粉砂土路堤碾壓施工技術研究

廣東建設職業(yè)技術學院 林 龍

粉砂土路堤碾壓施工技術研究

廣東建設職業(yè)技術學院 林 龍

目前國內外對粉砂土的壓實方法和壓實特性研究較少。本文通過對影響粉砂土壓實因素的研究，提出適宜的現(xiàn)場碾壓工藝，最大限度地挖掘其壓實度，盡可能地節(jié)約土體改良費用

粉砂土路堤 碾壓實驗

南方濕熱地區(qū)廣泛分布著壓實性能差、碾壓成型困難的粉砂土，而國內外對粉砂土的壓實方法和壓實特性研究較少，這給南方地區(qū)的公路建設提出了一個難題。本文通過對粉砂土路堤壓實各因素的具體分析，提出適宜現(xiàn)場粉砂土碾壓施工工藝。

一、土體性質因素

1.土體類別

不同類型土的壓實性能是不一樣的。

就填筑路堤而言，最合適的土是砂礫土、砂土與低液限粘土。這些土容易壓實，有足夠的穩(wěn)定性，遇水不致過分泡軟。用這些土填筑的路堤，沉陷較小，可作為路面的良好基礎。在沼澤地以及受水泡軟的低洼地，用砂礫土填筑路堤最合適。除顆粒均勻的砂土外，這些土的特點是干容重大，塑性小。粉質土在飽水情況下，容易變成流動狀態(tài)，并失去承載能力。壓實不足時，會由于過分飽水而失去穩(wěn)定性。在不利的水文地質和氣候條件下，容易發(fā)生凍脹。高液限粘土最難于壓實。它的特點時液限大，最佳含水量大而最大干密度小。

相對其他土體，粉砂土主要由砂粒和粉粒組成，粘性成分缺乏，土體顆粒均勻，級配不良，作為路基土體時，碾壓成型困難。

2.顆粒級配

壓實的過程就是土體顆粒進行重新排列，趨于密實的過程。因而級配良好的土體，在壓實過程中，除了各種顆粒在外力作用下，逐漸互相靠近趨于密實外，大小顆粒互相鑲嵌，小顆粒進入大顆粒的縫隙之中，使總體孔隙體積減小，密實度提高，所以呈現(xiàn)了較好的壓實特性，對于單一顆粒尺寸的土體，由于缺乏這一特點，因而壓實困難，而粉砂土恰恰如此。

3.含水量

在較大含水量范圍內，大部分的土體都會表現(xiàn)出如圖1.1中所示的壓實特性。圖中的壓實區(qū)間按含水量變化情況劃分為壓實干燥區(qū)域、濕潤區(qū)域兩個區(qū)間，分水嶺為壓實的最佳含水量ωo，在這些區(qū)間內土表現(xiàn)出如下的壓實特性：

圖1 一般土體的擊實曲線

（1）干燥區(qū)域：當含水量小于ωo時，隨著含水量的增加，水的潤滑作用增強以及土體基質吸力的減小，土體內摩阻力減小，土顆粒重新排列，單位土體內空氣的體積逐漸減小，而固體和水的體積則逐漸增加，土體干密度隨含水量增加而增長，直到土體含水量達到最優(yōu)含水量ωo值。

（2）濕潤區(qū)域：當含水量大于ωo時，隨著含水量的繼續(xù)增加，過多的水份會使孔隙中水的體積增加，飽和度增大，此時，多余的水分并不能夠提供更多的潤滑作用，反而由較輕且不可壓縮的水取代了較重的土體顆粒，導致了土體干密度的降低。

因此，現(xiàn)場粉砂土的碾壓時含水量最適宜控制在最優(yōu)含水量附近。

二、粉砂土現(xiàn)場碾壓因素

1.松鋪厚度

對某一確定的壓路機，薄鋪層的土層較厚鋪層的土體易于獲得高的壓實度，然而鋪層薄雖然壓實度提高，但壓實生產效率低，使施工成本增加。因而，在施工中，必須根據(jù)具體施工、設備情況，選擇合適的松鋪厚度。

2.碾壓遍數(shù)

在壓實施工中，疏松的土體隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實度會隨之增加，但當壓實度達到某一程度時，碾壓遍數(shù)再增加，一般土體壓實度的增加很小或不再變化，但對于粉砂土甚至有可能在過多的碾壓遍數(shù)后，在碾壓表面土層發(fā)生開裂，引起壓實度的降低。

3.碾壓速度

在松鋪厚度一定時，壓路機傳給土體填方內的能量與碾壓遍數(shù)和碾壓速度之比值成正比。較低的碾壓速度時，單位面積內的振動次數(shù)比碾壓速度高時要多，因而使土體更容易達到密實；然而碾壓速度還與生產率有著密切的關系。所以，碾壓速度存在一個最佳值，即在保證壓實質量的前提下，選擇盡可能高的碾壓速度，以保證壓路機有較高的生產率。秦四成建議5t以上的振動壓路機的碾壓速度取3～6km/h；3～5t的振動壓路機的碾壓速度取2～4km/h；2t的振動壓路機的碾壓速度應低于3km/h。

4.壓路機的振動頻率和振幅

由于振動壓實理論的不完善與振動壓實工況的隨機性，以及土體物理特性的多變引起鋪層土體的剛度具有隨機性，這些都使得振動參數(shù)的選擇很復雜。目前的做法是，通過大量的實驗和統(tǒng)計分析，對各項振動參數(shù)給出一個合理的取值范圍。李冰等認為振動頻率為30～45Hz的壓實效果最好，過高反而會降低壓實效果；振幅越大，壓實影響深度就越大；但過高的壓實能量反而會使已壓實的土體表層產生松散現(xiàn)象。用振動壓路機碾壓路堤土時，其振幅為0.7～1.8mm。秦四成[3]建議壓實路床路堤時，工作頻率為25～30Hz，振幅為1.4～2.0mm。現(xiàn)場實驗要根據(jù)施工中實際應用的壓路機和碾壓土體的實際特性，結合現(xiàn)場環(huán)境等其他各方面因素，來選擇合理的振動參數(shù)。針對低液限粉土路堤的壓實，申愛琴提出振動頻率為30～40Hz，松鋪厚度20～30cm，現(xiàn)場碾壓時，應采用變頻方法，首先低頻強振，然后再提高頻擋、弱振。