(海南路橋工程有限公司,海南 三亞 572000)
眾所周知,將壓實法廣泛應用于路基施工中,可以有效提升路基的承載力,降低路基壓縮形變的幾率,使路基的穩定性得到增強。現階段,在路基施工驗收中,壓實度是其中一項重要的控制指標,同時也是不容易實現的指標。鑒于影響路基壓實效果的因素眾多,筆者建議施工單位在進行壓實作業時,要結合實際情況詳細分析各種影響因素,從而提出有針對性的解決策略。
土屬于一種三相體,土粒為基本骨架,顆粒間充斥著水分和氣體。在路基施工過程中,不可避免會對土體自然狀態造成破壞,使土體結構變得松散。而壓實作業能讓土體顆粒發生重組,土體的密度得到增加,最終達到提升路基強度和穩定性的效果。大量的試驗數據以及工程經驗表明,路基得到壓實后,不僅強度和穩定性會得到增強,滲透性、隔溫性能等也會得到一定程度的加強。
壓實度是指經過壓實后,相關材料的干密度與其標準最大干密度之間的比值,一般情況下用百分數表示。
土體含水率在保證土質路基壓實效果中發揮著至關重要的作用,含水率過高或者過低,都會在一定程度上影響路基壓實效果。在開展土方路基填筑作業前,要先按照相關的標準選取土樣,然后在試驗室中開展標準擊實試驗,從而得到含水率與干密度的關系曲線。一般情況下,最大干密度的含水率為最佳含水率,換言之,在相同的壓實作業下,當含水率最接近最佳含水率時,土體的干密度最大。在路基壓實作業過程中,如果土體的含水率偏低,經過壓路機碾壓后,土體仍然會呈現松散狀態,壓實效果往往不夠理想;如果土體含水率偏高,則容易導致“彈簧現象”發生,同樣會影響路基的壓實效果。
相關試驗數據表明,對于同一種土體,壓實功能與土體最佳含水率成反比,與土體最大干密度成正比。在土體含水率不變的前提下,土體密實度會隨著壓實功能的增強而提升,如果在開展路基壓實作業時,土體含水率較低且加水較為困難,為了確保取得良好的壓實效果,可以采用提升壓實功能的方式,但這種方法具有一定的局限性,當壓實到一定程度后,土體壓實度的提升將十分緩慢。在土體含水率一定的情況下,土體壓實功能與其密實度呈正相關關系,如果在開展路基施工作業時,土質實際含水率低于最佳含水率參數,且加水難度較大,則需要及時進行土體密度的增大化控制,一般選擇增加壓實功能的方法進行處理,但是借助改善壓實功能來提升土體密度也存在較大的局限性,當壓實功能增加到一定程度后,土體密度將無法保持原有上升速率,此時,為了取得良好的壓實效果,可以對最佳含水率進行全面控制,建議采用分層填土法施工。
在路基壓實施工中,土質對壓實效果的影響巨大,因為不同土質的含水率、干密度等截然不同。當土體具有較高的塑性時,一般也會具有較高的含水率,但其最大干密度會相對較低;與粘性土相比,砂性土具有更好的壓實效果,主要原因在于粘性土表面積大、細度高,因此必須提供大量的水分,才能將土粒完全包裹,從而形成均勻的水膜,而砂性土顆粒大、松散性強、水分流失快,易取得較好的壓實效果。一般來講,亞黏土、亞砂土的壓實性能相對突出。
當壓實力傳遞深度或壓路機噸位存在差異時,一般會導致土體壓實效果存在較大差異。結合相關規定可以看出,在土基壓實過程中,必須秉承先靜后振、先慢后快、先輕后重的處理模式,避免速度過快等造成的負面效應,才有可能獲得良好的壓實效果。
為了提高路基壓實強度,必須及時對土體最佳含水率進行調控。對于土體而言,含水率是核心考核指標,借助含水率可快速衡量土體狀態。路基填方施工中,確定取土料場后方可進行含水率的控制。在實際施工環節,一般建議采用濕土法,在施工時,首先要采集5個及以上的土樣并測定其含水率,單個土樣的質量維持在3kg左右。根據施工經驗,將不同樣本晾干碾壓到最佳含水量后,低于最佳含水量的樣品數量要大于或等于3個,高于最高含水量的樣品要大于或等于2個。隨后借助常規試驗方法進行分析,測試樣品在最大干密度條件下的含水量,一般建議將其作為施工最佳含水量。
確定最佳含水量主要是為了方便后續對碾壓施工進行有效處理,施工環節中,在每層碾壓前要都要開展含水量的合理測試,當填土量小于最佳數值時,便可做灑水處理,倘若無法進行加水操作,建議采用增加壓實功能的方法對路基壓實度進行優化。
大量研究實驗表明,選擇粗粒土時,為了保證壓實效果,含石率需要控制在70%以下。一般情況下,并非所有路段都可以獲得粗粒土,此時可以進行巨粒滲配處理。無論何種土質,施工中都必須考慮塑性指標管理。當土體塑性指數大于26、液限大于50時,相應土質禁止用于路基填料,當土石達到液限塑性標準時,必須對相應粒徑進行控制。相關數據表明,填料最大粒徑一般在0.15m左右,可結合壓實厚度調整最大粒徑。一般規定土石的最大粒徑要低于壓實層厚度的2/3。
相關規定表明,在土基壓實作業中必須及時開展分層夯壓操作,但對于分層厚度的規定并不明確。筆者認為,采用水平分層填筑法施工更具合理性。考慮到地面平整度不一致,可從地面最低處開展分層填筑施工。待一層填筑施工完成后再進行后續壓實作業,需要注意的是,每層壓實作業完成后都要進行壓實度校驗,測定合格后方可開展上層填筑施工。結合行業規范,鋪筑分層厚度要盡量控制在0.3m~0.5m之間。如果土質種類不同,可借助試驗進行碾壓遍數、壓實機具功能的分析,一般可選擇12t~15t的壓路機開展操作,松鋪厚度盡量小于0.3m,碾壓遍數控制在8~10遍較為合理。確定最大松鋪厚度后,必須考慮壓實厚度小、整體結合性不好的后果,尤其是填筑到路床頂面一層之后的處理,如果厚度過小,可能會導致路面結構層連接不當,此時還可進行最小鋪筑厚度的調控,從提高整個填方強度的角度出發,壓實厚度應低于0.08m。如對分層夯壓要求較高,切記不可隨意分層碾壓,必須結合填方厚度確定分層事宜,保證松鋪厚度在規定范圍內。大量施工經驗表明,從提高壓實層均一性的角度出發,一般松鋪厚度維持在0.3m是較為合理的。
在路基壓實施工中,一定要慎重地選擇合適的壓實機具,以確保在規定寬度范圍內進行相應的碾壓、攤鋪作業,當填料含水量高于或等于最佳含水量時,建議采用12t~15t振動壓路機或8t兩輪壓路機碾壓3~4次,保證粗細料的穩定性。在直線部位施工時,建議從兩邊向中心操作;在超高段區域施工時,應由內向外碾壓。單次靜壓施工后,方可開展找平處理。完成靜壓操作后,還要充分考慮路面平整性要求。在振壓施工中,一般采用12t~15t的壓路機施工,振動碾壓次數為6~7遍,每次加壓后均需進行密實度的測試,在相應指標滿足預期要求后方可開展后續施工。
實踐經驗表明,路基壓實質量對道路使用壽命具有直接影響,因而在壓實作業中,必須對相應影響因素進行詳細分析,確保路基壓實度滿足預期要求,保證道路質量達到預期目標。