如何提高公路路基壓實度的探討

胡緒斌 胡緒宏 伊旭春

（1、臺州市椒江交通建設(shè)工程有限公司，浙江 臺州 318000 2、臺州交通勘察設(shè)計院，浙江 臺州 318000）

路基填筑是公路路基工程的一個重要環(huán)節(jié)。土基填筑工程的質(zhì)量控制在現(xiàn)代高等級公路建設(shè)中顯得尤為重要,把握好壓實度是控制土基填筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在高速公路建設(shè)中,如果土基施工中的壓實度控制不好,引起路基局部或整體沉降,勢必造成路面損壞直接影響行車安全,給國家建設(shè)造成經(jīng)濟損失。下面探討提高壓實度的一些方法

1 控制最佳含水量

在土基填筑過程中,土在最佳含水量下壓實是最有效、最經(jīng)濟的方法。對于過干的土,可以適當(dāng)灑水;對于過濕的土,可以翻曬或拌合吸水材料。如果簡單的靠增加壓實遍數(shù)來提高壓實度是錯誤的。土一般由固體顆粒、水、空氣三部分組成。土中固、液、氣三相組成的比例反映土的干濕、疏密程度等物理狀態(tài)。土的最佳含水量和最大干密度可通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗求得(試驗擊實錘重4.5kg,落距0.45m,每層錘擊27次)。當(dāng)含水量W<最佳含水量WOP時,土的干密度隨含水量增大而增大,當(dāng)含水量W>WOP時,土的干重度隨含水量增大而減少。因為土的含水量較小時(即過干的土),土中固體顆粒,最大干密度與含水量關(guān)系曲線顆粒外圍的水化膜很薄,以結(jié)合水為主,粒間引力較大,在一定的外部壓實功能作用下,還不能有效地克服這種引力而使土粒相對移動,所以這時的壓實效果差;當(dāng)土的含水量增大時,結(jié)合水逐漸增厚使得顆粒間引力減小,土粒在相同的壓實功能條件下易于移動而緊密,壓實效果較好,土的干密度也隨著壓實功能的增大而增大。當(dāng)土的含水量增大到一定程度后,孔隙中出現(xiàn)自由水,這時結(jié)合水膜的擴大作用并不顯著,引力作用極其微弱,而不可壓縮的水充填在孔隙中,阻止了土粒間的移動作用,并隨含水量的增加而逐漸增大。在夯擊壓實的瞬間,孔隙中過多的水分不容易立即排出,阻止了土顆粒的靠攏,壓實效果反而下降。

土在最佳含水量條件下壓實,其效果最佳,消耗的壓實功最經(jīng)濟。如在過濕狀態(tài)下壓實土,壓路機壓了多遍后,輪子兩側(cè)仍然會有很明顯甚至很深的臺階痕跡。此時土體已經(jīng)開始塑性變形,土的承載力已經(jīng)達到該種含水量下的極限強度。此時再增加壓實遍數(shù)已經(jīng)無效且造成浪費,甚至破壞土體結(jié)構(gòu),出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”。當(dāng)土達到最佳含水量時,其壓實后的強度是不會隨含水量的增減而變化的,它始終保持原來的強度。這個強度,比任何大于或小于最佳含水量情況時的承載力都大,這樣就保證了在任何最不利情況下能獲得最大的承載力,不致影響將來的路面?？刂谱罴押繉β坊┕な且粋€極為重要的方法,我們應(yīng)該掌握并在實際中運用好。

2 不均勻土質(zhì)的壓實與壓實度檢測問題

天然土的顆粒組成比較復(fù)雜,一般是由不同的粒徑組成。有些土是由已成土被搬運后混雜沉積。曾遇到過粘土塊與粉土混雜沉積的土,試驗室做標(biāo)準(zhǔn)擊實時,經(jīng)24h燜料后粘土硬塊與粉土仍不均勻,人工將粘土塊仔細搓碎,進一步燜料,反復(fù)進行此工作,直至將土拌勻為止。然后做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗,得到ρdmax～W o,施工現(xiàn)場卻很難壓到93%的壓實度,即使在W o狀態(tài)下,用18t～21t壓道機反復(fù)碾壓,壓實度幾乎沒有提高。對這樣的不均勻土,現(xiàn)場是不可能將粘土塊搓碎、拌勻的,用光面壓路機碾壓粘土塊可以壓實,而由于壓實粘土的支撐作用,粉土難以被壓實,這種土理論上是可用的,而施工操作比較困難。天然砂礫是理想的路基填料,用光面碾存在著同樣的問題,然而用振動壓路機可以克服不均勻土中粗細相互支撐與摩阻的作用,可以取得較好的壓實效果。但壓實度檢測時常遇到問題,天然砂礫的沉積環(huán)境決定了砂礫組成粒徑的不均勻,有時一車砂少礫多,有時砂多礫少,做標(biāo)準(zhǔn)擊實取樣比較困難,從料場或路基上取回有代表性的試樣,拌勻,經(jīng)四分法縮分后做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗,以此ρdmax～W o作為壓實度的檢測標(biāo)準(zhǔn)。如果壓實度測定遇到較大而且多的礫石,該點壓實,如果測點填料以砂為主,則不易達到規(guī)定的壓實度,建議采用以下方法解決這一問題:

