無粘性粗粒混合料填筑路基的壓實工藝分析

陳斌

摘要：采用工程試驗路，對無粘性粗粒混合料填筑路基的壓實工藝進行研究，得出壓實機械噸位、壓實遍數、松鋪厚度與壓實效果的關系，分析并總結出無粘性粗粒混合料填筑路基最佳松鋪厚度、合適的壓實機具及碾壓方式，并探討此類路基壓實質量的主要檢測方法。

關鍵詞：無粘性粗粒混合料；壓實效果；壓實檢測

中圖分類號：U416.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—01—02

1振動碾壓施工控制技術

1.1壓實厚度跟壓實粒徑的掌控

經由對目前掌握的相關資料的研究以及實踐經驗分析，無粘性粗粒混合料的粒徑應該控制在每壓實層厚度的三分之一以下。如果粒徑超過了三分之一的話，應該予以解小或者進行碼砌在路基邊坡。

1.2選擇壓實機械噸位

通過對試驗段路基完工后其運營狀態的分析研究，本試驗中振動壓實機械選用了18t鋼輪振動壓路機。18t鋼輪振動壓路機首先在重量上就優于其他壓實機械，其次，它能產生450KN左右的激振力以及40Hz左右的激振頻率，并且振幅能夠達到1.5mm以上，這些都是壓實粗粒料必備特點。

1.3選擇壓實方式

市政道路通常選用振動壓路機碾壓作為現場壓實方法，這主要是因為這種碾壓方法不但操作簡便而且效率較高。振動壓路機碾壓的過程中，振動壓實機械同時能夠產生靜重作用，這種靜重作用會增加壓實力，在進行無粘性粗粒混合料填筑路基壓實施工過程中，振動壓路機碾壓是最好的選擇之一。

2振動壓實工藝要點分析

2.1初步壓密階段

混合料的密度從鋪平時的起始自然密度逐漸轉入一種重力靜止速度。這時集料接觸造成不穩定的骨架，導致集料間隙中的結合料從自然狀態變成被擠壓狀態。這個階段的碾壓可以選擇靜壓方式，混合料鋪筑后要盡快完成初壓，以減緩混合料中水份的散失。

2.2成型壓實階段

這一階段的壓實狀態最為有效，集料在壓路機往復的碾壓作用下，構成自然排列狀態的骨架。處在集料空隙里的結合料也被原地壓密，此時混合料的壓密狀態和靜壓方式下壓密狀態相差不多，因此在成型階段，可選用低頻、高幅的振動壓實方式。

2.3液化超強壓實

這一階段是混合料最理想壓實度的實現階段，混合料在振動壓路機往復激振的作用下，已經壓密的結合料跟集料界面相同，有漿體在其表面析出.這時集料空隙中剩余的結合料也會呈現再次上浮的現象。而已經自然松排的集料骨架，受液體潤滑的作用，其內部的摩擦力逐漸縮小，使其再次緊密排列，形成嵌入式骨架。此時的混合料密實度約超過靜壓最大密度的2%，振動壓實方式應選用高頻低幅。

2.4封閉碾壓

封閉碾壓主要包含兩個方面的內容：首先是碾壓后的基層表面呈現集料活動跡象時對其進行第二次就位性碾壓：其次是未避免水份的散失，可在已壓實的基層表面進行提漿封閉，然后對局部存在小缺陷或表層變形等問題可再次進行封閉碾壓。如果局部結合料不足形成睜眼現象，可用拌制好的結合料鋪于灰漿中，并對過高部分進行鏟除。這種方法需注意封閉碾壓時間一般應在終壓結束后的24h內進行并完成。

3現場試驗結果及分析

3.1壓實機械噸位對于壓實效果的影響

目前，壓實機械主要分為兩種，一種是平碾碾壓壓實機械，另一種是振動碾壓壓實機械。平碾碾壓壓實機械的作用原理是通過產生水平的碾滾重力來使路基承受壓力，從而達到壓實效果。而振動碾壓不但可以產生水平重力，同時還可以產生振動波。在碾壓遍數相同情況下，噸位大的壓實機械比噸位小的壓實機械有更好地壓實效果，但是壓實機械過重，可能會對路基產生破壞，所以綜合考慮，選取18t壓實機械最為合理。

