粉土路基工程施工壓實(shí)質(zhì)量控制的探討

苑軍

（泰安市公路局，山東 泰安 271000）

粉土路基工程施工壓實(shí)質(zhì)量控制的探討

苑軍

（泰安市公路局，山東 泰安 271000）

本文從提高粉土本身強(qiáng)度和穩(wěn)定性著手，通過試驗(yàn)研究分析粉土的壓實(shí)特性、含水量和空隙率對(duì)路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，同時(shí)考慮粉土的固相、液相和氣相成分的合理比例。試驗(yàn)路段施工證實(shí)提出的控制粉土路基的壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)采用空隙率和壓實(shí)度雙指標(biāo)的觀點(diǎn)是科學(xué)、合理并易于操作的。

工程監(jiān)理；壓實(shí)度；路基；質(zhì)量控制；空隙率

粉土一般是指顆粒0.075 mm篩孔通過量超過總質(zhì)量的50%，且塑性指數(shù)不大于10的土，除具有低塑性的特點(diǎn)外，其顆粒比表面積小，毛細(xì)現(xiàn)象較突出，容易因毛細(xì)壓力的作用，形成“假塑性”現(xiàn)象。依據(jù)地質(zhì)成因，粉土分為沖積、洪積、坡積和殘積粉土四種類型。《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)路基路面壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)，采用壓實(shí)度單指標(biāo)控制[1]。通過竣工后出現(xiàn)的路基不均勻沉降和路面裂縫足以證明，單純的壓實(shí)度指標(biāo)并不能很好控制路基的施工質(zhì)量。

針對(duì)上述問題，本文圍繞如何提高粉土路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的問題，通過試驗(yàn)研究，分析粉土的壓實(shí)特性、含水量和空隙率對(duì)路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，提出只有當(dāng)土體的空隙率小于一定值時(shí)，即氣相成分所占比例合理，使土粒吸附足夠厚度的水膜，壓實(shí)度較高時(shí)，路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性才能得到有效保證的理論，進(jìn)而提出對(duì)粉土路基壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)以空隙率和壓實(shí)度雙指標(biāo)控制的觀點(diǎn)。

1 粉土空隙率指標(biāo)的試驗(yàn)研究

空隙率（%）是指壓實(shí)土中空隙中包含的氣體體積占總體積的比例：

式中：ρd——干密度（g/cm3）；Gs——土粒比重；ω——含水率（%）。

試驗(yàn)土樣來自K26+200和K38+500取土場(chǎng)。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得到不同干密度與不同含水率下空隙率的變化規(guī)律。試驗(yàn)土樣的粉土特性（圖1）：

1.1 土樣干密度相同時(shí)，空隙率與含水率成反比，含水率越大，空隙率越小；相反，含水率越小，空隙率越大。

1.2 土樣含水率相同時(shí)，空隙率與干密度成反比，干密度越大，空隙率越小；相反，空隙率越大，干密度越小。

對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行全擊實(shí)的曲線圖：①圖2曲線呈下降趨勢(shì)，表明含水率與空隙率相互影響的趨勢(shì)較為明顯。即當(dāng)土樣含水率較低時(shí)，更易降低空隙率；但當(dāng)含水率大于最佳含水率后，空隙率變化趨于平緩。②圖3中，當(dāng)土樣含水率低至最佳含水率以下時(shí)，空隙率受干密度影響明顯；當(dāng)含水率大于最佳含水率時(shí)，空隙率減小，直至某值后，顆粒間充滿了更多的水，趨于穩(wěn)定。

通過試驗(yàn)分析說明，含水率對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響較大，壓實(shí)度單指標(biāo)控制對(duì)粉土路基不同含水率狀態(tài)下的壓實(shí)質(zhì)量難以做到有效控制，不能正確反映何種含水率對(duì)路基的水穩(wěn)定性更有利，空隙率能夠真實(shí)反映土體密實(shí)程度。

圖 1 空隙率、含水率、干密度關(guān)系

圖 2 空隙率－含水率關(guān)系曲線

圖 3 空隙率－干密度關(guān)系曲線

2 壓實(shí)度單一指標(biāo)的局限性

2.1 壓實(shí)度控制路基質(zhì)量的流程為：先對(duì)用于路基填筑的取土場(chǎng)的土樣進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，取得最大干密度，繼而使用此最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)凡用此取土場(chǎng)作為填料的路基進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。此種方法無法做到擊實(shí)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試樣一一對(duì)應(yīng)，單一的最大干密度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)長(zhǎng)路段多變的粉性土土質(zhì)的壓實(shí)質(zhì)量控制顯然是不適宜的，因此僅以壓實(shí)度控制路基壓實(shí)質(zhì)量必然存在一定偏差。檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)的“超密”現(xiàn)象（現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的干密度大于最大干密度），就是由于土質(zhì)發(fā)生變化，采用的最大干密度不正確造成的。只有在灌砂法等壓實(shí)度檢測(cè)后，立即對(duì)試樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，取得現(xiàn)場(chǎng)試樣的最大干密度，做到現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度與室內(nèi)擊實(shí)土樣一一對(duì)應(yīng)，才能較準(zhǔn)確的計(jì)算出壓實(shí)度，但此方法顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