a.以10mm篩將試樣過篩;

b.將篩余量與透篩量分別按 20∶80、40∶60、60∶40、80∶20 的比例配成混合料;

c.分別做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗,得到對應(yīng)的ρdmax～W o;

d.分別繪出10mm篩的篩余量與ρdmax及W o的關(guān)系曲線;

e.用灌砂法檢測現(xiàn)場壓實度時將挖出的樣品過10mm篩,得出篩余量,以此篩余量查上一條畫出的線,得到該測點的ρdmax與W o,并計算該點的壓實度。此法雖多做了幾組擊實,但施工檢測過程的取值較可靠,避免了由于壓實度過大或過小,無法判斷是否合格的情況。

3 增加壓實功能及合理選擇機具是一種有效途徑

增加壓實功能對壓實效果有明顯影響,其方法有增大壓實機具的重量、增加輾壓次數(shù)及作用時間等。對于同一種土質(zhì),隨著壓實功能不斷增大,土的最佳含水率WOP隨著壓實功能的不斷增加而減小,最大干密度γmax則隨功能的增大而提高;在相同的土質(zhì)和含水量情況下,壓實功能越大,密實度越高?，F(xiàn)代高速公路建設(shè)對壓實機具重量一般需要振動達到24t以上,達不到要求重量的壓路機再增加壓實遍數(shù)也不會有好的壓實效果。增加壓實功能雖然有效,但也有一定限度。功能提高到一定限度以上,效果提高越為緩慢,在經(jīng)濟效益和施工組織上都不合理,而且可能破壞土體結(jié)構(gòu)。在壓實機具選擇上,對砂性土用振動式較好,夯擊式次之,而輾壓式較差;對粘性土,則用輾壓式或夯擊式較理想,振動式較差,甚至無效。

4 壓實厚度對壓實效果有明顯影響

在相同土質(zhì)、溫度和壓實機具情況下,密實度隨深度遞減,其表層50mm為最高。土層過厚便會造成底部沒有達到較好的壓實效果。不同壓實工具的有效壓實深度有所差異。根據(jù)壓實機具類型、土質(zhì)及土基壓實的基本要求來確定路基分層壓實的數(shù)值。一般情況下,夯實層厚度不宜超過0.20m,12～15t光面壓路機不宜超過0.25m。在最佳含水情況下,壓實厚度為0.40m或0.50m時很難達到比較好的壓實效果,而壓實厚度為0.25m的又較0.30m的效果提高并不顯著,故從壓實效果和經(jīng)濟效益上考慮選擇0.30m比較合適。但是壓實厚度又不能太小,一般不能低于0.10m,因為過小近似于無側(cè)限狀態(tài),在壓實時土體之間會產(chǎn)生相對位移,同樣達不到好的壓實效果。每層填土的厚度與初始密度有關(guān),因此,填筑的松土究竟多厚比較適宜,須由有經(jīng)驗的自卸車指揮人員來控制。在實際操作中,有的施工人員不顧質(zhì)量而加大厚度,這樣就適得其反了。其實只要有合理的現(xiàn)場操作方法,較小的壓實厚度不會對進度有太大的影響。

5 控制平整度也是提高壓實效果的一個因素

填土厚度不均勻,局部厚度變化過大,而造成層面凹凸不平。當(dāng)壓路機滾筒經(jīng)過時,凸出的地方承受壓力較大土被壓實。但同時又將滾筒支承起來,導(dǎo)致凹處承受壓不夠而沒有達到好的壓實效果。那么怎樣才能達到較好的平整度呢?首要是應(yīng)該嚴格要求推土機的推平操作。即推土機前進時推平,后退時落下鏟刀拖平,這樣它既能調(diào)節(jié)整體坡度及平整度,又能達到局部平整度要求。之后,壓路機每碾壓一遍,平地機緊跟著削平。這樣就可保證凹處與凸處相對壓實度差異很小,同等厚度能達到相同壓實度。如果等到碾壓多遍后再刮,即使刮平凸處,但由于小范圍壓實度差異大,壓實度差處仍會下陷,達不到比較理想的平整度,同樣不能達到好的壓實效果。

6 結(jié)束語

控制土的最佳含水量、提高壓實功能、調(diào)整壓實厚度及平整度等均是提高土基壓實效果的有效方法?？刂坪渴顷P(guān)鍵所在,但有的是相互影響的,如壓實功能稍低可以減小壓實厚度來解決;而調(diào)整平整度能保證整個土層的壓實度均勻。

[1]方左英.路基工程[M].北京：人民交通出版社.

[2]鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社.

[3]李峻利，姚代祿.路基設(shè)計原理與計算[M].北京：人民交通出版社.