談路基壓實(shí)度的控制

王曉峰

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西太原 030012)

0 引言

市政道路施工現(xiàn)場路面壓實(shí)質(zhì)量是用壓實(shí)度來表示的。對于路基來說，壓實(shí)度就是指工地現(xiàn)場實(shí)際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度的比值，是一個(gè)相對指標(biāo)。壓實(shí)度在道路施工工程中檢測項(xiàng)目最多，屬于工程質(zhì)量監(jiān)督管理的重要指標(biāo)之一，為保證路基的強(qiáng)度、剛度、路面的平整度以及延長路的使用壽命，必須對路基結(jié)構(gòu)層進(jìn)行充分壓實(shí)。對于市政工程而言，由于地下埋設(shè)管線較多，對路基壓實(shí)質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，路基壓實(shí)質(zhì)量控制不好就容易出現(xiàn)塌陷等問題，影響路面整體的穩(wěn)定性，以及城市的美觀，而且事后的維修也會(huì)給城市的交通帶來不便，所以，壓實(shí)度作為現(xiàn)場控制路基質(zhì)量的檢測方法。

下面我就結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，簡單介紹下常用的壓實(shí)度的檢測方法，以及根據(jù)影響壓實(shí)度的因素來處理現(xiàn)場施工中出現(xiàn)的問題。

1 壓實(shí)度的檢測方法

壓實(shí)度的檢測方法有許多，通常有:環(huán)刀法、灌砂法、水袋法、蠟封法、核子密度濕度儀等等。其中蠟封法和水袋法適用于堅(jiān)硬土和巨粒土的檢測，一般在工程中很少用到。而核子密度濕度儀具有放射性物質(zhì)，對人體的傷害比較大，所以在市政工程中也不會(huì)用到。因此市政工程用于路基壓實(shí)度檢測的常用方法通常為灌砂法和環(huán)刀法兩種。其中環(huán)刀法一般適用于細(xì)粒土的檢測，所測得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度，不能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。因?yàn)槟雺和翆拥拿芏鹊囊?guī)律是從下到上逐步增加的，如果取在碾壓層的下部，所檢測到的密度數(shù)值會(huì)偏小，如果檢測的是碾壓層的上部，則所檢測到的數(shù)值往往偏大。灌砂法適用范圍廣，我項(xiàng)目在路基質(zhì)量控制中常用的方法也是灌砂法。下面簡單介紹灌砂法檢測壓實(shí)度以及試驗(yàn)時(shí)注意的事項(xiàng)。

1.1 試驗(yàn)方法與試驗(yàn)步驟

1)在試驗(yàn)地點(diǎn)，選一塊平坦表面，并將其清掃干凈，其面積不得小于基板面積。

2)將基板放回清掃干凈的表面上，沿基板中孔鑿洞，鑿洞時(shí)應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真及時(shí)，確保鑿出的材料不能隨意丟棄，將取出的材料及時(shí)裝入袋中或試樣盒內(nèi)進(jìn)行密閉，不能讓水分蒸發(fā)。試洞的深度應(yīng)與測定層厚度相同，并要將鑿松全部材料取出，稱出其質(zhì)量。

3)抽取有代表性的樣品，放在鋁盒中，測定其含水量。

4)在試坑上安放基板，然后在基板中間將灌砂筒放好，使灌砂筒的下口對準(zhǔn)基板的中孔及試洞，打開灌砂筒，讓砂流入試坑內(nèi)，直到儲(chǔ)砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開關(guān)。仔細(xì)取走灌砂筒，并稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量。

5)用規(guī)范中的公式計(jì)算如下:

式中:mb——填滿試坑的砂的質(zhì)量，g;

m1——灌砂前灌砂筒內(nèi)砂的質(zhì)量，g;

m2——灌砂后灌砂筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，g;

mw——填滿試坑的砂的質(zhì)量，g;

γs——量砂的單位質(zhì)量，g/cm3;

ρw——試驗(yàn)的濕密度，g/cm3;

ρd——試驗(yàn)的干密度，g/cm3;

ρc——由擊實(shí)試驗(yàn)得到的試樣的最大干密度，g/cm3;

w——試坑材料的含水量，%;

K——測試地點(diǎn)的施工壓實(shí)度，%。

1.2 試驗(yàn)中注意的問題

灌砂法是施工過程中最常用的試驗(yàn)方法之一。此方法表面上看起來較為簡單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，并會(huì)引起較大誤差，所以施工中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循試驗(yàn)環(huán)節(jié)，注重每個(gè)試驗(yàn)細(xì)節(jié)，盡量提高試驗(yàn)精度，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差減少，為測定壓實(shí)度提供支持依據(jù)，這就要求在試驗(yàn)中注意以下問題。

