羅 佳重慶交通大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院 重慶 400074
山區(qū)公路填石路基壓實質(zhì)量影響因素研究
羅 佳
重慶交通大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院 重慶 400074
公路填石路基施工過程中,壓實工藝是其中非常重要的組成部分,要對填石路基進行施工質(zhì)量控制,實際上對壓實質(zhì)量的控制占著主導(dǎo)作用,壓實效果的好壞對公路的質(zhì)量和壽命起著關(guān)鍵性作用,因此本文就影響壓實質(zhì)量的因素進行研究。
填石路基;壓實質(zhì)量;影響因素
隨著我國公路網(wǎng)建設(shè)的快速延伸和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施,公路網(wǎng)建設(shè)逐漸轉(zhuǎn)向西部地區(qū)發(fā)展。在丘陵山區(qū)較多的西部地區(qū)進行公路施工作業(yè)時,由于地區(qū)環(huán)境的艱苦、施工作業(yè)條件差以及地質(zhì)條件的復(fù)雜,為了合理地使用自然資源,不可避免地將把石料作為路基填料,修筑填石路基。為保證公路路基的質(zhì)量和壽命,應(yīng)對壓實技術(shù)進行重點控制,首先應(yīng)對影響壓實質(zhì)量的因素進行控制,以保證壓實質(zhì)量,從而保證填石路基的施工質(zhì)量。
填料的粒徑構(gòu)成是影響填石路基壓實效果的一個重要因素。通過現(xiàn)場壓實試驗可知,填石料的粒徑組成對填石路基的密實程度有很大影響。填料級配的提高可以使填石路基密實度增強,另外,通過控制細(xì)集料的含量,可以使填石路基的密實度得到明顯改善。
通過室內(nèi)試驗可知,當(dāng)粗集料的含量為30%~40%時,粗集料只起著填充和影響的作用,而細(xì)集料的顆粒組成和性質(zhì)決定了填料的壓實特性;當(dāng)粗集料含量為40%~70%時,粗細(xì)集料互相填充共同起骨架作用,這時粗、細(xì)集料的相互填充效果及其填料性質(zhì)共同影響著壓實特性;當(dāng)粗集料含量增加時,填料的壓實特性會逐漸偏向粗集料,當(dāng)粗料含量大于70%時,粗集料形成骨架,細(xì)料已經(jīng)不能滿足填滿孔隙,這時粗料的級配和性質(zhì)占主要部分影響著壓實特性,而細(xì)粒起填充和影響作用。
壓實作用力增加,干密度隨之增大,但當(dāng)壓實效力達到一定程度后還持續(xù)增加,干密度也隨著達到最大干密度后再減小,壓實效果降低。其原因是:當(dāng)填石料在壓力作用下,內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生改變,打破最初的均衡狀態(tài),克服顆粒之間的摩擦阻力,相互移動填補,重新排列,孔隙減小,密度增大,作用的外力越大,促使顆粒位移、填充的能量越大,集料間的孔隙越?。划?dāng)密實度達到一定程度時,顆粒間的孔隙很小,壓力作用力增大,顆粒都不易移動和填充,干密度的增長率降低。
在目前的施工和設(shè)計規(guī)范中,填石路基的壓實厚度沒有具體的要求和標(biāo)準(zhǔn)。通過國內(nèi)外工程實踐經(jīng)驗可知,在傳統(tǒng)的壓實強度作用條件下,路基分層填筑的厚度一般控制在0.4~0.7m,以確保壓實能量充分?jǐn)U充其中。
填石料在壓實過程當(dāng)中,不斷地被壓碎,改變了其最初的粒徑構(gòu)成。在壓力作用下,破碎的顆粒在填料的孔隙間位移并相互填充,從而提高路基的壓實度;但如果破碎的顆粒不能進入填料孔隙間位移并相互填充,這樣就不能促進壓實。而對于顆粒的破碎對壓實效果的影響尚缺乏系統(tǒng)的研究,普遍認(rèn)為在壓實施工過程中,填石料顆粒尺寸較大時會產(chǎn)生破碎,隨著顆粒尺寸的減小和顆粒含量的增加,顆粒破碎率快速減少,壓實能量增加;在到達一定程度后,破碎率的增長率降低,填料的密度隨著顆粒破碎率的增加而增加。通常填料在充分碎裂壓實后,孔隙比小于0.15。
碾壓速度也會影響壓實效果。在一定的厚度下,填石料所接收的壓實能量與壓實速度成反比,與壓實遍數(shù)成正比,壓實速度增加一倍時,壓實遍數(shù)也隨著增加一倍,壓實速度影響著振動機械在一定平面上碾壓填石料所需的時間,當(dāng)壓實速度比較高的情況下,各單位面積上的振動次數(shù)比碾壓速度較低時要少;當(dāng)碾壓速度增大時,各振動間的距離增大,使被壓材料上的能量減小,碾壓遍數(shù)的增加。在對填石路基進行碾壓時,振動壓實速度最佳值一般控制在4km/h左右。
一般而言,振動壓路機采用高頻率和小幅度振動對含粗顆粒碎石料有效,路基表面的最大干密度不是很大,隨著深度的增加,在約10~15cm深處,路基的最大干密度達到最大值,因為在碾壓時,路基表面的石料隨著輪胎一起滾動,兩者之間并沒有密切的接觸,在振動作用下,路基表面因此產(chǎn)生了松動。當(dāng)達到表面以下一定深度后,填料顆粒在振動作用條件下,相互位移填充到粗顆粒的間隙中,填料顆粒被重新排列組合,從而使填料得到充分壓實,但是最大干密度隨著深度的繼續(xù)增加而慢慢變小,最后回到最初的聚積密度。
填石料因其較好的工程特性,廣泛地被應(yīng)用于山區(qū)路基施工中,但對于這類材料還存在許多值得深入研究和探討的問題。眾多因素共同影響著填石路基的壓實質(zhì)量,其影響過程是一個比較復(fù)雜的過程,在壓實過程中填石料顆粒的破碎程度,對路基的壓實效果有重要的影響作用,但目前,具體對這方面進行研究的工程較少,因此,對影響填石路基壓實效果的因素進行深入研究,將有助于未來其在工程中的廣泛應(yīng)用。
[1]劉官權(quán).填石路基的壓實機理、影響因素及質(zhì)量控制初探[J].重慶建筑,2008,第10期(10):20-22.
[2]楊艷.填石路堤的壓實機理及影響因素[J].西部探礦工程,2006,18(z1):398-399.
[3]嚴(yán)衛(wèi)兵.填石路基的現(xiàn)場試驗與質(zhì)量控制研究[D].河海大學(xué),2005.