路基施工中影響壓實(shí)度的因素及控制方法

郭 斌

大連銘悅隆路橋工程有限公司

路基施工中影響壓實(shí)度的因素及控制方法

郭 斌

大連銘悅隆路橋工程有限公司

在公路修建過(guò)程中，土是路基工程填筑最常用的材料，它造價(jià)低廉，施工工藝簡(jiǎn)單。路基壓實(shí)情況經(jīng)常影響公路施工質(zhì)量，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。路基壓實(shí)度是保證路面質(zhì)量的基礎(chǔ)，它承受著本身巖土自重和路面重量以及由路面?zhèn)鬟f下來(lái)的車荷載。 壓實(shí)度是路基路面施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一， 最佳含水量的控制是保證路基壓實(shí)度的關(guān)鍵，壓實(shí)在最佳含水量+2%時(shí)進(jìn)行壓實(shí)最為合適。碾壓層厚度必須與所用壓實(shí)機(jī)械的功能相適應(yīng)， 施工前應(yīng)該針對(duì)具體碾壓層所用的材料和所用壓實(shí)設(shè)備，通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段來(lái)選擇合理的碾壓速度和碾壓遍數(shù)，從而提高壓實(shí)度保證工程質(zhì)量。本文就影響路基壓實(shí)的因素和控制方法進(jìn)行分析和討論。

壓實(shí)度；影響因素；控制

1、含水量

含水量是土的—項(xiàng)基本物理指標(biāo)，反映土的物理狀態(tài)，含水量的變化會(huì)使土的很多力學(xué)性質(zhì)隨之而改變。最佳含水量的控制是保證路基壓實(shí)度的關(guān)鍵。最佳含水量是土的干密度、孔隙率等指標(biāo)的計(jì)算依據(jù)。因此在路基施工過(guò)程中，在確定取土料場(chǎng)以后，首先要做的就是確定土的最佳含水量。確定最佳含水量的目的是用來(lái)指導(dǎo)施工，對(duì)高于最佳含水量的填土必須進(jìn)行晾曬，對(duì)低于最佳含水量的土要進(jìn)行灑水。在取水困難的地區(qū)施工時(shí)，可采取增加壓實(shí)功的方法來(lái)提高路基的壓實(shí)度。

試驗(yàn)表明，同一種土的最佳含水量隨壓實(shí)功的增加而減小，壓實(shí)度則隨壓實(shí)功的增加而增大。但在實(shí)際施工中采用此方法時(shí)一定要注意：增加壓實(shí)功時(shí)，壓強(qiáng)如果超過(guò)土的極限強(qiáng)度，就會(huì)引起土基的塑性破壞。因此，在實(shí)際的施工中，建議采用最佳含水量來(lái)控制。在壓實(shí)的過(guò)程中，壓實(shí)功需要克服土顆粒間的粒結(jié)力和內(nèi)摩阻力，才能使土顆粒互相靠近鑲嵌而被壓實(shí)。土的粒結(jié)力和內(nèi)摩阻力是隨土的密實(shí)度的增大而增加的。在土的含水量較小的時(shí)候，少量的水無(wú)法起到潤(rùn)滑作用而使土顆粒間的內(nèi)摩阻力大，碾壓到一定程度時(shí)，壓實(shí)功就無(wú)法再克服土顆粒間內(nèi)摩阻力，土顆粒間的空隙無(wú)法繼續(xù)變小，壓實(shí)后達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)度要求；當(dāng)土中的含水量逐步增大至最佳含水量時(shí)，水在土顆粒之間所起的潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，減小了土顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力，在壓實(shí)功的作用下，土顆粒間容易產(chǎn)生位移而相互靠近而鑲嵌，壓實(shí)所得的壓密度較大。在土的初始含水量超過(guò)最佳含水量一定值時(shí)，壓實(shí)功使單位土體積內(nèi)的空氣體積逐漸減小，而固體體積中水的相對(duì)體積逐漸增大。當(dāng)土中水的相對(duì)體積繼續(xù)增大到超過(guò)一定限度后，會(huì)出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。

