓實(shí)普遍采取機(jī)械作業(yè)的模式，由于壓實(shí)機(jī)械設(shè)備類型的不同，經(jīng)過壓實(shí)處理后的壓實(shí)度也存在差異。例如，輕型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)后的密實(shí)度偏低，重型壓實(shí)機(jī)械有利于提高密實(shí)度，但壓實(shí)機(jī)械過重易破壞土料的原有形態(tài)，可能由于外部壓力作用而分散，反而不利于壓實(shí)度的提高。因此，需根據(jù)土料的特性選擇適宜的壓實(shí)機(jī)械，再規(guī)范施工。

3.3 壓實(shí)厚度

偏厚時(shí)，壓實(shí)機(jī)械的作用力難以擴(kuò)散至下層，存在上部密實(shí)度較好而下部較差的問題；偏薄時(shí)，土層承受的壓力有限而壓實(shí)作用力較強(qiáng)，破壞土粒中各物質(zhì)的比例，也將影響壓實(shí)效果。

3.4 壓實(shí)遍數(shù)

壓實(shí)遍數(shù)較多時(shí)，壓實(shí)后土體的密實(shí)度較高，但需耗費(fèi)較長的人力成本和物力成本，影響經(jīng)濟(jì)效益；壓實(shí)遍數(shù)較少時(shí)，能夠縮短壓實(shí)作業(yè)時(shí)間，但土料經(jīng)過壓實(shí)后的密實(shí)度有限。針對(duì)此狀況，需提前組織試驗(yàn)，確定適宜的壓實(shí)遍數(shù)。

3.5 壓實(shí)速度

壓實(shí)速度過快，機(jī)械設(shè)備與土的接觸時(shí)間較短，壓實(shí)后路基的密實(shí)度不足；壓實(shí)速度過慢，土料得到充分的壓實(shí)處理，但工程成本增加，不利于工程經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.6 土料類型

砂土、砂礫土及亞砂土易于壓實(shí)，土料經(jīng)過壓實(shí)處理后有足夠的穩(wěn)定性，因此此類土料適宜應(yīng)用在路基建設(shè)中。相較而言，黏質(zhì)土和細(xì)亞砂土也易于壓實(shí)，但對(duì)水較為敏感，飽水條件下呈流動(dòng)狀，缺乏足夠的承載性能。為有效規(guī)避該類問題的發(fā)生，需要優(yōu)先選擇壓實(shí)效果好、對(duì)水適應(yīng)能力較強(qiáng)的土料，必要時(shí)對(duì)土料做改良處理，為路基壓實(shí)打下良好的基礎(chǔ)。

4 路基壓實(shí)度的質(zhì)量控制

4.1 路基填料的質(zhì)量控制

（1）填料的選擇。優(yōu)先選用易被壓實(shí)且經(jīng)過壓實(shí)后密實(shí)度可達(dá)到要求的填料，禁止采用液限超50或塑性指數(shù)超26的土，亦不可采用沼澤土、凍土、淤泥等，否則在壓實(shí)后仍缺乏足夠的穩(wěn)定性。除了土料的選擇外，還需加強(qiáng)質(zhì)量檢查，不可摻雜樹根、草皮等雜物。若由于條件限制而必須選用黃土膨脹土，根據(jù)此類土料的特性做相應(yīng)的處理，而后方可投入使用。

表1 路基填料的最小強(qiáng)度和最大粒徑

（2）填筑前的試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容包含：顆粒大小分析試驗(yàn)；密度試驗(yàn)；相對(duì)密度試驗(yàn)；CBR值試驗(yàn)；擊實(shí)試驗(yàn)；液限、塑限試驗(yàn)；含水量試驗(yàn)；重型擊實(shí)試驗(yàn)等。根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)綜合判斷土料的性質(zhì)，確定不達(dá)標(biāo)的土料并予以剔除。在完成重型擊實(shí)試驗(yàn)后，匯總測(cè)定的數(shù)據(jù)，繪制土料的干密度和含水量關(guān)系曲線，直觀分析土料的性質(zhì)。

4.2 正式壓實(shí)前的試驗(yàn)

取具有代表性的路段組織試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)情況選擇適宜的機(jī)械設(shè)備，確定包含壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)速度在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)。為保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，要求試驗(yàn)段的長度不小于200 m，試驗(yàn)過程中加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集與記錄。經(jīng)過試驗(yàn)后，確定一套可行性較高的作業(yè)方案，為路基的大面積施工提供引導(dǎo)。

