路基施工中壓實度的控制與檢測

摘要：公路施工質量的關鍵指標之一是路基壓實度檢測，如何獲得符合工程設計要求的壓實度，以保證路基施工質量，是施工單位應該重視的問題。本文介紹了路基含水量、地基強度以及填料等因素對公路路基的壓實度的影響，闡述了控制壓實度的標準，及檢測壓實度的方法，并對這幾種方法加以比較。

關鍵詞：路基 施工 壓實度 控制

0 引言

路基不僅承受著由路面傳遞下來的行車載荷，同時還承受著本身土體的自重和路面結構的質量，路基是公路路面結構的基礎，在工作區深度范圍內，公路路基的穩定性和強度是保證路面結構強度的因素，因此，需要強化路基的強度，不斷提高路基的穩定性。通過控制路面厚度，進而降低路面施工成本，延長路面的使用壽命。

1 公路路基壓實度的控制因素

1.1 地基強度。在進行公路施工前，必須清除地基表面的雜物，對地基進行強化碾壓，確保地基的強度，增強壓實度，進而便于承載路基。如果當地的地基比較濕軟，“彈簧現象”便會發生在地基土層中，并且“彈簧現象”會隨著碾壓遍數的增多變得越加嚴重。處理這種情況，先移除地基，并用砂、砂礫土等材料進行填筑，經過碾壓達到設計要求后，通過填土或者采用固化劑、石灰等材料對地基進行處理。

1.2 水分含量。在路基的壓實過程中水作為土壤的主要成分之一有著非常重要的作用，因為壓實就是使土顆粒產生位移而互相靠近，通過碾壓或錘擊克服土顆粒間的粘結力和內摩擦力，隨著密實度的增加土的粘結力和內摩阻力也逐漸增加，土顆粒間的內摩阻力受含水量的影響，當含水量較小時會增大內摩擦力。通常情況下，壓實到一定程度的地基，難以克服土顆粒間的抗壓實力，壓實后使得地基的干密度比較小。因此，在現場施工中，對于多種路基材料只有含水量達到一定條件時，經過壓實后路基材料才能達到最大干密度；當土壤的含水量比較小時，獲得較大的干密度存在一定的困難，反之，就會引發“彈簧現象”。

1.3 壓實厚度。在濕度、土質情況不變時，壓實厚度對壓實效果具有很大的影響。根據路基不同深度的壓實度可知，隨深度的增加其密實度逐漸遞減，表層最高為5cm，碾壓路基過程中，碾壓厚度應當控制好，經過實踐表明：碾壓層厚度會影響下層的壓實度，當厚度過大時導致下層的壓實度難以符合設計要求，進而影響上層的壓實度，此外，碾壓過程中所用的壓路機類型也影響著碾壓厚度。

1.4 填料類型。土壤中含有不同粒徑的土顆粒，具有不同的工程性質，是填筑路基的基本材料，路基的強度與穩定性直接受到土壤類型的影響，特別是砂粒成分比較多的土壤，其內摩擦力是土壤強度的重要構成，強度較高，并且受含水量的影響比較小，但是施工過程中路基不易被壓實，特別是出現滲流時較細的砂容易流動，進而形成流砂。

1.5 壓實速度。路基在碾壓過程中，如果碾壓機械的速度較慢，路基在單位體積的上受到能量就大，持續的時間比較長，反之，能量小，時間短。實際施工中，碾壓速度與傳遞到被壓層的能量之間存在著反比例關系，所以，為了確保土層符合規定的密實度并且壓實力保持不變，當碾壓遍數加倍時，壓實速度也要相應地加倍。在進行路基試驗段施工時，結合使用的壓實機械、填料等情況，選擇適宜的碾壓速度。

1.6 壓實遍數。除了含水量之外的另一重要因素是壓實遍數對路基壓實效果的影響，由壓實效果和壓實遍數的實驗結果表明：隨著壓實遍數的增大同一種土的最佳含水量遞減，壓實遍數越多，在相同含水量的條件下，路基的密實度越大。

1.7 壓實機械。壓實機械對路基土的壓實質量也會產生一定的影響。通常情況下，路基的密實度與施工所用的機械有關，輕型的壓路機碾壓的路基，其密實度比較小，反之，重型壓路機碾壓的路基密實度加大些。碾壓時如果壓力過大，那么對人力、物力、財力造成一定的浪費，嚴重時還會對路基造成永久性損害。為了防止壓實過度，壓實機械對土施加的外力應當適當地控制。控制施加外力的原則：以路基的強度為基準，單位面積上壓路機碾壓時的壓力不能超過路基的基準。