1)量砂時(shí)要使用相同的規(guī)則進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，應(yīng)測定量砂的松方密度，同時(shí)要注意晾干，處理一致。

2)切勿引用以前數(shù)據(jù)。試驗(yàn)要求準(zhǔn)備較多數(shù)量量砂，使漏斗中砂的數(shù)量能夠滿足每次重做一次都能換一次量砂，同時(shí)要求每次都測定松方密度。避免試驗(yàn)時(shí)才臨時(shí)找砂，更不容許使用以前的數(shù)據(jù)。

3)為避免影響試驗(yàn)結(jié)果，要求地表面處理平整，不能凸凹不平，計(jì)算體積盡量減少誤差，所以試驗(yàn)時(shí)可考慮放上基板先測定一次粗糙表面消耗的量砂，然后在計(jì)算時(shí)剔除此基數(shù)為妥。

4)試坑挖掘時(shí)應(yīng)保持四周坑壁光滑筆直，上下口徑大小一致避免誤差較大，影響檢測密度數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

5)灌砂時(shí)不能只取上部也不能取到下一個(gè)碾壓層中，檢測厚度應(yīng)為整個(gè)碾壓厚度。

2 影響壓實(shí)效果的因素

2.1 含水量對壓實(shí)過程的影響

土的含水量對填土壓實(shí)性有很大的影響，土的含水量不高時(shí)，土的顆粒把水吸附在土粒表面，由于土顆粒沒有毛細(xì)管作用而互相聯(lián)結(jié)很弱，致使土粒在受到夯擊等沖擊作用下出現(xiàn)分散而密實(shí)度不大。土的含水量很高時(shí)，由于土中多余的水分在夯擊時(shí)很難快速排出而在土孔隙中形成水團(tuán)，導(dǎo)致土顆粒間的聯(lián)結(jié)關(guān)系大大削弱，從而使土粒潤滑變得易于移動(dòng)，壓實(shí)效果出現(xiàn)下降。所以，在路基設(shè)計(jì)和施工中對填土指標(biāo)應(yīng)充分考量土的最佳含水量和最大干密度這兩個(gè)指標(biāo)，一般情況下在最佳含水量情況下壓實(shí)的土水穩(wěn)性最好。

2.2 碾壓厚度對壓實(shí)的影響

壓實(shí)厚度對壓實(shí)效果的影響是十分明顯的。通過眾多案例實(shí)踐證明，碾壓厚度有一般的適應(yīng)性數(shù)據(jù)，碾壓厚度太大或太薄都會(huì)影響壓實(shí)效果。如果碾壓層過厚，下層的壓實(shí)度就可能達(dá)不到規(guī)范要求，同時(shí)也影響上層的壓實(shí)度。通常情況下壓實(shí)工具類型、土質(zhì)等條件的不同，會(huì)使有效壓實(shí)深度有所不同。

2.3 壓實(shí)功能對壓實(shí)的影響

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，同一類性質(zhì)的土最佳含水量是有規(guī)律變化的，一般情況下是隨著壓實(shí)功能的加大而減小，但是土的最大干密度則會(huì)因壓實(shí)功能的逐漸加大而增大。所以現(xiàn)場施工中往往通過增加壓實(shí)功能措施來提高土的干密度，不過在土質(zhì)偏干的情況下影響會(huì)大一些，偏濕時(shí)則基本無影響。所以，對于含水量過大的土質(zhì)來說，通過采用加大壓實(shí)功能的辦法來提高土的密實(shí)度的方法有時(shí)是不成功的，因?yàn)楫?dāng)壓實(shí)功能加大到一定程度后，對于最佳含水量的減小和最大干密度的提高效果不是很明顯。

2.4 土質(zhì)影響壓實(shí)效果

不同的土質(zhì)對壓實(shí)效果影響很大，壓實(shí)后的質(zhì)量性能也有很大不同，通常對市政道路的填土壓實(shí)來說，應(yīng)該是砂土、砂礫土等砂性土的土質(zhì)最為適宜。因?yàn)檫@些土容易被壓實(shí)，壓實(shí)后有足夠的穩(wěn)定性，經(jīng)過長時(shí)間后沉陷變化不會(huì)很大。另外，粘土最難壓實(shí)，鑒于其土質(zhì)最佳含水量偏大、最大干密度卻又偏小，經(jīng)壓實(shí)后透水性又不好的特點(diǎn)，其在潮濕狀態(tài)下土質(zhì)很不穩(wěn)定影響壓實(shí)效果?？傊?，不同的土類在相同的壓實(shí)功能作用下，具有不同的最佳含水量和最大干密度;而在同一壓實(shí)功能作用下，不同的土類其特征也不同，其中含粗顆粒較多的土，其最大干密度就越大。

