關(guān)于公路工程路基壓實(shí)質(zhì)量的若干探討

黃潔豐

摘要:本文主要通過對(duì)影響路基壓實(shí)質(zhì)量幾個(gè)要素進(jìn)行深入探討,從科學(xué)的角度詳細(xì)地闡述了各個(gè)影響要素與路基壓實(shí)質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而幫助我們大家能正確地掌握路基壓實(shí)的控制方法。

關(guān)鍵詞:公路路基;壓實(shí)質(zhì)量;工藝技術(shù);注意事項(xiàng)

在公路工程施工中,路基壓實(shí)質(zhì)量作為決定路基填筑質(zhì)量的重要指標(biāo),因?yàn)閴簩?shí)度的不達(dá)標(biāo)往往是造成路面提前破壞、路基不均勻沉降的主要原因。因此,我們只有在路基填筑過程中對(duì)各填筑層做到充分壓實(shí)、科學(xué)施工,才能保證路基的填筑質(zhì)量。但是,如何才能保證路基壓實(shí)質(zhì)量的達(dá)標(biāo)呢?下面,就讓我們從影響壓實(shí)質(zhì)量的幾個(gè)方面來一一探討這個(gè)問題吧。

1 影響路基壓實(shí)質(zhì)量的因素

一般來講影響壓實(shí)的因素主要有以下幾種。

1.1 含水量對(duì)壓實(shí)過程的影響

壓實(shí)的機(jī)理是通過錘擊或碾壓克服土顆粒間的內(nèi)摩擦力和黏結(jié)力,使土顆粒產(chǎn)生位移并互相靠近。土的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力是隨著密實(shí)度而增加的,土的含水量小時(shí),土顆粒間的內(nèi)摩阻力大,壓實(shí)到一定程度后,某一壓實(shí)力不能克服土顆粒間的抗力,壓實(shí)所得的干密度小。當(dāng)含水量增加時(shí),水在土顆粒間起潤滑作用,使土的內(nèi)摩阻力減小,因此,同樣的壓實(shí)功可以得到較大的干密度。在這個(gè)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(dāng)土的含水量達(dá)到某一限度后,雖然內(nèi)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(shí)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(shí)到最大干密度,這個(gè)含水量稱為最佳含水量。因此,在現(xiàn)場(chǎng)施工中,細(xì)粒土以及天然沙礫土、級(jí)配碎石、石灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土等多種路基材料都有在一定的含水量條件下才能壓實(shí)到最大的干密度。若含水量小,要想達(dá)到較大的干密度非常困難;若含水量過大,不但不能得到較大的干密度,而且還會(huì)出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”。對(duì)于非凡干旱或潮濕的地區(qū),更要注重這一點(diǎn)。

1.2 碾壓厚度對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)厚度對(duì)壓實(shí)效果具有明顯影響。相同壓實(shí)條件下,由實(shí)測(cè)土層不同深度的密實(shí)度或壓實(shí)度得知,密實(shí)度隨深度呈遞減,表層5cm最高。不同壓實(shí)工具的有效壓實(shí)深度有所差異,根據(jù)壓實(shí)工具類型、土質(zhì)及土基壓實(shí)的基本要求,路基分層壓實(shí)的厚度有具體規(guī)定數(shù)值。通過大量的實(shí)踐證實(shí),碾壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸?碾壓層過厚,非但下層的壓實(shí)度達(dá)不到要求,而且碾壓層上層的壓實(shí)度也要受到不利的影響。同時(shí),碾壓的厚度隨所用的壓路機(jī)的類型而變。

1.3 碾壓遍數(shù)對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果的影響,是除含水量而外的另一重要因素。壓實(shí)功能與壓實(shí)效果曲線表明:同一種土的最佳含水量隨功能的增大而減小,最大干容重則隨功能的增大而提高;在相同含水量的條件下,功能越高,土基密實(shí)度越高。據(jù)此規(guī)律,工程實(shí)踐中可以增加壓實(shí)功能,以提高路基強(qiáng)度或降低最佳含水量。但必須指出,用增加壓實(shí)功能的辦法提高土基強(qiáng)度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上,效果提高愈為緩慢。

