淺析高等級(jí)公路改擴(kuò)建工程路基壓實(shí)技術(shù)

摘要：路基壓實(shí)度質(zhì)量在公路改擴(kuò)建工程中顯得至關(guān)重要。如何達(dá)到施工壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，克服由于壓實(shí)原因帶來(lái)的路基不均勻沉降，是公路工程施工中急待解決的重要問(wèn)題。本文就影響路基壓實(shí)的因素和采用的壓實(shí)方法進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：壓實(shí)方法；加寬擴(kuò)建；影響因素；含水量；壓實(shí)機(jī)具

中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1路基壓實(shí)的原理

水分、氣體和土粒這三相體組成土的結(jié)構(gòu)，如果這三項(xiàng)體之間的縫隙縮小，彼此緊密，那么土的強(qiáng)度就會(huì)增加，穩(wěn)定性相對(duì)也會(huì)提高，達(dá)到這樣效果的方式就是進(jìn)行土體壓實(shí)。

2影響壓實(shí)的因素主要有以下幾種

2.1土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果的影響

不同性質(zhì)土的壓實(shí)性能是不一樣的，而且對(duì)壓實(shí)效果的影響很大，通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)，砂性土的壓實(shí)效果優(yōu)于粘性土，最適宜的是砂礫土、砂土和砂性土。這些土易壓實(shí)，有足夠的穩(wěn)定性，沉陷小。土粒愈細(xì)，比表面積愈大，土粒表面水墨所需的含水量就愈多，而且年途中含有親水性較高的膠體物質(zhì)。同時(shí)，優(yōu)于砂土的顆粒呈松散狀態(tài)，水分極易散失，其最佳含水量的概念就沒(méi)有多大意義了。

2.2含水量對(duì)壓實(shí)過(guò)程的影響

土的含水量是影響填土壓實(shí)性的主要因素之一。在低含水量時(shí)，水被土顆粒吸附在土粒表面，土顆粒因無(wú)毛細(xì)管作用而互相聯(lián)結(jié)很弱，土粒在受到夯擊等沖擊作用下容易分散而難于獲得較高的密實(shí)度。在高含水量時(shí)，土中多余的水分在夯擊時(shí)很難快速排出而在土孔隙中形成水團(tuán)，夯擊或碾壓時(shí)容易出現(xiàn)類似彈性變形的\"橡皮土\"現(xiàn)象，失去夯擊效果。

2.3碾壓厚度對(duì)壓實(shí)的影響

相同壓實(shí)條件下（土質(zhì)、濕度與功能不變），由實(shí)測(cè)土層不同深度的密實(shí)度或壓實(shí)度得知，密實(shí)度隨深度呈遞減，表層5cm最高。通過(guò)大量的實(shí)踐證明，碾壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸龋雺簩舆^(guò)厚，非但下層的壓實(shí)度達(dá)不到要求，而且碾壓層上層的壓實(shí)度也要受到不利的影響。

2.4.路基壓實(shí)功能的影響

對(duì)于同一類土，其最佳含水量隨著壓實(shí)功能的加大而減小，而最大干密度則隨壓實(shí)功能的加大而增大。當(dāng)土偏干時(shí)，增加壓實(shí)對(duì)提高土的干密度影響較大，偏濕時(shí)則收效甚微。故對(duì)偏濕的土企圖用加大壓實(shí)功能的辦法來(lái)提高土的密實(shí)度是不經(jīng)濟(jì)的，若土的含水量過(guò)大，此時(shí)增大壓實(shí)功能就會(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。另外，當(dāng)壓實(shí)功能加大到一定程度后，對(duì)最佳含水量的減小和最大干密度的提高都不明顯了，這就是說(shuō)壓實(shí)功能過(guò)大還會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，使效果適得其反。

2.5壓實(shí)機(jī)具對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)機(jī)具對(duì)一定含水量的路基土的壓實(shí)質(zhì)量有很大的影響。一般情況下，使用輕型壓路機(jī)只能得到較小的密實(shí)度，使用重型壓路機(jī)可以得到較大的密實(shí)度。但是壓實(shí)機(jī)具對(duì)土的施加外力應(yīng)有所控制。施加外力的一般原則是：壓路機(jī)碾壓時(shí)的單位壓力，不應(yīng)超過(guò)土的強(qiáng)度極限。

3壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)具概況

壓實(shí)工程是建筑和加寬擴(kuò)建建筑工程的一個(gè)重要組成部分，是提高基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一種廉價(jià)而有效的方法。盡管壓實(shí)費(fèi)用在整個(gè)建設(shè)費(fèi)用中所占比例不算大，但是壓實(shí)時(shí)采用的壓實(shí)方法，對(duì)建筑物的安全、質(zhì)量和壽命有著決定性影響。

填方材料種類繁多，從顆粒小于0.002mm的粘土，直至1m或更大的石塊填料。它們也可以是水泥穩(wěn)定土，石灰或?yàn)r青產(chǎn)品。另外還有礦渣和粉煤灰，以及其他形式的殘積物、廢料或再生物也越來(lái)越普遍的用作填方材料。由于材料的性質(zhì)存在著很大的差異，加之施工現(xiàn)場(chǎng)和氣候條件不相同，因此要想提出一些適用于壓實(shí)的、簡(jiǎn)單而又通用的規(guī)律似乎不大可能。所以，在許多情況下要根據(jù)實(shí)際需要，在幾種壓實(shí)機(jī)械中進(jìn)行挑選。