3 現(xiàn)場壓實(shí)度的控制方法

由壓實(shí)度的影響因素得知，控制現(xiàn)場壓實(shí)度必須做好路基填料、試驗(yàn)段、含水量、土質(zhì)、壓實(shí)機(jī)械及厚度控制等工作，具體分析如下。

3.1 路基填料控制

路基填料應(yīng)選擇易被壓實(shí)且穩(wěn)定的材料，沼澤土、凍土等材料和塑性指數(shù)超過26、液限超過50的土不宜作為路基填料，并且路基填料中不宜有大量草皮等易腐朽物質(zhì)，如果必須選擇黃土等材料做路基填料時(shí)，也應(yīng)對填料進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，在各?xiàng)指標(biāo)滿足要求后才能使用。

在路基填料使用前，需要進(jìn)行填料前試驗(yàn)，從這些試驗(yàn)中得出填料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)，從而篩選填料，確定相應(yīng)的工藝流程。具體的填料前試驗(yàn)通常包含以下試驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù):填料顆粒分析、填料含水量和密度、填料液限、塑限指標(biāo)以及強(qiáng)度試驗(yàn)等等。

3.2 試驗(yàn)段控制

試驗(yàn)段控制是在正式施工前在試驗(yàn)段進(jìn)行壓實(shí)機(jī)械、工序、遍數(shù)、速度、厚度等方面的試驗(yàn)，試驗(yàn)段不應(yīng)短于200 m，在試驗(yàn)過程中需要詳細(xì)記錄各種數(shù)據(jù)，包括壓實(shí)工序、機(jī)械類型、含水量、壓實(shí)厚度等參數(shù)，必須在達(dá)到一定密實(shí)度后才能結(jié)束壓實(shí)試驗(yàn)。

3.3 含水量控制

在施工開始前，需要做好排水設(shè)施的建設(shè)，降低地下水位，采用無機(jī)結(jié)合料等材料和方法避免地下水位上升，將施工場地的排水工作一一落實(shí)，將土方含水量控制在最佳含水量附近，對土方水分散失進(jìn)行測定能夠有效指導(dǎo)土方含水量的控制工作，保證土方含水量處于合適范圍之內(nèi)。

3.4 土質(zhì)控制

土質(zhì)不同則壓實(shí)效果不同，因而需要針對具體的土質(zhì)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，以保證壓實(shí)效果。例如對于難以壓實(shí)的砂性土，可以通過水沖密實(shí)法來提高含水量，在土方附近開挖試坑，用網(wǎng)狀過濾層和小型抽水機(jī)抽出多余的水，穩(wěn)定1 d～2 d后用輕型振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，可以取得較好的壓實(shí)效果。

3.5 壓實(shí)機(jī)械及厚度控制

不同壓實(shí)機(jī)械的有效壓實(shí)厚度不同，同一壓實(shí)機(jī)械不同階段的有效壓實(shí)厚度也不同，按照壓實(shí)厚度的大小排列依次是夯擊式、振動(dòng)式、碾壓式，壓實(shí)遍數(shù)增加時(shí)有效壓實(shí)厚度隨之減小。因此如果土層較厚時(shí)需要降低壓實(shí)速度，先輕后重，先靜后振，才能保證路基壓實(shí)的密度和平整度。

4 結(jié)語

道路施工的重要工序之一就是道路路基的壓實(shí)并達(dá)到合理的密實(shí)度，這是實(shí)現(xiàn)城市道路服務(wù)質(zhì)量和使用壽命的重要質(zhì)量保證之一。要使道路路基質(zhì)量達(dá)到規(guī)范質(zhì)量的要求，就必須通過對道路壓實(shí)度的檢測來驗(yàn)證，只有充分壓實(shí)才能保證路基土的強(qiáng)度，從而降低路基在有荷載作用下發(fā)生變形損壞，以延長道路的使用壽命和確保道路使用性能的充分發(fā)揮。

［1］ JTG E40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.

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［4］ JTG J033-95，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

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