1.4 碾壓方式對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響

路基的施工技術(shù)規(guī)范都要求碾壓時(shí)必須“先輕后重,先慢后快,先邊緣后中間”,這是碾壓時(shí)的總原則。這種合適的碾壓方式既有利于提高壓實(shí)度,又有利于提高平整度。但是,這種方式不是萬能的,碰到非凡情況,碾壓方式要隨之改變。如碾壓碎石穩(wěn)定土?xí)r,由于土基中含有一定的碎石,采用高頻低輻,緊跟慢壓就比較好。碾壓過后不但密實(shí)而且平整,在有超高路段時(shí),則宜先低后高。壓實(shí)是路基施工的最后工序,是保證路基質(zhì)量、使其物理力學(xué)性質(zhì)和功能特性符合設(shè)計(jì)要求的重要環(huán)節(jié)。而影響路基壓實(shí)質(zhì)量的因素來自各個(gè)方面,既有自然因素,又有人為因素,為此要求我們?cè)谑┕ぶ袊?yán)格控制碾壓施工中的各個(gè)環(huán)節(jié),保證路基壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.5 壓實(shí)機(jī)械對(duì)壓實(shí)的影響

壓實(shí)機(jī)械對(duì)一定含水量的路基土的壓實(shí)質(zhì)量有很大的影響。一般情況下,使用輕型壓路機(jī)只能得到較小的密實(shí)度,使用重型壓路機(jī)可以得到較大的密實(shí)度。但是壓實(shí)機(jī)械對(duì)土的施加外力應(yīng)有所控制。若施加壓力過大,就會(huì)造成壓實(shí)過度,浪費(fèi)人力物力,嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)路基有害。施加外力的一般原則是:壓路機(jī)碾壓時(shí)的單位壓力,不應(yīng)超過土的強(qiáng)度極限。

1.6 地基或下臥層強(qiáng)度對(duì)壓實(shí)的影響

大量經(jīng)驗(yàn)表明,在填筑路堤時(shí),如地基沒有足夠的強(qiáng)度,路堤的第一層是難于達(dá)到較高的壓實(shí)度的。因此,在填筑路堤之前,必須先碾壓地基即清場(chǎng),使其達(dá)到足夠的壓實(shí)度和強(qiáng)度。若地基比較濕軟,如公路修在稻田或沼澤地帶,直接在上面填筑路堤,往往會(huì)發(fā)生困難。在這種情況下,即使使用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,土層也會(huì)發(fā)生“彈簧現(xiàn)象”,碾壓遍數(shù)越多,“彈簧現(xiàn)象”愈嚴(yán)重。在這種情況下,應(yīng)該先利用石灰或固化劑處理地基,或者先將地基土用砂、沙礫土或其他類似的材料換填1～3層,進(jìn)行適當(dāng)碾壓后再進(jìn)行填土。試驗(yàn)證實(shí),用相同的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)方法碾壓時(shí),如土基強(qiáng)度高,碾壓層的密實(shí)度就大,反之,碾壓層的密實(shí)度就小。

2 壓實(shí)質(zhì)量保證措施

2.1 路基填土的選擇

在路基施工中,假如土質(zhì)不良,即使松鋪厚度適中,碾壓合乎規(guī)范,仍然很難達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。所以,一切路基填土都必須經(jīng)過試驗(yàn)。路基施工破壞土體的天然狀態(tài),致使結(jié)構(gòu)松散,顆粒重新組合。為使路基土有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性,必須予以人工壓實(shí),以提高其密實(shí)程度。影響路基壓實(shí)效果的因素有內(nèi)因和外因兩方面。內(nèi)因指土質(zhì)和濕度,外因指壓實(shí)功能及壓實(shí)時(shí)的外界自然和人為的因素。土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果的影響很大,砂性土的壓實(shí)效果優(yōu)于粘性土,因此施工中要選好土質(zhì)。

