高速公路路基壓實機理及質量控制探討

朱永真

摘 要：本文結合工程實際，對高速公路路基壓實的意義、機理、影響壓實的主要因素及質量控制措施進行了分析和論述。

關鍵詞：高速公路；路基；壓實度；質量控制；探討

1.引言

在一些高速公路上，常出現道路沉陷、變形、開裂、翻漿等病害，產生的原因有路面方面的，更有路基方面的問題。路基是路面的基礎，與路面共同承受行車作用傳遞的荷載，沒有堅固穩定的路基，就沒有穩固的路面。保證路基的壓實度和穩定性是保證路面強度和穩定性的重要先決條件。只有對路基進行充分壓實達到規定要求的壓實度，才能保證路基的強度和穩定性，從而保證路面的正常使用，因此路基壓實具有重要的意義和作用。

2.路基壓實的機理

土是三相體，土粒為骨架，顆粒之間的孔隙被水分和空氣所占據，土在壓實過程中，因土粒受到瞬時荷重或振動力的作用，使土粒重新調整位置重新組合，彼此擠緊，較小顆粒被擠入較大顆粒之間的孔隙中去，顆粒位置轉移穩定，孔隙縮小，土的單位重量提高，形成密實的整體，從而致使強度增加，穩定性提高。

3.影響路基壓實的因素

3.1土的含水量

路基壓實過程中，當土的含水量小于最佳含水量時，水起潤滑作用，土粒間摩阻力減小，施加外力作用后，孔隙減小，土粒易于被擠緊，所以隨含水量的增加干密度增大。當土的含水量大于最佳含水量時，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，且水比土粒輕，因此在同樣壓實功作用下，土的干密度逐漸減小。只有在最佳含水量時，土粒排列最緊密，相對位置最穩定，最易獲得最佳壓實效果。所以路基施工中，選用最佳含水量及相應的最大干密度作為控制土基壓實的指標，施工中嚴格控制和掌握最佳含水量是能否保證土基壓實的關鍵。

3.2土質的選擇

土質對壓實度的影響很大，土質不同，最佳含水量和最大干密度不一樣，分散性（液限、粘性）較高的土，最佳含水量較高，最大干密度較低；砂土因其顆粒較大，呈松散狀，水分易于散失，所以最佳含水量的概念對其沒有太大的實際意義，然而沒有足夠的含水量，砂土的壓實又是很困難的；亞砂土和亞粘土的壓實性能較好，而粘性土的壓實性能較差。實際施工中，應針對不同土質進行分析試驗，采集有代表性的土樣，進行標準擊實試驗，以求得各施工段中各類土的最佳含水量和最大干密度，作為控制土基壓實的基準數據，同時依據上述規律，采取相應的措施指導施工。

3.3壓實厚度的影響

壓實厚度對壓實效果具有明顯的影響，在相同壓實條件下（土質、濕度、功能不變），實測土層不同深度的密實度得知，土基的密實度隨深度而遞減，而不同壓實工具的有效壓實深度各有差異，因此對路基填土分層的最佳厚度應根據壓實工具類型、土質、對土基壓實的基本要求等因素現場試驗測定，以確定適宜的分層壓實厚度。由試驗及工程實踐得知，一般情況下，壓實土層厚度不宜超過20cm；12-15T光面壓路機壓實土層厚度不宜超過25cm；振動壓路機壓實土層厚度不宜超過50cm。另外碾壓速度越快，壓實效果越差，因此必須正確掌握碾壓的速度，以求得較好的壓實效果，一般碾壓速度宜控制在3-6KM/h。

3.4壓實功能的影響

壓實功能主要指壓實工具的質量、碾壓次數或錘落高度、作用時間等，試驗表明，同一種土的最佳含水量隨壓實功能的增加而減小，而最佳密實度則隨壓實功能的增加而增加。在相同含水量條件下，壓實功越大則密實度越高。據此規律，施工中如果土的含水量低于最佳含水量而加水有困難時，則可采用增加壓實功能的辦法來提高土基的密實度。然而，如果土的含水量過大，此時增大壓實功能則必將出現：“彈簧現象”，既達不到壓實效果，又造成返工浪費。同時還應注意在增加壓實功時，其單位壓力不應超過土的強度極限，否則會立即引起土基破壞。由此可見，不同的壓實機具，對土基的壓實效果是不同的，實際工作中，必須注意正確地選擇使用碾壓機具，以達到保證質量、提高功效、降低成本之目的。