2.2 隨著施工機(jī)械的換代升級(jí)，用于公路路基施工的振動(dòng)壓路機(jī)噸位已普遍提高，而規(guī)范、規(guī)程往往幾年甚至幾十年都得不到有效的更新，用于壓實(shí)度指標(biāo)的一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的相對(duì)固定和實(shí)際施工中壓實(shí)機(jī)械的不斷變化是不相適應(yīng)的。大噸位壓路機(jī)在填土含水率較低的情況下就能達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度要求，但實(shí)踐證明，由于土體進(jìn)一步的吸水容易造成路基水穩(wěn)性差，這是使用壓實(shí)度單指標(biāo)控制無法避免的。

2.3 將壓實(shí)功僅分為重型、輕型兩種標(biāo)準(zhǔn)，不能如實(shí)反映真實(shí)情況。不同土質(zhì)和不同含水量應(yīng)分別對(duì)應(yīng)不同的壓實(shí)功，壓實(shí)功的變化對(duì)粉土的最大干密度和最佳含水量的影響較大。土質(zhì)隨著擊實(shí)功不同，都有相應(yīng)的最大干密度和最佳含水量，壓實(shí)土因含水量不同需要不同的實(shí)功。

因此，空隙率指標(biāo)能夠真實(shí)反映密實(shí)度，且不需要做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，只需要做出土的顆粒比重，再通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)土的干密度和含水量，即可得到實(shí)際的空隙率。

3 空隙率控制路基壓實(shí)質(zhì)量可行性和優(yōu)點(diǎn)

3.1 降低空隙率能有效避免路基進(jìn)一步受水侵蝕，起到減少工后變形的作用。變形與空隙率的大小、后期含水量的增大成正比例。此外，較小的空隙率還能夠有效地防止凍脹破壞路基。

3.2 空隙率指標(biāo)受其他因素影響較小，科學(xué)性強(qiáng)，更具穩(wěn)定性，即用空隙率控制路基壓實(shí)質(zhì)量是穩(wěn)定可靠的。采用空隙率指標(biāo)控制路基壓實(shí)，只做比重試驗(yàn)，避免了室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)因主觀選定最大干密度時(shí)帶來的誤差，同時(shí)更能適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)土類多變情況。

因此，利用空隙率指標(biāo)控制路基壓實(shí)質(zhì)量，能夠真實(shí)反映路基的密實(shí)程度，而且可以通過對(duì)空隙率的控制起到控制含水率的作用。此外，空隙率試驗(yàn)的科學(xué)性使得空隙率指標(biāo)影響因素小，結(jié)果更準(zhǔn)確，對(duì)路基的壓實(shí)狀況的反映更真實(shí)、可靠。因此將空隙率與壓實(shí)度相結(jié)合進(jìn)行雙指標(biāo)控制，對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量控制更為科學(xué)、合理。

4 結(jié)論

單一采用壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)作為控制路基的壓實(shí)質(zhì)量不全面、不科學(xué)，沒有充分考慮實(shí)際施工中土質(zhì)的復(fù)雜性以及含水率的變化等因素，因此不能如實(shí)反應(yīng)壓實(shí)質(zhì)量。針對(duì)上述問題，本文從提高粉土本身強(qiáng)度和穩(wěn)定性著手，通過試驗(yàn)研究分析粉土的壓實(shí)特性、含水量和空隙率對(duì)路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，同時(shí)考慮試驗(yàn)檢測(cè)方法的可操作性和科學(xué)性，提出：增加空隙率指標(biāo)作為控制粉土路基壓實(shí)質(zhì)量的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)是科學(xué)的、合理的，并通過試驗(yàn)段對(duì)結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。

[1]JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]楊紅霞.低液限粉土工程特性與路基填筑施工技術(shù)[J].路基工程，2006（4）.

[3]白愛明.低液限粉土填筑路堤質(zhì)量控制[J].山西建筑，2008，34（12）.

[4]王俏梅，王衛(wèi)，任傳林.低液限粉土路基壓實(shí)工藝的探討[J].山東交通科技，2009（2）.

U416.1

A

1671-0037（2014）03-51-1.5

苑軍（1978.12-）男，工程師，研究方向：公路工程與工程監(jiān)理。