4.3 土料含水量的控制

施工中，先采取路基排水措施，加強(qiáng)對(duì)路塹施工土方含水量的控制，必要時(shí)開挖縱、橫向滲水溝，減小水對(duì)施工的干擾。對(duì)于存在于含水區(qū)的路塹，宜采取D75鏈軌與3Y15/18間隔穩(wěn)壓的方法；施工條件較差時(shí)，填適量的無機(jī)結(jié)合料，用于抑制地下水位的上升；還可采取無砂管降水的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)含水量的有效控制。路基填筑時(shí)，按比例摻入黏土和砂土，做充分的混合后予以填筑。遇土料的含水量偏高時(shí)，用鏵犁及旋耕犁拌和晾曬，降低土料的含水量。壓實(shí)與填筑分段、分層穿插進(jìn)行，在此方式下有充足的時(shí)間對(duì)土方含水量做靈活的調(diào)整。此外，加強(qiáng)對(duì)土方水分散失系數(shù)的控制也具有必要性，此項(xiàng)指標(biāo)富有參考價(jià)值，能夠更加有效地控制碾壓作業(yè)段的長度，使施工作業(yè)有條不紊地進(jìn)行。

壓實(shí)前檢測(cè)路基土的含水量，在最佳含水量的正負(fù)2%~5%為宜，合理的含水量可取得良好的壓實(shí)效果。路基土含水量偏高時(shí)，有軟彈現(xiàn)象，即便做充分的碾壓也依然難以達(dá)到壓實(shí)度要求。針對(duì)含水量偏高的情況，考慮攤開晾曬的處理方法，待實(shí)測(cè)含水量與最佳含水量的差值在許可范圍內(nèi)后方可安排壓實(shí)。由于工期緊張無法以攤開晾曬的方法降低含水量時(shí)，采用摻拌石灰的含水量降低措施，但此方法存在成本增多的局限性，需要獲得監(jiān)理工程師許可后方可應(yīng)用。路基土的含水量偏低時(shí)，根據(jù)實(shí)際含水量適量灑水。路基土含水量的高低易受到環(huán)境溫度的影響，一日內(nèi)各時(shí)段的環(huán)境溫度存在差異，因此需加強(qiáng)對(duì)路基土含水量的檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)采取動(dòng)態(tài)化的含水量調(diào)控措施。

4.4 土質(zhì)的質(zhì)量控制

土料保持最佳含水量時(shí)，便于壓實(shí)作業(yè)的高效進(jìn)行，在減少壓實(shí)功的同時(shí)取得良好的壓實(shí)效果。各類型土料對(duì)應(yīng)的最佳含水量控制要求不盡相同，需根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)控制。例如，細(xì)砂、高液限黏土的最佳含水量以9%~12%為宜，粉質(zhì)低液限砂土以12%~16%為宜。純砂屬于散狀材料，缺乏凝聚性，在經(jīng)過充分的壓實(shí)后砂土有液化的情況，不利于正常碾壓。針對(duì)此類特殊的材料，采取如下處理方法：

首先用水沖密實(shí)法，在增加水分后使砂呈飽水的狀態(tài)；而后，于周邊開挖試坑，向坑內(nèi)放置籮筐或是其他具有過濾作用的裝置；啟用小型抽水機(jī)，向上抽取多余的水。除前述基礎(chǔ)操作外，還可用輕型振動(dòng)式壓路機(jī)做碾壓處理，進(jìn)一步提高土料的密實(shí)度。碾壓含水量約為10%，碾壓遍數(shù)無特定的要求，具體視實(shí)際情況而定。

4.5 路基的合理壓實(shí)

壓實(shí)采取先穩(wěn)壓、再震動(dòng)碾壓的基本作業(yè)思路（圖1），具體要點(diǎn)為：

圖1 路基壓實(shí)流程

（1）直線段和大半徑曲線段，首先對(duì)邊緣部分做壓實(shí)處理，再轉(zhuǎn)向中間區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)路基的全方位碾壓；小半徑曲線段，先對(duì)內(nèi)側(cè)碾壓，再轉(zhuǎn)向外側(cè)。

（2）為保證路基得到全面的碾壓，碾壓輪需重合，具體以輪寬的1/3~1/2為宜。

（3）震動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，通常經(jīng)過6~8遍碾壓后即可取得良好的壓實(shí)效果。

（4）壓路機(jī)勻速運(yùn)行，速度適中，過快將縮短與土的接觸時(shí)間，影響壓實(shí)效果，若過慢將延長工期。壓實(shí)速度的控制主要根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的類型而定，例如振動(dòng)壓路機(jī)為3~6 km/h，光輪靜壓壓路機(jī)為2~5 km/h。

（5）根據(jù)前述有關(guān)于壓實(shí)效果影響因素的分析可知，土料的含水量屬于重要影響因素，為取得良好的壓實(shí)效果，必須加強(qiáng)土料含水量的控制。在路基施工中，需要及時(shí)檢測(cè)土料的含水量，對(duì)比分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值，將兩者的差值控制在許可范圍內(nèi)。若實(shí)測(cè)結(jié)果顯示含水量偏高，直接碾壓將出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象，為此可考慮將土攤開晾曬的處理方法，待該值與最佳含水量的差值在許可范圍內(nèi)時(shí)，方可安排碾壓；含水量偏低時(shí)，適當(dāng)灑水補(bǔ)充，直至實(shí)際測(cè)定的含水量達(dá)到要求為止。