根據(jù)土工擊實(shí)試驗(yàn)從下圖中可以看出當(dāng)擊實(shí)功一定時(shí)土的含水量比最佳含水量增大或減小其干密度將降低，特別是在含水量超過(guò)+2%時(shí)干密度下降更明顯，這就表明壓實(shí)在最佳含水量+2%時(shí)進(jìn)行壓實(shí)最為合適，此時(shí)的壓實(shí)效果最好，壓實(shí)度最高。

2、平整度對(duì)壓實(shí)密度的影響。

規(guī)范中路基土分層填筑時(shí)未對(duì)平整度作規(guī)定，長(zhǎng)期的施工經(jīng)驗(yàn)告訴我們，壓路機(jī)在平整的路面上行駛時(shí)，對(duì)每一處的壓實(shí)功能都是相等的，碾壓完成后各點(diǎn)的壓實(shí)度比較均勻，統(tǒng)計(jì)曲線離散程度小。平整度差的路基在碾壓時(shí)，壓路機(jī)對(duì)路基土產(chǎn)生向下的沖擊力，由于力的分布不勻，碾壓完畢后各點(diǎn)得到的壓實(shí)功各不相同，壓實(shí)度也不均勻，可能出現(xiàn)某一段落、某一區(qū)域的壓實(shí)度達(dá)不到要求，還必須增加檢測(cè)頻率，劃分出不合格區(qū)域，重新碾壓。

平整度的控制。 路基施工中，用推土機(jī)和平地機(jī)結(jié)合人工在直線段每20m一個(gè)斷面，曲線段每10m一個(gè)斷面來(lái)控制標(biāo)高，嚴(yán)格按要求達(dá)到規(guī)定的平整度。

3、壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)厚度

在填筑材料處于或略高于最佳含水量時(shí)，碾壓層厚度必須與所用壓實(shí)機(jī)械的功能相適應(yīng)。當(dāng)材料分層較厚時(shí)，低功能壓路機(jī)的能量不能達(dá)到分層底部，經(jīng)壓實(shí)的只是在分層表面結(jié)成層硬殼，而分層深部密實(shí)程度則達(dá)不到壓實(shí)度的要求，留下個(gè)松散的層次，造成質(zhì)量隱患。不同壓路機(jī)的分層碾壓厚度必須通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的碾壓試驗(yàn)和分層測(cè)定壓實(shí)度來(lái)確定。施工經(jīng)驗(yàn)表明，在施工設(shè)備等滿足條件的情況下，最經(jīng)濟(jì)的松鋪厚度為30cm。

在確定了材料最大松鋪厚度以后，很多人都認(rèn)為碾壓層的松鋪厚度越小，碾壓層最終所得壓實(shí)度越高，但實(shí)踐證明這種想法是不正確的。碾壓層厚度較小時(shí)，路基的整體性則更差，即相鄰碾壓層間的結(jié)合能力差。特別是在路基填筑至路床頂面最后一層時(shí)，如果碾壓層過(guò)薄，則路基整體與路商結(jié)構(gòu)層的連接就會(huì)很差。另外，如果壓實(shí)厚度太小，壓實(shí)功會(huì)過(guò)度傳遞到下承層，破壞下承層的整體性，導(dǎo)致下承層強(qiáng)度降低。因此，最小松鋪厚度也應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)踐證明，松鋪厚度最小不要低于12cm，即壓實(shí)厚度不能低于8cm。

4、壓實(shí)度檢測(cè)

壓實(shí)度檢測(cè)路基壓實(shí)度的檢測(cè)方法較多，最常采用的有灌砂法、灌水(水袋) 法、核子密度儀測(cè)定方法、環(huán)刀法等。一般采用是灌砂法，該方法工作量大，做實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較直接、真實(shí)、精度高， 為現(xiàn)在礫類土檢測(cè)壓實(shí)度最常用的方法。第二種方法是環(huán)刀法，該方法操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，深受質(zhì)檢部門(mén)和施工單位的歡迎。但環(huán)刀法對(duì)于礫類土不適于做為檢測(cè)方法，第三種方法是核子密度儀測(cè)定方法。 該方法可測(cè)定填表土的密度、含水率。有使用方便、快速的優(yōu)點(diǎn)，但由于其精確度不高，不宜作仲裁試驗(yàn)及驗(yàn)收的依據(jù)。不管采用上述何種方法，均應(yīng)嚴(yán)格遵守試驗(yàn)規(guī)程，使檢測(cè)出的任何一組數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

