土石混填路基現場填筑壓實試驗研究

劉志興

(黑龍江省工程質量道橋檢測中心有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 土石混填路基現場填筑試驗

在道路實際施工的過程中，由于土石混合填料的構成成分較為復雜，在對路基進行填筑的過程中非常容易出現諸如泥沙含量大、路基沉降量不均勻的問題，對于以上存在的缺陷和不足，不僅僅容易影響工程施工進程，也影響項目施工的質量，發生地基沉降不均勻的問題。因此，在對填料進行控制的過程中，需要對路基的質量、施工標準等方面進行全面把控，對其進行相應的管理，以更好地提高路基施工質量和進度。

2 現場碾壓試驗研究

2.1 試驗方案

本次試驗過程使用的土石填料主要采取就近取材的方式，此公路修建過程施工使用的土料顏色以紫紅色為主，無異常氣味，取材的石料顆粒直徑最大為80 mm，根據現場施工條件與項目設計要求，考慮到施工環境因素、時間因素，最終確定的試驗設計方案如下：

在項目施工的過程中，采取了靜力、高頻振動力、低頻振動力等三種碾壓工藝對施工過程中的土石料的含水量、含石量、土壤厚度、土石粒徑進行了處理，采取了多次碾壓的方式，對項目施工中的碾壓后路基填料的壓實度、孔隙率、顆粒破碎率等參數變化進行研究。

2.2 試驗機械參數

本試驗采取了CLG6126型號的壓路機，因為此次施工中主要采取了土石混合體為基礎的路基路面，對于土壤的強度來說，此種機械的強度要遠高于土質，使用這種施工機械，可以在壓路機碾壓的過程中將土石中一些顆粒較大的土石碾壓碎，并且將這些中小型的石料填充進路面的孔隙之中，從而有效的提高對路面碾壓的效率。

試驗步驟:(1)要對路基進行施工之前，要采取顆粒篩分的方式，對土料中的干密度以及壓實前的曲線進行測定。(2)在填充的過程中，選擇合適的松鋪厚度。在施工的過程中要對土料的體積進行測量，對拉土車的容量以及所需要車輛數量進行預先測定，用石灰畫出具體的卸料所在位置。等到卸料完成之后，運用推土機將土料攤平，并且對卸料的位置進行標注。等到卸料任務完成之后，采取推土機將土料攤平，并且將路基邊拉線的位置進行標高測量，測量出土料的松鋪厚度能否滿足具體的要求，減少其他無關變量的影響。(3)在填鋪任務完成之后，要對試驗場進行適量的灑水，確保路基的含水量得到有效的控制。(4)確定土料具體含水量之后，要根據試驗要求對其進行碾壓，在進行碾壓的過程中要遵循先碾壓路基邊緣沿縱向逐輪碾壓的方式，保證車輪痕跡間的重疊寬度要大于輪寬三分之一的寬度。(5)在施工的過程中對路基壓實度、顆粒篩分試驗、孔隙率試驗。

3 試驗結果分析

3.1 不同碾壓方式對壓實度的影響

在對填筑的結果進行分析后發現，采取相同的土石材料，采取在不同的碾壓方式過程中，對土石的碾壓次數以及壓實度等規律進行測量。

如運用不同的碾壓方法可以發現碾壓的壓實度會隨著碾壓次數的增加而變得逐漸平緩。在實驗中發現全靜壓碾壓工藝的變化幅度最小，此實驗說明靜壓對路基的顆粒排列方式以及孔隙的大小影響效果最不明顯。在實驗中可以發現在高頻率以及低頻率碾壓振動的過程中，碾壓次數逐漸增加的過程中，壓實度逐漸增加，而且兩者的變化幅度相差不大，高頻率碾壓方式下的碾壓壓實度要明顯大于低頻率下的碾壓方式，其中最大的壓實度達到了101.02%。由圖中又可看出當碾壓遍數為2遍時，全靜壓碾壓方式的路基壓實度要大于另外兩種碾壓方式，達到了91.67%。這說明在碾壓初期，靜壓作用可使松鋪的路基填料變平整，粗細顆粒間可有效填充，其效果明顯要好于振動碾壓，而當碾壓遍數增加時，施加振動力可使路基顆粒間的孔隙減小，甚至將大顆粒填料碾碎成小顆粒進行填充，從而使壓實度進一步增加。