4.6 壓實(shí)層厚度的控制

各類壓實(shí)機(jī)具的運(yùn)行特性不同，壓實(shí)有效深度存在差異，壓實(shí)有效深度由淺至深依次為碾壓式、振動(dòng)式、夯擊式。土體松軟時(shí)，壓力傳播較深，經(jīng)過多次壓實(shí)后，上部土層保持密實(shí)狀態(tài)，壓實(shí)難度逐步增加，作用深度減小。壓實(shí)機(jī)具的重量不大時(shí)，隨壓實(shí)時(shí)間的延長，密實(shí)度的增長率呈減小的變化趨勢(shì)，初期易于壓實(shí)，后期壓實(shí)難度較大；壓實(shí)機(jī)具較重時(shí)，壓實(shí)初期土體的密實(shí)度迅速增加，達(dá)到某限度后土體發(fā)生變形，嚴(yán)重時(shí)土體形態(tài)遭到破壞。因此，選擇適宜重量的壓實(shí)機(jī)具是有效碾壓的重要前提。壓路機(jī)的速度也會(huì)對(duì)壓實(shí)效果帶來影響，鋪土層較厚或壓實(shí)度要求較高時(shí)，適當(dāng)放慢壓實(shí)速度，使土經(jīng)過充分的碾壓后具有密實(shí)性。壓實(shí)初期以慢速為宜，土層的密實(shí)度有所增加后，適當(dāng)加快速度，即遵循“先慢后快”的原則；初期土體偏松散，易于壓實(shí)，可輕壓，土體經(jīng)過一段時(shí)間的壓實(shí)后密實(shí)度增加，為保證壓實(shí)的有效性，增加壓實(shí)強(qiáng)度，即遵循“先輕后重”的原則。各碾壓設(shè)備的運(yùn)行特性各異，有特定的應(yīng)用方法，以振動(dòng)壓路機(jī)為例，按照先弱振后強(qiáng)振的方式作業(yè)，使填土層各處均得到有效的壓實(shí)處理，保證路基的壓實(shí)度和平整度。填土分層的壓實(shí)厚度與土料特性、壓實(shí)機(jī)械性能有關(guān)，選取具有代表性的路段組織試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定合適的壓實(shí)厚度。以22~25 t振動(dòng)壓路機(jī)、12~25 t光輪壓路機(jī)為例，各自的壓實(shí)厚度分別不超過50 cm、20 cm。

4.7 壓實(shí)平整度的控制

相同壓路機(jī)對(duì)平整度不同的路基土碾壓后的應(yīng)用效果各不相同。路基土較為平整時(shí)，壓實(shí)條件良好，壓路機(jī)對(duì)各處的壓實(shí)功基本一致，壓實(shí)后各點(diǎn)的壓實(shí)度無顯著差異，基于壓實(shí)數(shù)據(jù)繪制的統(tǒng)計(jì)曲線離散程度較小，壓實(shí)效果較好。壓實(shí)發(fā)生在平整度不足的路段時(shí)，壓路機(jī)提供的沖擊力分布不均，壓實(shí)后各點(diǎn)的壓實(shí)功存在差異，壓實(shí)度的均勻性不足，易由于某處平整度偏低而出現(xiàn)壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)的情況。因此，經(jīng)過壓實(shí)后加強(qiáng)對(duì)整個(gè)作業(yè)區(qū)域的壓實(shí)度檢測(cè)，確定不達(dá)標(biāo)的路段，加強(qiáng)壓實(shí)，再次安排檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷是否達(dá)到要求。

4.8 加強(qiáng)對(duì)路基壓實(shí)度的檢測(cè)與控制

壓路機(jī)作用于平整路基時(shí)，壓實(shí)后各點(diǎn)的壓實(shí)度具有均勻性，基于壓實(shí)測(cè)定數(shù)據(jù)繪制的曲線離散程度較小。若路基的平整性不足，壓路機(jī)對(duì)路基的作用力存在差異，局部有向下的沖擊力，由于力的分布不均，碾壓后各點(diǎn)的壓實(shí)功不盡相同，各點(diǎn)的壓實(shí)度不一，局部壓實(shí)度可能明顯低于設(shè)計(jì)要求。為此，增加壓實(shí)度檢測(cè)頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)的路段，做針對(duì)性的加強(qiáng)碾壓處理，而后再次檢測(cè)，直至達(dá)到要求為止。

5 結(jié)語

綜上所述，壓實(shí)是路基施工全流程中的重要環(huán)節(jié)，在壓實(shí)作業(yè)時(shí)需遵循因地制宜的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程條件挑選出適宜的填料，組織試驗(yàn)，綜合含水量、液塑限等相關(guān)指標(biāo)評(píng)價(jià)填料的性質(zhì)，確定適宜的作業(yè)方案，而后嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范施工，保證壓實(shí)的有效性。壓實(shí)期間加強(qiáng)對(duì)土料含水量、壓實(shí)度等關(guān)鍵參數(shù)的檢測(cè)與控制，確保路基的壓實(shí)效果能夠達(dá)到工程要求。