5、碾壓速度和碾壓遍數(shù)

碾壓速度影響碾壓輪對(duì)單位面積所作的壓實(shí)功，因?yàn)檎駝?dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率是一定的。在碾壓遍數(shù)相同的情況下，當(dāng)壓路機(jī)行駛速度越低時(shí)，碾壓輪夯砸點(diǎn)的間距越小，碾壓輪對(duì)單位面積所作的壓實(shí)功較多。當(dāng)壓路機(jī)行駛速度越高時(shí)，碾壓輪夯砸點(diǎn)的間距越大，單位面積上接收的壓實(shí)功越小。假定使碾壓層達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度所需的壓實(shí)能量不變，則碾壓速度增大時(shí)碾壓遍數(shù)也會(huì)隨著增加。并且碾壓速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致碾壓層表面的平整度降低。因此在正式施工前，應(yīng)該針對(duì)具體碾壓層所用的材料和所用壓實(shí)設(shè)備，通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段來(lái)選擇合理的碾壓速度和碾壓遍數(shù)。

6、集料質(zhì)量

集料的質(zhì)量主要指集料本身的強(qiáng)度、級(jí)配以及集料中是否含有有害物質(zhì)。用作路基土方的集料對(duì)于強(qiáng)度的要求相對(duì)較低，而當(dāng)集料用作路面墊層或基層時(shí)，就應(yīng)該具有必要的強(qiáng)度。在壓路機(jī)碾壓過(guò)程中，如果集料本身的強(qiáng)度過(guò)低，就很容易被壓碎，從而破壞集料本身的級(jí)配。集料的級(jí)配對(duì)年實(shí)度有明顯影響，實(shí)踐證明，單一尺寸材料的比表面積相對(duì)較小，空隙率較大，材料顆粒間的內(nèi)磨阻力小，材料顆粒相互間處于相對(duì)滑動(dòng)狀態(tài)，因而難于碾壓密實(shí)穩(wěn)固。所以，為了提高結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度，減少其孔隙率，增加結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性，對(duì)作為筑路的材料，特別是作路面結(jié)構(gòu)層的集料，必須要有良好的級(jí)配。因?yàn)榧?jí)配的變化會(huì)引起材料中各種粒徑顆粒的變化。級(jí)配不好會(huì)使集料中的顆粒不能很好地鑲嵌，影響密實(shí)性，同時(shí)也會(huì)引起最大干密度和最佳含水量的改變，影響壓實(shí)效果和壓實(shí)度的檢測(cè)。集料中如果含有易容鹽、有機(jī)質(zhì)等有害物質(zhì)，雖然壓實(shí)度暫時(shí)達(dá)到要求，但隨著有害物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，引起“鹽脹”等病害。

7、下承層的強(qiáng)度

在結(jié)構(gòu)層碾壓的過(guò)程中，如果下承層沒(méi)有足夠的強(qiáng)度，碾壓層就會(huì)很難達(dá)規(guī)定得壓實(shí)度要求。實(shí)踐表明，直接鋪筑在土基上的同一種級(jí)配集料，在采用同樣的碾壓設(shè)備和碾壓方法進(jìn)行碾壓時(shí)，如果土基的本身的強(qiáng)度越高，碾壓層的檢測(cè)壓實(shí)度就越大，反之碾壓層的檢測(cè)壓實(shí)度就越小。這就要求在施工過(guò)程中，每個(gè)層次都必須碾壓密實(shí)。

結(jié)束語(yǔ)：

公路路基的壓實(shí)并達(dá)到合理的密實(shí)度，是公路施工的重要工序，也是達(dá)到有關(guān)公路施工的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高等級(jí)公路使用壽命和服務(wù)質(zhì)量的重要保證之一。充分壓實(shí)可以發(fā)揮路基土的強(qiáng)度，減少路基在行車荷載作用下產(chǎn)生的永久變形，同時(shí)還可以增加路基土的不透水性和強(qiáng)度穩(wěn)定性，增強(qiáng)道路的使用性能和延長(zhǎng)道路的使用壽命。