3.2 不同碾壓方式對孔隙率的影響

當碾壓遍數增加時，孔隙率逐漸減小。其中高頻振動碾壓在碾壓遍數為4遍和10遍時出現了孔隙率增大的現象，前者增大是由于高頻振動使土顆粒產生移動、翻滾等運動，短暫的施加高應力，土顆粒出現了孔隙增大的情況；后者增大是由于所選試驗點具有與其他顆粒相比粒徑更大的顆粒，使顆粒間接觸補充分導致孔隙增大。低頻振動碾壓在碾壓6遍之后出現了孔隙大幅度減小的現象，靜壓在碾壓2～6遍時出現孔隙減小劇烈的現象，說明路基孔隙率對不同碾壓方式的敏感度不一樣。

3.3 顆粒破碎性分析

對土石混填路基進行碾壓，其作用機理就是在外部壓力荷載作用下將土石大顆粒碾壓破壞，分裂分解成為更小的顆粒，即所謂的破碎現象，破碎現象發生后土石顆粒的粒徑級配曲線隨之發生較大變化。破碎現象的主要影響因素有填料的顆粒粒徑與形狀，外力作用大小、作用方式、路基孔隙比及含水率。顆粒破碎分析指標是通過壓實度試驗現場挖坑取出的土篩分獲得的，選擇Marsal所提出的破碎率定義Bg，其表達式為

Bg=∑|WKi-WKf|

式中：WKi-壓實試驗前所選取的某粒徑組粗顆粒含量；WKf-壓實試驗后相同粒徑組粗顆粒含量。

三種不同碾壓方式作用下，隨著碾壓遍數的增大，顆粒破碎率均有所增大。具體表現為：對于高頻振動碾壓方式來說，碾壓遍數為2～6遍時，路基壓實度快速增加，顆粒破碎率也大幅度提高，，隨著碾壓遍數的提高，路基壓實度變化平穩，顆粒破碎率略有增長但幅度較小甚至出現下降的趨勢；對于低頻振動碾壓方式來說，呈現出單調變化的趨勢，即碾壓遍數的增大，顆粒破碎率增大，同時也可發現在碾壓10遍時，顆粒破碎率出現了大幅度的增長，這說明相對于高頻振動碾壓，低頻所提供的振動壓力較小，如果要達到一個不錯的壓實度，需要增加路基的碾壓遍數；對于靜力碾壓方式可以發現，隨著碾壓遍數的增大，壓實度逐漸提高，但整體變化范圍不大，最大壓實度比振動碾壓方式小，顆粒破碎率平穩增大，在碾壓12遍時出現減小的趨勢。

4 結 論

(1)隨著碾壓遍數的增大，路基壓實度逐漸提高，低頻振動碾壓在碾壓初期效果較好，高頻振動碾壓在碾壓遍數較多時壓實度較大；路基孔隙率有減小的趨勢，但也會出現孔隙率增大的短暫現象。(2)隨著碾壓遍數的增多，三種方式下顆粒破碎率均呈逐漸增大的趨勢。這說明施加在路基上的應力增大，顆粒破碎程度增加，當對路基碾壓次數過多時，由于破碎顆粒填充孔隙，使顆粒間彼此接觸充分，無多余空間使粗顆粒由于穩定性失衡而破碎，此時其壓實最高。(3)顆粒破碎和孔隙減小是使壓實度提高的主要因素。通過壓路機對松散的土石填料施加外力，使其顆粒間的孔隙減小，同時外力的作用將粗顆粒破碎成細顆粒，填充于孔隙之中，使顆粒間彼此咬合，摩擦力增大，從而路基的壓實度更大，工后變形就會減小，路基更加穩定，承載能力更高。