2 路基壓實控制標準

現行路基壓實度控制標準存在不少問題，如現行壓實檢測方法和標準不當。我國實際可以按照以下要求進行：

2.1 以我國壓實度指標換算出的空隙率指標基本滿足規范要求，采用空隙率作為控制指標是合理可行的；

2.2 空隙率受土壤干密度和含水量的制約和影響。通過壓實度指標進行控制，其變異性雖然較低，但是土基空隙率經換算后出現較大的變異性，特別是路基經水侵蝕后，導致路基發生不均勻沉降。

2.3 含水量和干密度越大，空隙率就越小。必須適當的控制含水量，才能取得較大的干密度，根據壓路機壓實能力為限控制含水量，對于壓實能力與最佳含水量之間的關系有待研究。

3 路基壓實度的常用檢測方法

3.1 灌砂法。灌砂法在路基壓實度檢測中應用比較廣，是進行現場密度測定的主要方法。灌砂法的不足之處：需要攜帶較多量的砂，測試速度較慢稱量次數多。在實際操作中灌砂法不好掌握，容易出現較大偏差。為了確保試驗結果的準確性：①量砂要準確。檢測時對于重復使用的砂，要注意晾干，否則會影響砂的松方密度。對于換用的量砂，都要測定砂的松方密度，并且每次都要重做漏斗中砂的數量；②放置基板時確保地表面平整。挖試坑時坑的周壁確保筆直，防止坑的上下出現不一致的情形；③檢測厚度是整個碾壓層的厚度，灌砂要全面，避免出現只取上部或者碾壓層中砂。

3.2 環刀法。環刀法是傳統的現場密度測量方法。采用環刀法測定土壤密度時，檢測點的密度是整個碾壓層的平均密度，通常情況下，碾壓土層的密度從上到下不斷減小。實際檢測中取到碾壓層的平均密度很困難，通過環刀法恰好取到碾壓層中間的土，這樣環刀法與灌砂法所得結果才可基本相同。但是，環刀法適用面較窄，含有粒料的穩定土和松散性材料環刀法無法使用。

3.3 核子密度儀。該設備通過利用放射性元素對土或路面材料的密度和含水量進行測量。使用核子密度儀進行檢測的優點是：所需人員少，測量速度快。缺點是：放射性元素對人體造成傷害，檢測時需要打洞，打洞時破壞洞壁附近的土體結構，進而對測定的準確性造成影響，通過對比常規方法，對其可靠性進行驗證，驗證后方可作施工控制使用。

3.4 落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀。該設備是一種不測含水量就能得到路基壓實度的測試儀器，借助落錘時產生的沖擊激發土體產生反彈力，利用低頻測出土體響應值。在檢測壓實度時，沖擊響應值a與壓實度K、含水量W之間存在的二元函數關系，a=f（K，W）。由于現場測定含水量比較麻煩，為了消除土體水分的影響，使a和K變成一元函數，成為路基壓實度快速測定的關鍵。

4 檢測方法控制比較

灌砂法是標準的現場測定密度的方法，其洞深與碾壓層的厚度基本一致，真實地反映土基的壓實狀況，由于每次儲砂筒內沙的數量保持不變，并且砂的下落高度和速度不變，準確性和測量精度較高。環刀法只要確保取土恰好為碾壓層中間的土，那么測定結果與灌砂法相當。通過核子儀測定的結果不穩定，與灌砂法相比壓實度結果相關性差，檢測值偏小；與烘干法相比含水量結果的相關性較差，由于核子密度儀測得的含水量是局部范圍的平均含水量，與烘干法相比該范圍要大，當土基的含水量和密實度比較均勻時，兩者的測定結果才可能一致。通過落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀測定的結果比較穩定。在檢測結果方面前三者有良好的一致性，但是壓實度結果的的波動幅度較大。在壓實度方面，通過落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀測定的結果與前三種方法相比存在一定的差異，起伏范圍比較小。通過對比分析本文認為：灌砂法存在一定的合理性，應嚴格要求試驗操作；環刀法應取碾壓層中間的土，受到的影響因素較多；核子儀由于測定的結果不穩定，只能作為施工的評定；而落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀測定結果比較穩定。

5 結束語

路基的壓實度對于公路來說，是延長公路使用壽命的前提和基礎，是公路施工質量的重要施工指標，因此，路橋施工單位必須依據設計文件與施工技術規范嚴格管理，確保路基壓實質量，科學合理地組織施工工作，增強路基強度，提高路基的穩定性和不透水能力，保證并延長道路的使用壽命，防止在行車載荷作用下路基產生變形，降低施工成本、縮短施工工期，進而提高施工效益。

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