3.2碾壓遍數、攤鋪厚度跟路堤填土干密度的關系

通過對圖1的數據進行分析可以看出，碾壓遍數和干密度是存在正相關的關系。并且這種作用的產生會因為碾壓機械不同、攤鋪厚度不同以及其他一些因素會存在不一樣的情況。同時可以看到，通常情況下碾壓遍數越多，干密度越大，而當碾壓遍數到達一定的數值后，干密度變化幅度非常小。這是因為在振動壓路機的壓力下，粗粒料之間處于運動狀態，不斷地進行咬合，但是當粒料之間距離變得非常小時，這種變化就不明顯，使得碾壓遍數對于干密度產生的效果變小。

其次，在碾壓遍數相同時，無粘性粗粒土的攤鋪厚度與干密度呈負相關，也就是說，當攤鋪厚度越大，干密度的值越小。同時大量的實驗證明，在相同條件下，無粘性粗粒土比粘性粗粒土攤鋪厚度要大一些，說明了無粘性粗粒土比粘性粗粒土的壓實效果更好，在綜合考慮實際情況與經濟效益的前提下，認為無粘性粗粒土的攤鋪厚度在50CM左右最為合理。

3.3碾壓速度跟干密度的關系

通過解析圖2中能夠得出：第一，伴隨碾壓遍數增加，路基干密度也在增加。第二，碾壓速度與干密度大小呈負相關。碾壓速度越小，路基壓實收效越高，相反碾壓速度越大，路基壓實收效越低。主要原因是在碾壓過程中，速度增大時產生的快速連續的壓力波會導致粗粒料的顆粒運動處在一個錯雜狀態，導致顆粒之間的咬合作用降低，空隙的填充會出現不規則且不夠完全，所以壓實的效果較差。而當速度較小，壓力波對粗粒料產生的作用是均勻且全面的，所以粗粒料顆粒之間的移動就會有序的進行，當顆粒之間的運動呈現有序狀態，顆粒之間空隙的填充效果就會更好，因此壓實效果也會更好。根據多次試驗結果以及綜合考慮壓實機械的性能、經濟效益以及安全性等相關因素后，認為振動壓實機械在進行壓實作業時其速度保持在3-5km/h是最為合理的。

4現場試驗路段振動壓實變形觀測結果及分析

4.1碾壓遍數與沉降量、沉降率的關系

沉降量和沉降率是兩個不同的檢測數值，沉降量是路堤各點在碾壓后所產生的絕對沉降值，沉降率則是路堤在經過碾壓后，其表面沉降量與攤鋪厚度的比例，所反映的是整個路基壓縮變化程度。

當碾壓遍數增加時，其沉降量和沉降率都增加，也就是說碾壓遍數與沉降量、沉降率都呈現正相關關系。但是當碾壓遍數達到一定數值時，沉降量和沉降率的變化都在變小，甚至處于幾乎不變的狀態，這主要是因為，當碾壓達到一定程度后，粗粒料顆粒之間的空隙較小，每進行一次碾壓，顆粒之間的空隙就變的更小。根據試驗結果，同時又考慮到實際情況，碾壓的次數以8次最為合理。

4.2沉降差檢驗

借由對現場一連串檢測數據總和跟解析，并通過數理統計方法進行計算，得出沉降差的標準初值。

（1）沉降差管理標準初值

因為在進行檢測過程中，精密水準儀和普通水準儀測出結果會有不同，所以本文采用上述計算法，測出的結果更為精準，可以兼顧精密水準儀與普通水準儀的區別。在實際施工過程中，施工單位應該根據上述公式，同時考慮實際的相關因素，計算具體的沉降差管理標準初值，從而根據初值計算實際應用管理標準值。在計算出的結果中，如果最終測算結果數值大于6.0mm，就說明該路段的壓實不合格，需要再次進行壓實，如果是小于或等于6.0mm，那么該路段壓實結果是達標的，不需要再進行壓實。

（3）檢測評定方法

沉降差的檢測評定方法參見表1、2.

5結論

綜上所述，根據上述試驗結果可以得出以下結論：

（1）通過試驗段的工程實踐，對于一些缺乏最佳填料的地區可以用無粘性粗粒料代替，通過試驗結果可以得出最佳壓實效果的控制參考值：1）、采用18噸振動壓實機械；2）、50cm的攤鋪厚度；3）、碾壓次數控制為8遍；

（2）通過采用合適的壓實工藝，可以對無粘性粗粒混合料進行壓實，并且能達到國家規范要求的指標值；

（3）采用沉降差法對無粘性粗粒混合料填筑路基壓實度進行檢測的數據分析，可得出沉降差法可以作為無粘性粗粒混合料填筑路基壓實效果的主要質量檢測方法。