路基壓實效果及其影響因素探討

林 莉

（廣西信達友邦工程造價咨詢有限責任公司，廣西 南寧 530021）

路基施工，使天然結構的土體經過挖、運、填等工序后變為松散狀態，為使路基具有足夠的強度、穩定性，必須將路基填土碾壓密實。通過壓實還可提高路基承載力和隔溫性能，降低滲透系數和塑性變形等。因此，路基的壓實工作，是路基施工過程中一個重要工序，是保證路基獲得強度與穩定性的根本技術措施之一。本文淺談影響路基壓實效果的幾個因素：

1 路基壓實標準

為了便于檢查和控制壓實質量，路基的壓實標準常用壓實度來表示。路基的壓實度（壓實系數）K是工地路基土經壓實后實際達到的干密度ρd與其室內標準擊實試驗所得的最大干密度ρ dmax的比值，用百分數表示。即K＝（ρd÷ρdmax）×100%。

式中，K：壓實度，%；

ρd：壓實土的干密度，g/cm3。

ρd＝ρ÷（1＋0.01w），

w：工地壓實土的實測含水量百分比；ρdmax則為壓實土的標準最大干密度，g/cm3。

合理確定作為壓實標準的壓實度K值，對保證路基的強度和穩定性十分重要，同時這還關系到技術上的可行性和工程經濟性。實際施工過程中，壓實度一般難以達到100%。鑒于行車荷載應力傳播的特點，對路基不同層位的壓實度要求可有所不同。對于路基上部，由于汽車荷載產生的應力較大，故壓實度要求最高，而路基下部由于受汽車荷載影響較小，壓實度要求可適當降低。公路等級和路面等級越高，則路基壓實度要求也越高。

表1 土質路基壓實度標準

根據《公路路基施工技術規范》（JTJ 033－95）規定，土質路堤（含土石路堤）各層位填土的壓實度應不低于表1所列標準。表1所列壓實度以《公路土工試驗規程》（JTJ 053－94）重型擊實試驗法為準。其他等級公路修建高級路面時，其壓實標準應采用高速公路、一級公路的規定值。特殊干旱地區的壓實度標準可降低2%～3%。

在多雨潮濕地區，當天然稠度小于 1.1、液限大于 40、塑性指數大于18的黏質土用做高速公路、一級公路和二級公路上路床的填料時，應采用各種措施達到表1規定的壓實度。

路堤基底應在路堤填筑前進行壓實。高速公路、一級公路和二級公路路堤基底的壓實度不應小于90%。當路堤填土高度小于路床厚度80 cm時，基底的壓實度不宜小于路床的壓實度標準。

2 影響壓實效果的主要因素

在室內對細粒土或多種路面材料進行擊實試驗時，影響土或路面材料達到規定密實度的主要因素有：含水量、土或材料的顆粒組成以及擊實功。在施工現場碾壓細粒土的路基時，影響路基達到規定壓實度的主要因素有：土的含水量、碾壓層的厚度、壓實機械的類型和功能、碾壓遍數以及地基的強度。

在施工現場碾壓級配集料時，影響集料達到規定密實度的主要因素，除上因素外，還有集料的特性（包括質量、級配的均勻性和細料的塑性指數）以及下承層的強度。此外，土和路面材料的類型對所能達到的壓實度也有明顯影響。

2.1 含水量

在壓實過程中，土或材料的含水量對所能達到的密實度起著非常大的作用。錘擊或碾壓的功需要克服土顆粒間的內摩阻力和凝聚力，才能使土顆粒產生位移并互相靠近。土的內摩阻力和凝聚力是隨密實度而增加的。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，某一壓實功不再能克服土的抗力，壓實所得的干密度小。當土的含水量逐漸增加時，水在土顆粒間起著潤滑作用，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。在這個過程中，單位土體中空氣的體積逐漸減小，而固體體積和水的體積則逐漸增加。當土的含水量繼續增加到超過某一限度，雖然土的內摩阻力還在減小，但單位土體中的空氣體積已減到最小限度，而水的體積卻在不斷增加。由于水是不可壓縮的，因此在同樣的壓實功下，土的干密度反而逐漸減小。在擊實曲線上與最大干密度對應的含水量稱為最佳含水量。土的含水量是影響壓實效果的決定性因素，在最佳含水量下，最容易獲得最佳壓實效果。但是，某一種土或路面材料的最佳含水量和最大干密度不是固定不變的，它隨壓實功能而變。在室內進行擊實試驗時，它隨所用的擊實功而變。在工地碾壓時，它隨所用壓路機的重量或功能以及碾壓遍數而變。

在施工現場，用某種壓路機碾壓含水量過小的土或級配集料，要達到高的壓實度是困難的；如土的含水量超過最佳值過多，要達到較大的壓實度同樣是困難的。因此，在特殊干旱和特殊潮濕地區，在無法或不能采取合適措施的情況下，實際施工中往往不得不降低對壓實度的要求。對含水量過大的土、砂礫土、無機結合料穩定土等路面材料進行碾壓時，經常會發生“彈簧”現象，而不能壓實。

