碾壓對路基壓實度影響及控制

曾凡穩

（南京交通職業技術學院，江蘇南京211188）

在公路施工過程中，公路工程質量檢驗也是非常重要的。而公路工程質量好壞最主要取決于路基質量的好壞，路基壓實度對路基質量來說影響非常重要，是公路施工中一項非常重要的質量控制環節，因為路基強度、穩定性和承載力都是依靠壓實度來保證的。所以在公路施工中，路基壓實度的控制至關重要。如何達到施工壓實標準，克服由于壓實原因帶來的路基不均勻沉降，是公路工程施工中亟待解決的重要問題，本文就碾壓施工過程中對路基壓實的影響以及控制方法進行分析和討論。

1 路基壓實的意義及壓實度的含義

圖1 模量─密度─含水率關系圖

圖2 江北沿江高等級公路結構層96區調平現場

(1)土是三相體，土粒為骨架，顆粒之間的孔隙被水分和氣體所占據。而在路基施工中，破壞了土體的天然狀態，致使結構松散，顆粒重新組合。壓實的意義在于使土顆粒重新組合，彼此擠緊，孔隙縮小，土的單位重量提高，形成密實體，最終達到強度增加，穩定性提高。通過大量的試驗和工程實踐證實，土基在壓實以后，強度和穩定性都提高，而且在滲透性、塑性變形、毛細水作用及隔溫等性能方面都有很大的提高。

(2)壓實度是壓實層材料現場壓實后的干密度與該材料的標準最大干密度之比，用百分數表示。

2 碾壓對壓實度的影響

2.1 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（土質、濕度與功能不變），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定數值。通過大量的實踐證明，碾壓應有適當的厚度，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變化而變化。

2.2 碾壓遍數對壓實的影響

壓實功能是影響路基壓實效果重要因素之一。壓實功能與壓實效果曲線 (如圖1所示)表明：同一種土的最佳含水率隨功能的增大而減小，最大干容重則隨功能的增大而提高；在相同含水率的條件下，功能越高，土基密實度越高。據此規律，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率。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。

2.3 碾壓方式對壓實的影響

路基的施工技術規范都要求碾壓時必須“先輕后重，先慢后快，先邊緣后中間”，這是碾壓時總的原則。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，遇到特殊情況，碾壓方式要隨之改變。如碾壓碎石穩定土時，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節。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節，保證路基壓實質量達到設計要求。

2.4 碾壓速度對壓實的影響

在公路施工中，不管使用哪種形式或質量的壓路機進行碾壓，其碾壓速度對路基土所能達到的密度有明顯的影響。碾壓速度低時，單位面積材料的碾壓時間比速度高時要多，因而作用在被壓材料上的能量也大。實際上，傳遞到被壓材料層內的能量與碾壓速度成反比。假定使碾壓材料層達到規定密實度所需的壓實能量不變，則碾壓速度加倍時，碾壓次數相應加倍，并且碾壓速度過快容易導致路面不平整。因此，在施工現場應針對具體的碾壓層的材料和所用的壓路機，通過鋪筑實驗路段選擇合適的碾壓速度。另外，對于碾壓層厚和難以壓實的土時，應采用較小的碾壓速度。

2.5 壓實機械對壓實的影響

壓實機械對一定含水率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。

3 碾壓施工控制案例分析

圖3 江北沿江高等級公路碾壓現場

本文將結合南京江北沿江 (六合段)高等級公路工程談談碾壓施工環節的控制。工程概況如下：起點位于南京市六合區劃子河，終于東溝鎮東方牛山北與揚州江北沿江高等級公路交接處，全長16.59公里。本工程項目是為配合全省加快蘇北沿江開發戰略措施的需要對完善區域路網，構造南京沿江產業帶，加快開發南京長江北岸沿線資源，促進沿江港口發展，加強南京對江北沿江城鎮的幅射，促進區域經濟一體化的發展具有重要意義。