2.2 土的含水量控制

土在最佳含水量時(shí)進(jìn)行壓實(shí)才能達(dá)到最大密實(shí)度,因此,在路基填土壓實(shí)過程中,必須隨時(shí)控制土的含水量,當(dāng)含水量過大時(shí),應(yīng)晾曬風(fēng)干至最佳含水量再碾壓。施工過程應(yīng)連續(xù)作業(yè),減少雨淋、暴曬,防止土壤中的含水量發(fā)生大的變化。

2.3 合理選用壓實(shí)機(jī)具

土層填土厚度以不超過30cm為宜,分層鋪筑壓實(shí)。施工中盡可能采用重型壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行施工,對(duì)于同一類土來說,采用輕型壓實(shí)所得出的最大干密度較采用重型壓實(shí)得到的最大干密度小,而最佳含水量又較采用重型壓實(shí)的大,現(xiàn)行普遍采用的重型壓實(shí)所相匹配的壓實(shí)機(jī)械如50T震動(dòng)壓路機(jī),每層壓實(shí)厚度不超過30cm,而采用噸位更大的壓實(shí)機(jī)械時(shí),它的壓實(shí)功可以增加,而其所能達(dá)到的壓實(shí)度可以進(jìn)一步提高,同時(shí)由于壓實(shí)力的增加,施工時(shí)土的含水量又可以降低。由于土基密實(shí)度的提高、含水量降低從而可以提高路基的回彈模量。

2.4 碾壓過程的控制

由于高等級(jí)公路路基壓實(shí)度高于一般公路,所以對(duì)碾壓過程的控制就更加嚴(yán)格。一般在碾壓過程中采用先輕后重、先靜后動(dòng)、先外側(cè)后中間的碾壓方法。碾壓速度控制在1.5~2.5km/h,碾壓遍數(shù)控制在4~6遍。

3 碾壓汪意事項(xiàng)

在路基壓實(shí)過程中,我們應(yīng)根據(jù)以上影響路基壓實(shí)質(zhì)量的相關(guān)原理,以盡可能小的施工投入來達(dá)到預(yù)期的壓實(shí)效果。因此,在進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)前,我們必須注意好以下幾項(xiàng)壓實(shí)操作事項(xiàng):

填土層在壓實(shí)前應(yīng)先整平,可自路中線向路堤兩邊作2%～4%的橫坡;

壓實(shí)機(jī)具應(yīng)先輕后重,以適應(yīng)逐漸增長(zhǎng)的土基強(qiáng)度;碾壓速度應(yīng)先慢后快,以免松土被機(jī)械推走;

壓實(shí)機(jī)具的工作路線,應(yīng)先兩側(cè)后中間,以便形成路拱,再從中間向兩邊順次碾壓。在彎道部分設(shè)有超高時(shí),由低的一側(cè)向高的一側(cè)邊緣碾壓以便形成單向路拱橫坡,前后兩次輪跡須重疊15～20cm。壓實(shí)時(shí)非凡注重均勻,否則可能引起不均勻沉陷。

在碾壓過程中經(jīng)常檢查土的含水量,并視需要采取相應(yīng)措施。

結(jié)束語

如上所述,做好路基填筑的壓實(shí)控制,不僅與填土土質(zhì)、壓實(shí)機(jī)具的選擇有關(guān),而且與壓實(shí)厚度、壓實(shí)遍數(shù)等工藝技術(shù)參數(shù)有關(guān),只有當(dāng)我們真正地了解到各個(gè)影響要素與路基壓實(shí)質(zhì)量之間的內(nèi)在關(guān)系,我們才能在路基填筑時(shí)制訂出一套切實(shí)可行的工藝技術(shù)方案,從而為路基壓實(shí)質(zhì)量的控制做出正確的引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F10-2006).人民交通出版社.2006年.