4.路基壓實的質量控制措施

4.1填筑土含水量的控制

施工過程中必須控制好填土的含水量，使路基壓實在接近最佳含水量時進行。實踐證明，含水量接近最佳含水量（±2%）時，碾壓效果最好，含水量過高，不易壓實，且易起：“濕彈簧”，含水量過低，壓不實，會造成松散現象，俗稱“干彈簧”，所以一般來說，應隨時測定土的含水量，以便達到最佳碾壓效果。另外壓實路基前后，因為降雨、日照或土的混填等因素將會導致同一施工面的含水量不均勻，土的透水性不一致，同樣無法達到最大壓實度，所以在具體施工時，除了要遵循常規的施工要求外，應盡量使土料的含水量均勻一致。對于偏濕土，我們可以采取晾曬方法，使之接近最佳含水量再碾壓；對于過濕土，在考慮進度的條件下，可以加石灰進行拌合，從而降低含水量接近最佳含水量提高干密度；對于偏干土，我們可以采取增加壓路機噸位或增加碾壓遍數的辦法來進行壓實，壓實機械增大噸位和增加碾壓遍數相當于增加了土的壓實功，盡量使土中的空氣排出，增加土的顆粒成分，增大干密度。對于土很干的時候可考慮灑水碾壓來達到最好壓實效果。

4.2路基填土的選擇

路基修筑首先考慮在線路上用自然土進行移挖作填，需要先將不適合作為路基填料的表土清除，一般清除厚度為30cm，需要清除淤泥、沼澤土、有機土、草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐朽物質的土。液限超過50、塑性指數大于26及含水量超過規定的土，需要采取滿足設計要求的技術措施后，經檢查合格后方可使用。同時在路基填筑之前應對沿線的自然土根據規范要求的頻率進行試驗分析，確定其物理力學性質，測定其最佳含水量及最大干密度，以便指導路基施工的控制。試驗不及時則現場無對照指標，無法判定壓實質量；取樣的代表性要好，否則實際填筑料和給出的最大干密度之間的相關關系差，容易造成無論如何碾壓均達不到規范要求或壓實度超百的情況發生。如果在施工中揭露出不同土質，需要及時補做室內標準擊實試驗。

4.3松鋪厚度的控制

《公路路基施工技術規范》中明確要求必須根據道路的設計斷面分層填筑、分層壓實。采用機械壓實時，分層的最大松鋪厚度，高速公路和一級公路不應超過30cm。由于超厚填土，造成雖然路基填土上層符合要求，但開挖后下層仍比較松散，這就為以后路基的穩定埋下質量隱患。另外路基填土也不宜過薄，填土厚度不應小于15cm，太薄會發生“疊皮”現象。

4.4碾壓過程的控制

碾壓過程控制包括選取合適的壓路機噸位、型號、壓實遍數、壓實方法及壓實均勻性等。高速公路采用重型擊實標準和要求較高的壓實度，要求大噸位的壓路機與之相配套。不同種類的壓路機對不同土質的壓實效果不同，振動碾壓砂礫土能得到良好的壓實效果，而振動碾壓粘性土能得到最佳壓實效果。同一種型號的壓路機對不同土質的壓實效果不一樣，這就決定對不同土質，同一壓路機碾壓采用不同的壓實遍數。壓實方法對壓實效果也有影響，壓實均勻性要求控制被碾壓路段的壓實度一致，不至于出現一部分超密，而另一部分欠密的不均勻現象。一般在碾壓過程中采用先輕后重、先靜后動、先外側后中間的碾壓方法。碾壓速度控制在1.15-2.5KM/h，相鄰輪跡應重疊1/3±，碾壓遍數控制在4-6遍。

5.結語

高速公路的路基質量對其使用性能影響較大，而路基壓實度又是影響路基質量的重要指標，因此在路基施工時應嚴格按照規范要求進行，同時針對不同的影響因素制定相應的處理控制措施，才能保證高速公路路基路面的質量。

參考文獻

[1] 公路路基施工技術規范.JTG F10-2006.人民交通出版社，2006

[2] 公路土工試驗規程.JTG E40-2007.人民交通出版社，2007

[3] 高等級公路路基路面施工技術.人民交通出版社，2003