關于公路工程路基壓實質量的若干探討

黃潔豐

摘要:本文主要通過對影響路基壓實質量幾個要素進行深入探討,從科學的角度詳細地闡述了各個影響要素與路基壓實質量之間的內在聯(lián)系,從而幫助我們大家能正確地掌握路基壓實的控制方法。

關鍵詞:公路路基;壓實質量;工藝技術;注意事項

在公路工程施工中,路基壓實質量作為決定路基填筑質量的重要指標,因為壓實度的不達標往往是造成路面提前破壞、路基不均勻沉降的主要原因。因此,我們只有在路基填筑過程中對各填筑層做到充分壓實、科學施工,才能保證路基的填筑質量。但是,如何才能保證路基壓實質量的達標呢?下面,就讓我們從影響壓實質量的幾個方面來一一探討這個問題吧。

1 影響路基壓實質量的因素

一般來講影響壓實的因素主要有以下幾種。

1.1 含水量對壓實過程的影響

壓實的機理是通過錘擊或碾壓克服土顆粒間的內摩擦力和黏結力,使土顆粒產生位移并互相靠近。土的內摩阻力和粘結力是隨著密實度而增加的,土的含水量小時,土顆粒間的內摩阻力大,壓實到一定程度后,某一壓實力不能克服土顆粒間的抗力,壓實所得的干密度小。當含水量增加時,水在土顆粒間起潤滑作用,使土的內摩阻力減小,因此,同樣的壓實功可以得到較大的干密度。在這個過程中,單位土體積中空氣的體積逐漸減小,而固體體積和水的體積逐漸增加,當土的含水量達到某一限度后,雖然內摩阻力還在減小,但單位土體中空氣的體積已壓縮到最小限度,而水的體積不斷增加,由于水是不可壓縮的,因此在同一壓實功下,土的干密度反而逐漸減小,土只有在某一含水量下,才能壓實到最大干密度,這個含水量稱為最佳含水量。因此,在現(xiàn)場施工中,細粒土以及天然沙礫土、級配碎石、石灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土等多種路基材料都有在一定的含水量條件下才能壓實到最大的干密度。若含水量小,要想達到較大的干密度非常困難;若含水量過大,不但不能得到較大的干密度,而且還會出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”。對于非凡干旱或潮濕的地區(qū),更要注重這一點。

1.2 碾壓厚度對壓實的影響

壓實厚度對壓實效果具有明顯影響。相同壓實條件下,由實測土層不同深度的密實度或壓實度得知,密實度隨深度呈遞減,表層5cm最高。不同壓實工具的有效壓實深度有所差異,根據(jù)壓實工具類型、土質及土基壓實的基本要求,路基分層壓實的厚度有具體規(guī)定數(shù)值。通過大量的實踐證實,碾壓應有適當?shù)暮穸?碾壓層過厚,非但下層的壓實度達不到要求,而且碾壓層上層的壓實度也要受到不利的影響。同時,碾壓的厚度隨所用的壓路機的類型而變。

1.3 碾壓遍數(shù)對壓實的影響

壓實功能對壓實效果的影響,是除含水量而外的另一重要因素。壓實功能與壓實效果曲線表明:同一種土的最佳含水量隨功能的增大而減小,最大干容重則隨功能的增大而提高;在相同含水量的條件下,功能越高,土基密實度越高。據(jù)此規(guī)律,工程實踐中可以增加壓實功能,以提高路基強度或降低最佳含水量。但必須指出,用增加壓實功能的辦法提高土基強度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上,效果提高愈為緩慢。

1.4 碾壓方式對壓實質量的影響

路基的施工技術規(guī)范都要求碾壓時必須“先輕后重,先慢后快,先邊緣后中間”,這是碾壓時的總原則。這種合適的碾壓方式既有利于提高壓實度,又有利于提高平整度。但是,這種方式不是萬能的,碰到非凡情況,碾壓方式要隨之改變。如碾壓碎石穩(wěn)定土時,由于土基中含有一定的碎石,采用高頻低輻,緊跟慢壓就比較好。碾壓過后不但密實而且平整,在有超高路段時,則宜先低后高。壓實是路基施工的最后工序,是保證路基質量、使其物理力學性質和功能特性符合設計要求的重要環(huán)節(jié)。而影響路基壓實質量的因素來自各個方面,既有自然因素,又有人為因素,為此要求我們在施工中嚴格控制碾壓施工中的各個環(huán)節(jié),保證路基壓實質量達到設計要求。

1.5 壓實機械對壓實的影響

壓實機械對一定含水量的路基土的壓實質量有很大的影響。一般情況下,使用輕型壓路機只能得到較小的密實度,使用重型壓路機可以得到較大的密實度。但是壓實機械對土的施加外力應有所控制。若施加壓力過大,就會造成壓實過度,浪費人力物力,嚴重的還會對路基有害。施加外力的一般原則是:壓路機碾壓時的單位壓力,不應超過土的強度極限。

