淺談路基施工壓實度控制的方法

袁棟梁

(南昌市公路管理局昌北分局,江西 南昌 330038)

1 影響公路施工壓實度因素

1.1 土體水含量的影響

碾壓需要克服土顆粒間的內摩阻力和粘結力,才能使土顆粒產生位移并相互靠近。實驗證明,土的內摩阻力和粘結力是隨著密實度而增加的,土的水含量越小時,土顆粒間的內摩阻力越大,壓實到一定程度后,某一壓實功不能克服土顆粒間的抗力,壓實所得的干密度小。當含水量增加時,水在土顆粒間起潤滑作用,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,單位土體積中空氣的體積逐漸減小,而固體體積和水的體積逐漸增加,當土的水含量達到某一限度后,雖然內摩阻力還在減小,但單位土體中空氣的體積已壓縮到最小限度,而水的體積不斷增加,由于水是不可壓縮的,因此在同一壓實功下,土的干密度反而逐漸減小,土只有在某一含水量下,才能壓實到最大干密度,這個含水量稱為最佳含量。

1.2 碾壓厚度的影響

壓實厚度對壓實效果具有明顯影響。相同壓實條件下(土質、濕度與功能不變),由實測土層不同深度的密實度或壓實度得知,密實度隨深度呈遞減,表層5cm最高。不同壓實設備的有效壓實深度有差異,根據壓實設備類型、土質及土基壓實的基本要求,路基分層壓實的厚度有具體規定數值。通過大量的實踐證明,碾壓應有適當的厚度,碾壓層過厚,壓實度達不到要求,碾壓層上層的壓實度也要受到不利的影響。同時,碾壓的厚度隨所用的壓路機的類型而變。

1.3 壓實機械的影響

壓實機械對一定含水量下的路基土和路面材料的壓實狀態有很大影響。使用輕型壓路機只能得到較小的密實度,而使用重型壓路機可以得到較大的密實度,振動壓路機比相同重量的普通鋼輪壓路機的壓實效果好得多。根據土質的不同,選擇不同的壓路機。輕型和中型光面鋼輪壓路機可用作預壓,普通的中型光面鋼輪壓路機更適宜于壓實低粘性土和非粘性土,重型光面鋼輪壓路機可壓實粘性大的土,振動式壓路機適宜壓實粘性小的土、砂礫土、礫石料、碎石混合料及各種結合料處治級配等。

2 路基壓實度的控制措施

2.1 回填材料的選擇

如果全部采用巨粒土,具有足夠的強度但空隙率大,即密實度差。但全部采用細粒土或特殊土,由于過細過粉并隨不同氣候的變化而變化,經壓實,大部分出現彈簧現象。實踐證明,采用粗粒土壓實效果最好,尤其是含石率達到70%左右,但每條路取土場不一定都是粗粒土,因此可以考慮采用巨粒土滲配試驗使用。總之,不論采用何土質,必須要做土的塑性指標,即液限大于50,塑性指數大于26的土不能直接做路基,同時對已滿足液限塑性后的土石最大粒徑也是要嚴格控制的指細粒土或特殊土,由于過細過粉并隨不同氣候的變化而變化,經壓實,大部分出現彈簧現象。實踐證明,采用粗粒土壓實效果最好,尤其是含石率達到70%左右,但每條路取土場不一定都是粗粒土,因此可以考慮采用巨粒土滲配試驗使用。總之,不論采用何土質,必須要做土的塑性指標,即液限大于50,塑性指數大于26的土不能直接做路基,同時對已滿足液限塑性后的土石最大粒徑也是要嚴格控制的指標,《規范》規定填料最大粒徑為15cm,從施工實踐來看,可視壓實厚度來控制,最大粒徑不能大于壓實層厚的2/3即可以滿足。對淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含生活垃圾的、含有腐植物質的土是禁止使用的。對于施工條件限制采用鹽漬土、膨脹土作填料時,、要嚴格遵照《公路路基施工技術規范》9.4節、9.6節及9.13節的規定施工。