3.1 碾壓層厚度的控制

碾壓層的厚度應該與所用壓路機的質量或功能相適應，它也隨壓路機的類型而變。如果填土層厚度過大，其底部不能獲得要求的壓實度；但填土層厚度過小，卻會影響工作效率和經濟效益。一般認為，對于細粒土，用12～15t光輪壓路機碾壓時，壓實厚度不得超過25cm。用22～25t振動壓路機時（包括液壓振動）壓實厚度不超過60cm。根據一些前輩的經驗，一般情況下壓實厚度要控制在1t/cm，如碾壓12cm的路基，壓路機的噸位至少應為12t，但厚度超過一定數值后壓路機對層底作用逐漸減弱，達不到壓實的目的或經濟效益較差。在壓路機確定的情況下，各種類的土每層合適碾壓厚度是不同的，所以在分項工程開工前要通過試驗來確定。

而我們現在所施工的沿江公路A4-2標段采用的是21～24t的三輪壓路機。河塘回填時20cm一層，而94區為17.5cm一層，結構層96區則為16cm一層（如圖2所示）。

3.2 碾壓遍數的控制

壓路機的碾壓遍數對路基土的密實度的影響是眾所周知的。一般，用同一壓路機對同一材料進行碾壓時，最初的若干遍碾壓，對增高材料的干密度影響很大；碾壓遍數繼續增加，干密度的增長率就逐漸減小；碾壓遍數超過一定范圍后，干密度就不再增加。在實際施工中，當含水率為最佳含水率時，還可采用下列經驗值。對低黏質土壓實所需的碾壓遍數平均為4～6遍，對黏質土壓實所需的碾壓遍數平均為10～12遍。壓實遍數控制在10遍以內，否則應考慮減少填土層厚。經壓實度檢驗合格后方可轉入下道工序。不合格處應進行補壓后在檢驗，一直達到合格為止。

3.3 碾壓速度的控制

在公路施工中，不管用哪種形式或質量的壓路機進行碾壓，其碾壓速度對路基土所能達到的密實度有明顯影響，如果碾壓速度過快，還容易導致被壓層的平整度較差現象。

碾壓速度宜先慢后快，以免松土被機械推走。形成不適宜的結構，影響壓實質量。雖然高碾壓速度要比采用低速度的壓實生產率高而且比較經濟，但速度過快，容易導致路基表面不平整（形成小波浪）。壓實效果明顯下降，通常壓路機進行路基壓實作業行駛速度在4km/h以內為宜。因此應根據具體碾壓的土層和所用的壓路機，通過實驗路段選擇合適的碾壓速度。一般情況下，碾壓層厚和難以壓實的土質，應采用較低的碾壓速度。下面是我標段采用的碾壓速度：初壓速度控制在1.5km/h，復壓速度控制在2.5km/ h，終壓速度控制在3km/h。采用光輪壓路機趕光速度控制在1.5km/h。

3.4 碾壓方式以及機械的選擇

路基施工技術規范要求碾壓時必須遵循“先輕后重、先慢后快、先邊后中”的原則(如圖3所示)。

“先輕后重”，即指開始時先使用輕型壓路機進行初壓，隨著被壓實層密度的增加逐漸改用中型或重型壓路機復壓。“先慢后快”(如圖3右所示)，是指壓路機碾壓速度隨著碾壓遍數的增加可以逐漸加快。這是因為在開始階段，填土比較松散，以較低的速度碾壓，壓力作用時間較長，有利于發揮壓路機的壓實功能，

避免因碾壓過快造成推擁土壤或陷車。隨著碾壓遍數的增加而加快碾壓速度，有利于提高作業效率和表層的平整度。“先邊后中”（如圖3左所示），是指碾壓作業始終堅持從路基兩側開始，逐漸向路中心碾壓，以保證路基的設計拱形和防止路基兩側的坍塌。

同時在碾壓過程中，應注意保持壓路機行駛方向的直線性。同時橫向接頭，對振動壓路機一般重疊0.4m～0.5m，對三輪壓路機一般重疊輪寬的1/2。而前后相鄰兩區段（碾壓區段之前的平整，預壓區段與其后的檢驗區段）應縱向重疊1.0m～1.5m，使路基各點都得到壓實，直到達到設計或規范要求的壓實標準為止。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。

結語

公路路基壓實影響因素很多，碾壓作為非常重要的因素之一，它的施工過程控制好壞直接對路基壓實效果產生影響，所以我們在路基碾壓施工時要嚴格控制好各個環節。結合具體工程進行分析，選擇合理的碾壓速度、機械、方式、層厚、次數，從而保證路基壓實達到國家標準，增強道路的使用性能和延長道路的使用壽命。

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