1.6 地基或下臥層強度對壓實的影響

大量經驗表明,在填筑路堤時,如地基沒有足夠的強度,路堤的第一層是難于達到較高的壓實度的。因此,在填筑路堤之前,必須先碾壓地基即清場,使其達到足夠的壓實度和強度。若地基比較濕軟,如公路修在稻田或沼澤地帶,直接在上面填筑路堤,往往會發(fā)生困難。在這種情況下,即使使用重型壓路機進行碾壓,土層也會發(fā)生“彈簧現(xiàn)象”,碾壓遍數(shù)越多,“彈簧現(xiàn)象”愈嚴重。在這種情況下,應該先利用石灰或固化劑處理地基,或者先將地基土用砂、沙礫土或其他類似的材料換填1～3層,進行適當碾壓后再進行填土。試驗證實,用相同的壓實機械和壓實方法碾壓時,如土基強度高,碾壓層的密實度就大,反之,碾壓層的密實度就小。

2 壓實質量保證措施

2.1 路基填土的選擇

在路基施工中,假如土質不良,即使松鋪厚度適中,碾壓合乎規(guī)范,仍然很難達到壓實度標準。所以,一切路基填土都必須經過試驗。路基施工破壞土體的天然狀態(tài),致使結構松散,顆粒重新組合。為使路基土有足夠的強度與穩(wěn)定性,必須予以人工壓實,以提高其密實程度。影響路基壓實效果的因素有內因和外因兩方面。內因指土質和濕度,外因指壓實功能及壓實時的外界自然和人為的因素。土質對壓實效果的影響很大,砂性土的壓實效果優(yōu)于粘性土,因此施工中要選好土質。

2.2 土的含水量控制

土在最佳含水量時進行壓實才能達到最大密實度,因此,在路基填土壓實過程中,必須隨時控制土的含水量,當含水量過大時,應晾曬風干至最佳含水量再碾壓。施工過程應連續(xù)作業(yè),減少雨淋、暴曬,防止土壤中的含水量發(fā)生大的變化。

2.3 合理選用壓實機具

土層填土厚度以不超過30cm為宜,分層鋪筑壓實。施工中盡可能采用重型壓實機具進行施工,對于同一類土來說,采用輕型壓實所得出的最大干密度較采用重型壓實得到的最大干密度小,而最佳含水量又較采用重型壓實的大,現(xiàn)行普遍采用的重型壓實所相匹配的壓實機械如50T震動壓路機,每層壓實厚度不超過30cm,而采用噸位更大的壓實機械時,它的壓實功可以增加,而其所能達到的壓實度可以進一步提高,同時由于壓實力的增加,施工時土的含水量又可以降低。由于土基密實度的提高、含水量降低從而可以提高路基的回彈模量。

2.4 碾壓過程的控制

由于高等級公路路基壓實度高于一般公路,所以對碾壓過程的控制就更加嚴格。一般在碾壓過程中采用先輕后重、先靜后動、先外側后中間的碾壓方法。碾壓速度控制在1.5~2.5km/h,碾壓遍數(shù)控制在4~6遍。

3 碾壓汪意事項

在路基壓實過程中,我們應根據(jù)以上影響路基壓實質量的相關原理,以盡可能小的施工投入來達到預期的壓實效果。因此,在進行壓實作業(yè)前,我們必須注意好以下幾項壓實操作事項:

填土層在壓實前應先整平,可自路中線向路堤兩邊作2%～4%的橫坡;

壓實機具應先輕后重,以適應逐漸增長的土基強度;碾壓速度應先慢后快,以免松土被機械推走;

壓實機具的工作路線,應先兩側后中間,以便形成路拱,再從中間向兩邊順次碾壓。在彎道部分設有超高時,由低的一側向高的一側邊緣碾壓以便形成單向路拱橫坡,前后兩次輪跡須重疊15～20cm。壓實時非凡注重均勻,否則可能引起不均勻沉陷。

在碾壓過程中經常檢查土的含水量,并視需要采取相應措施。

結束語

如上所述,做好路基填筑的壓實控制,不僅與填土土質、壓實機具的選擇有關,而且與壓實厚度、壓實遍數(shù)等工藝技術參數(shù)有關,只有當我們真正地了解到各個影響要素與路基壓實質量之間的內在關系,我們才能在路基填筑時制訂出一套切實可行的工藝技術方案,從而為路基壓實質量的控制做出正確的引導。

參考文獻

[1]《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG F10-2006).人民交通出版社.2006年.