4壓路機(jī)具的選擇

碾壓式（又稱靜力碾壓式），它是依靠自身的重量在運(yùn)行中以靜壓力壓實(shí)物料，適用于各種壓實(shí)作業(yè)，使被碾壓層產(chǎn)生永久變形而密實(shí)。其包括光面碾（普通的兩輪和三輪壓路機(jī)）、羊足碾和氣胎碾等幾種。

夯擊式中除了用于人工使用的石硪和大夯外，還采用了起重設(shè)備，用器重機(jī)將夯錘吊起到規(guī)定高度，然后讓夯錘進(jìn)行自由落體，將夯錘的是能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，依靠夯錘自重的力量夯擊路基填料，把填筑材料向下擠壓，同時(shí)將填料和原路基擠壓密實(shí)，使軟土路基密實(shí)并達(dá)到基本穩(wěn)定的一種方法。該方法能夠使路基土在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的密度。

振動(dòng)式壓實(shí)技術(shù)和振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的出現(xiàn)是壓實(shí)機(jī)械發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)劃時(shí)代的革命。它是一種通過(guò)壓路機(jī)借助于橡膠元件與其振動(dòng)輪隔振的壓實(shí)方法。從此，壓實(shí)效果的增長(zhǎng)不再簡(jiǎn)單的依靠重量或線壓力的增長(zhǎng)。隨著避振材料和結(jié)構(gòu)的日趨完善，現(xiàn)在振動(dòng)壓路機(jī)已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，隨著液壓控制技術(shù)在振動(dòng)壓路機(jī)上的應(yīng)用，調(diào)頻、調(diào)幅式的振動(dòng)壓路機(jī)為壓實(shí)工作參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)奠定了基礎(chǔ)。振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果，決定壓實(shí)度和影響深度，能夠概略地當(dāng)作振動(dòng)器--土壤系統(tǒng)共振頻率和頻率增長(zhǎng)的影響聯(lián)合效果來(lái)計(jì)算。

此外，運(yùn)動(dòng)工具的汽車、拖拉機(jī)以及土方機(jī)械等，也可用于路基壓實(shí)。不同土質(zhì)及不同圖層厚度應(yīng)選擇不同的壓實(shí)機(jī)具。從碾壓的效果來(lái)看，砂性土的壓實(shí)，碾壓式最差，其次是夯擊式，振動(dòng)式最好；粘性土的壓實(shí)采用碾壓式和夯擊式要比振動(dòng)式效果好很多。從碾壓的次數(shù)來(lái)看，砂性土需碾壓次數(shù)少，粘性土需碾壓次數(shù)多；振動(dòng)式和夯擊式的碾壓次數(shù)最少，碾壓式的次數(shù)較高。

5壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械未來(lái)展望

在21世紀(jì)的發(fā)展中，壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的科技進(jìn)步將帶有很多新的特點(diǎn)和趨勢(shì)。新的壓實(shí)技術(shù)和壓實(shí)機(jī)械的發(fā)展將越來(lái)越多地依靠壓實(shí)理論上的新突破，并成為原則上全新的壓實(shí)過(guò)程的強(qiáng)大理論支撐。壓實(shí)理論的研究更加帶有總和研究的特點(diǎn)，即從材料性能、力學(xué)基礎(chǔ)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等的綜合角度來(lái)研究壓實(shí)機(jī)具的作業(yè)過(guò)程。壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展將帶有多種壓實(shí)方法結(jié)合作用的特點(diǎn)，即通過(guò)靜力、搓揉、振動(dòng)、搗實(shí)、沖擊等多種方法聯(lián)合作用來(lái)完成壓實(shí)作業(yè)過(guò)程。

振蕩壓實(shí)實(shí)際上是一種振動(dòng)與搓揉相結(jié)合的壓實(shí)方法。振動(dòng)能量是沿著水平方向在某一層內(nèi)傳播的，因?yàn)樗谏疃确矫娴膲簩?shí)效果顯然不如垂直方向的振動(dòng)壓實(shí)。但是在表面層某一深度范圍內(nèi)的效果將明顯優(yōu)于振動(dòng)壓實(shí)。振蕩壓實(shí)機(jī)在路面壓實(shí)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用有著特殊的優(yōu)勢(shì)和良好的前景。

供路基、堤壩和其他基礎(chǔ)土石方工程用的壓實(shí)機(jī)械將繼續(xù)向重型和超重型方向發(fā)展。其中沖擊式壓路機(jī)（非圓滾輪壓路機(jī)）在重型壓實(shí)的領(lǐng)域內(nèi)存在著很大的潛在優(yōu)勢(shì)，特別是高填方、塌陷性土壤和干砂壓實(shí)方面會(huì)成為一種主要機(jī)種。

壓實(shí)機(jī)械部件性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性和設(shè)計(jì)原理的研究將進(jìn)一步從靜態(tài)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)研究。

在壓實(shí)機(jī)械智能化發(fā)展方向中，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助管理以及計(jì)算機(jī)輔助工程將使壓實(shí)機(jī)械的研究過(guò)程成為高度自動(dòng)化和現(xiàn)代化的過(guò)程。隨即電腦將普遍應(yīng)用在壓實(shí)機(jī)械上，用來(lái)進(jìn)行工作過(guò)程的檢測(cè)、機(jī)器技術(shù)狀態(tài)的診斷、報(bào)警和故障分析。人工智能的介入將大大改善機(jī)器的維修保養(yǎng)工作。隨著時(shí)間的推移，壓實(shí)機(jī)械將逐步逼近完全智能化的作業(yè)機(jī)器人的目標(biāo)。

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