影響路基壓實度的因素及壓實質量控制

丁家祥

摘要：路基施工會破壞自然土體的自然形狀，使土質結構變得松懈，土顆粒重新組合。為使路基具有足夠的強度，必需予以壓實，以提高其密實水平。壓實的目的在于使土粒重新組合，彼此擠緊，從而使土的單位質量提高，最終增加強度，到達構成密實全體的目的。壓實度是檢驗路基穩定性的標準之一。

關鍵詞：公路路基；壓實度；質量控制

中圖分類號：U416.1文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―151―02

前言

在高等級公路施工中，路基的穩定性問題一直困繞著施工質量。路基穩定性的好壞將直接影響著行車的安全與舒適。影響路基穩定性的因素主要有自然因素和人為因素，自然因素的影響主要依靠合理的設計來減弱和克服，人為因素主要是從規范施工過程中來克服。所以說控制好路基的壓實度是關鍵。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，是公路工程施工中急待解決的重要問題。

1 路基壓實機理

不同的土質其化學成分和物理性質都可能存在著一定的差異對特殊路段加強檢測，提高試驗頻率，遵循規范的要求，取得了很好效果，通常情況下對路基進行碾壓時，產生的物理現象有：使大小塊重新排列，和互相靠近。使單個土顆粒重新排列和互相靠近，使小顆粒進入大的顆粒中，多種路基結構層材料通常主要是由各種不同粒徑的單位粒徑組成的。在碾壓過程中，主要發生的現象是大小塊重新排列，互相靠近和小顆粒進入大顆粒的空隙中，產生這些不同物理現象的結果是增加單位體積內固體顆粒的數量，減少空隙率，這個過程稱做壓實。

運用環刀法、灌砂法居多，環刀法適應砂土，路基填筑中廣泛運用此類方法，灌砂法適用于粒徑較大的填土材料。但無論用何種方法，其理論依據都大同小異，都是以路基施工壓實土的干密度（即檢測的干密度成果）與試驗室標準擊實所得的最大干密度的比值來確定路基的壓實程度的，以百分率表示。

壓實度用K表示，它的理論計算公式為：

K = ρd÷ρdmax

K：——壓實度（%）

ρd：——所檢測路段壓實土的干密度（g/cm3）

ρdmax：——標準擊實所得的最大干密度（g/cm3）

從上式我們可以看出擊實所得的最大干密度ρdmax的準確與否將直接影響路基檢測壓實度的試驗結果，它能真實地反映路基壓實程度。

2 影響壓實度的因素

2.1含水量對壓實的影響

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。

2.2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（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而變。

2.3 碾壓遍數對壓實的影響

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。

2.4 碾壓方式對壓實質量的影響

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，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。

2.5 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。

2.6 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。

2.7 集料級配對壓實的影響

集料的級配對碾壓所能達到的密實度有明顯影響。實踐證明，均勻顆粒和砂，單一尺寸的礫石、碎石都難于碾壓密實。在級配集料基層或底基層施工中，使所用的集料的級配與室內試驗確定標準干容重時所用的集料級配相同是很重要的。在集料發生離析的情況下，添加所缺的料并進行適當的拌和是必要的。施工中，只有嚴格控制級配，才能確保達到規定的壓實狀態。

2.8 地基或下承層強度對壓實的影響

大量試驗證明，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，土層也會發生“彈簧現象”，碾壓遍數越多，“彈簧現象”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。試驗證明，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。

3壓實度檢測控制分析

3.1試坑的影響

3.1.1試坑的深度

按照《公路路基路面現場測試規程》要求，試坑的深度應該等于測定層的厚度，但不得有下層材料混入。一般情況下，每層壓實厚度為20cm，所以，試坑深度也應該為20cm。

3.1.2 試坑的形狀

試坑的形狀應該是空的圓柱體，但施工單位往往會將坑挖成鍋底的形狀，尤其是在接近試坑底部的位置。前面我們談到就每一壓實層而言，越向下的部位其壓實度越小，所以，這樣形狀的試坑將導致較松散部位的土取出得相對較少，導致測得的壓實度值偏大。 在此過程中還應注意，本試坑挖出材料當中是否存在大的石塊和堅硬的材料，應挑揀出以免影響壓實度，此時偏大。

3.2灌砂的時間，含水量的選取

正確的做法是觀察邊緣處標準砂不再流動后還需要等十幾秒鐘再停止灌砂。因為我們無法直接觀察到中心部位砂子的流動情況，更因為砂子的流動是從中心開始而后才向邊緣擴展的。

路基施工基本上都是在炎熱的夏天進行，烈日使得新鋪筑的路基表面含水量偏低。所以，在選取含水量時，應將試坑內取出的土壤迅速均勻攪拌，然后再取含水量。在同一壓實功條件下，填土的含水量對壓實質量有直接影響。較為干燥的土，由于土顆粒之間的摩阻力較大而不易壓實。當土具有適當含水量時，水起了潤滑作用，土顆粒之間的摩阻力減小，從而易壓實。每種土壤都有其最佳含水量。土在這種含水量的條件下，使用同樣的壓實功進行壓實，所得到的重度最大。施工中，土的含水量與最佳含水量之差可控制在-4%～+2%范圍內。

4路基壓實質量控制方法

4.1 路基填土的選擇

在路基施工中，如果土質不良，即使松鋪厚度適中，碾壓合乎規范，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，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定性，必須予以人工壓實，以提高其密實程度。土質對壓實效果的影響很大，砂性土的壓實效果優于粘性土，因此施工中要選好土質。

4.2 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。施工過程應連續作業，減少雨淋、暴曬，防止土壤中的含水量發生大的變化。

4.3 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。

4.4 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，碾壓遍數控制在4～6遍。

5 壓實工作組織

壓實工作組織應根據壓實原理，以盡可能小的壓實功能獲得良好的壓實效果為目的。壓實工作必須很好的組織，并應注意以下要點：

（1）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；

（2）壓實機具應先輕后重，以適應逐漸增長的土基強度；

（3）碾壓速度應先慢后快，以免松土被機械推走；

（4）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（或夯擊）須重疊15～20cm。壓實時特別注意均勻，否則可能引起不均勻沉陷。

（5）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。

6 結束語

公路路基的壓實并達到合理的密實度，是公路施工的重要工序，壓實度檢測的真實性能客觀的反映出路基壓實的情況，也是達到有關公路施工的國家標準，實現高等級公路使用壽命和服務質量的重要保證之一。充分壓實可以發揮路基土的強度，減少路基在行車荷載作用下產生的永久變形，同時還可以增加路基土的不透水性和強度穩定性，增強道路的使用性能和延長道路的使用壽命。

參考文獻：

[1]夏繼榮.公路工程路基路面壓實施工技術措施分析[J].科技創新導報，2012（14）.

[2]張明峰.公路工程路基路面施工技術探討[J]，長江大學學報，2010（1）.

[3]胡庚欽，劉春海，趙修等.試論公路工程路基路面壓實施工技術措施分析[J].科技致富向導，2013（18）.