2.2 最佳含水量的控制

最佳含水量的控制是保證路基壓強度的關鍵。含水量是土的基本物理指標之一,它反映土的狀態,其變化將使一系列力學性質隨之而變。它又是計算土的干密度、孔隙比、飽和度等項指標的依據,是檢測土工構筑物施工質量的重要指標。因此在路基填方過程中確定取土料場后,首先要確定最佳含水量。《規范》規定采用干土法(用風干土依次加水作擊實試驗)與濕土法兩種方法確定最佳含水量。但施工實踐表明,對高含水量的土兩種方法求得的結果有很大差別,對于最大干密度,前者大,后者小;對于最佳含水量,前者小,后者大。因此,施工中對于天然高含水量的土,如按干土法作擊實試驗,則增大了對路基壓實的要求,施工中實際上是達不到的,所以采用濕土法比較符合實際。所謂濕土法,就是采集5個以上高的含水量土樣,每個質量3kg左右,按以往施工經驗能進行碾壓的最高含水量分別晾干至不同含水量,其中至少3個土樣小于此最高含水量,至少兩個土樣大于此最高含水量,然后按常規法進行擊實試驗,確定最大干密度時的含水量就作為施工時的最佳含水量。

確定最佳含水量的目的是用來指導施工,為此在施工過程中,每層碾壓前必須做含水量試驗,對高于最佳含水量的填土必須更換或翻曬處理。對低于最佳含水量的土要作灑水處理,而加水困難時,可采用增加壓實功的方法來提高路基的壓實度。因為施工表明,同一種土的最佳含水量隨壓實功的增加而減小,而最佳密實度隨壓實功的增加而增大,使用此方法時應注意,增加壓實功時,壓強不能超過土的強度極限,否則會立即引起土基塑性破壞。因此施工中,最好采用按標準擊實試驗確定的最佳含水量來控制。

2.3 正確選擇壓實設備

壓實設備是保證路基壓實度的重點。實踐表明,確定壓實厚度后,選擇合理的壓實設備是保證路基壓實度的前提。當填料運至現場后,用平地機或其它合適的設備將填料均勻地攤鋪在預定的寬度上,表面力求平整,并有規定的路拱、橫坡、同時攤鋪碾壓超寬部分,攤鋪整型后,當填料的含水量等于或略大于最佳含水量時,立即用8t兩輪壓路機或12t～15t振動壓路機靜壓3～4遍,使粗細料穩定就位。在直線上,碾壓從兩側開始,逐漸錯輪向路中心進行;在有超高路段上,碾壓從內側開始,逐漸錯輪向外側進行。錯輪時每次重疊1/3寬。每靜壓一遍后應進行找平。靜壓終結時,表面應平整,并且有要求的路拱與橫坡,這時可采用12t～15t振動壓路機振動碾壓6～7遍后,每加壓1遍要檢測密實度,對已達到密實度的停止碾壓,否則,壓強超過土的強度極限會引起土基塑性破壞。施工實踐表明,一般靜壓3遍,振動碾壓6～7遍時壓實效果最好。

2.4 壓實厚度的控制

《公路路基施工規范》中,要求分層夯壓施工,如何分層并未明確規定。一般認為：水平分層填筑施工,根據橫斷面進行水平分層,逐漸向上填筑。如地面不平的,應先粗平,再由最低處分層填平,每填一層,經過壓實并測定壓實度達標后,方能進行上層填筑。鋪筑厚度《規范》規定,分層的最大松鋪厚在30cm～50cm間。碾壓遍數按土質類別,壓實設備的功能等具體由試驗確定。一般情況采用12t～15t壓路機,松鋪厚度不超過30cm,碾壓遍數在8遍才能達到壓實要求。確定了最大松鋪厚度以后,松鋪厚度不低于12cm,或壓實厚度不低于8cm,才能保證整個填方的整體強度。施工表明,最好松鋪厚度30cm左右進行鋪筑,以保證壓實層的勻質和穩定。

3 結語

總之,路基壓實度是道路建設的基本控制指標。在施工中,,建設、監理、施工各方應樹立全員質量意識,根據路段的不同土質、天然含水量與最佳含水量,在嚴格按《規范》要求施工的同時,必須先搞好試驗路段,試驗路段成功并取得科學數據后,再進行填筑施工。

[1]劉顯民、劉仲.影響公路工程壓實度的因素及其控制方法的分析[J].科技資訊,2010(08).