2.2 壓實功能

壓實功能包括壓實機械質量、碾壓遍數或錘落高度、作用時間等。壓實功能是影響壓實效果的另一重要因素。

對同一類土，最佳含水量隨壓實功能的增加而降低，而最大干密度則隨壓實功能的增加而增加；在相同含水量條件下，壓實功能愈高，土基密實度愈高。據此規律，工程實踐中可以增加壓實功能（選用重碾，增加碾壓遍數或延長碾壓時間等），以提高其壓實度。然而，用增加壓實功能的辦法來提高土的密實度是有限度的，當壓實功能增大到一定程度后，土的密實度增加較緩慢，在經濟效益和施工組織上不夠合理，甚至功能過大，破壞土基結構，效果適得其反。相比之下，嚴格控制最佳含水量，要比增加壓實功能收效大得多。當含水量不足、灑水有困難時，適當增大壓實功能，可見收效。如果土的含水量過大，此時如果增大壓實功能，必將出現“彈簧”現象，壓實效果很差，造成返工浪費。所以，土基壓實施工中，控制最佳含水量，是首要因素，在此前提下采取分層填土，控制有效土層厚度，必要時適當增大壓實功能，乃土基壓實工作的基本要領。

2.3 土質

土質不同壓實效果也不同，一般情況是在同一壓實功能作用下，粗顆粒含量多的土，最大干密度較大，最佳含水量較小，比較容易壓實。土中粉粒和粘粒含量愈多，土的塑性指數愈大，土的最佳含水量也就愈大，同時其最大干密度愈小。各種不同土的最佳含水量和最大干密度雖然不同，它們擊實曲線的性質卻是基本相同的。砂土易散失水分，松散不易壓實，最佳含水量的概念，沒有多大的實際意義。路基施工最好的土質是亞砂土和亞黏土，它們壓實性好，容易施工，水穩性良好。重黏土塑性指數高，成團不易打碎，造成壓實困難。

2.4 碾壓層的厚度和碾壓遍數

碾壓層的厚度應該適當。碾壓層過厚，非但該層的下部的壓實度達不到要求，而且該層的上部的壓實度也要受到不利影響。同時，碾壓層的厚度應該與所用壓路機的質量或功能相適應，它也隨壓路機的類型而變。不同壓路機的一層的壓實厚度具體多少比較合適，應通過現場的碾壓試驗及分層測定干密度來確定。

壓路機的碾壓遍數對路基土和路面材料的密實度的影響是眾所周知的。用同一壓路機對同一種材料進行碾壓時，最初的若干遍碾壓，對增高材料的干密度影響很大；碾壓遍數繼續增加，干密度的增長率就逐漸減小；碾壓遍數超過一定數值后，干密度實際上就不再增加了。

路基施工時，首先需要確定每層填土的厚度以及壓路機的碾壓遍數，以保證達到要求的密實度。在解決這個問題時，還應該將機械壓實作用能夠達到深度與符合要求密實度的壓實深度區別開來，通常前者大于后者。實際施工中，重要的是能符合要求密實度的有效壓實深度，這個深度也就是每層填土的合適壓實厚度。有效壓實深度主要與壓實機械類型、碾壓遍數或夯擊次數、土的性質和含水量有關。若壓實遍數超過10遍，應考慮減少填土層厚。

2.5 碾壓速度

不管使用哪種類型或質量的壓路機進行碾壓，其碾壓速度對路基土或路面材料層所能達到的密實度有明顯影響。在相同碾壓遍數的情況下，碾壓速度愈高，所得的壓實度愈小；為了達到同樣的壓實度，碾壓速度愈高，所需要的碾壓遍數就愈多。雖然采用高碾壓速度要比采用低碾壓速度的壓實生產率高而且比較經濟，但速度過快，容易導致被壓層的平整度變差（形成小波浪）。因此，應針對具體碾壓的材料層和所用的壓路機，通過鋪筑試驗段選擇合適的碾壓速度，通常，碾壓層厚和難以壓實的材料，應采用較低的碾壓速度。

2.6 地基或下承層的強度

實踐證明，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壓實度的。因此，在填筑路堤之前，必須先碾壓地基（在清場后），使其達到足夠的壓實度和強度。如地基本身比較濕軟（在水稻田地區常有這種情況），直接在上面填筑路堤，往往會產生困難，路堤的第一層（每層以壓實厚度20 cm考慮）甚至第二層上，重型壓路機無法進行碾壓；重型壓路機進行碾壓，土層就發生“彈簧”現象，碾壓得愈多，“彈簧現象”愈嚴重。在這種情況下，應該先采用石灰或固化劑處理地基，或者先將地基土用砂、砂礫、砂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。

由于原狀結構土的密實度不夠、強度不足，如直接用壓路機在路塹表面碾壓，經常達不到所要求的壓實度。因此，應該首先將路塹上層厚30～40 cm的土推出路外，用重型壓路機將下層碾壓密實后，再將土分兩層回填，并分別碾壓，才能達到要求的壓實度。在某些情況下，甚至需要先推出 60 cm，并分三層回填和壓實。

下承層的強弱對所需壓實層的密實度也有明顯的影響。試驗表明，直接鋪筑在土基上的同一種級配集料，用相同的壓實機械和壓實方法碾壓時，如土基強度高，集料的密實度就大；反之，集料的密實度就小。

3 結束語

綜上所述，為了確保路基獲得強度與穩定性，在施工的過程中就要盡量避免這些影響因素，保證路基壓實的效果。

1 蘇建林主編.公路施工技術[M].北京：人民交通出版社，2002.8

2 劉松玉編著.公路路基處理[M].南京：東南大學出版社，2009.6