淺析公路路基高含水材料的選擇與控制

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摘要：路基是與橋梁、隧道相連，貫穿于公路全線的重要部分，它是公路主體工程和路面的基礎(chǔ)，并且具有與路面共同承受行車荷載的作用。因此，確保路基長期穩(wěn)定性是保證高速公路長期使用性能的基礎(chǔ)。在諸多影響路基穩(wěn)定性的因素中，水占有核心地位。水的主要影響是引起土體膨脹，導(dǎo)致土體密實(shí)度降低，同時(shí)引起強(qiáng)度下降。所以對公路路基含水材料的選擇與控制就顯得非常重要。

關(guān)鍵詞：公路路基；含水材料；控制

引言

含水量較高的路基材料具有承載力低，不能壓實(shí)，路基無法成行等特點(diǎn)，因此含水路基材料的選擇與控制在道路工程施工中非常重要，也是勘察設(shè)計(jì)及施工單位重點(diǎn)解決的一個(gè)環(huán)節(jié)。如果選擇不好，隨著時(shí)間的推移，將會(huì)出現(xiàn)路面的不均勻沉降、造成橋頭跳車等質(zhì)量問題，影響道路交通的使用功能。因此，處理好路基含水材料的選擇與控制是做好道路施工的基礎(chǔ)。

從現(xiàn)場施工情況及路基檢測看，影響路基壓實(shí)度的因素有壓實(shí)功能、碾壓工藝及方法、下承層強(qiáng)度、路基土含水量等。而解決壓實(shí)功能、碾壓工藝、下承層強(qiáng)度等問題，一般可通過選擇合理的壓路機(jī)械，試鋪試驗(yàn)段確定松鋪厚度及碾壓遍數(shù)，填前對路基進(jìn)行處理和壓實(shí)等。而填料含水量則由于取土場、土石類型、氣候、氣象等因素影響變化較大，施工中極難控制，因此，含水量是造成路基壓實(shí)度難以達(dá)標(biāo)的主要因素。

一、科學(xué)選擇公路路基用土的含水量

根據(jù)公路路基用土的含水量和相應(yīng)的干密度實(shí)踐，繪出含水量——干密度關(guān)系曲線（如下圖），通過重型擊實(shí)試驗(yàn)，當(dāng)壓實(shí)功能與壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干密度隨含水量的增加而增大，當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值后，含水量的增加反而使密實(shí)度下降。由此，得出一個(gè)路基填土的最大干密度及相應(yīng)最佳含水量。現(xiàn)行路基壓實(shí)，就采用了干密度比的壓實(shí)檢測方法。

有上圖分析可知，合理含水量區(qū)間將與土質(zhì)有很大的關(guān)系，對非滲水性土，該區(qū)間較小，對滲透水性土，該區(qū)間較大。從理論上分析，這是由擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)定擊實(shí)所確定的。實(shí)際上，各土石方施工單位在某一路段所采用的壓路機(jī)類型是不一致的，由上述方法確定的合理含水量區(qū)間是無法直接使用的，若簡單機(jī)械套用，將可能出現(xiàn)無論如何碾壓，壓實(shí)度仍不能滿足設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象。最科學(xué)的做法是，根據(jù)該路段所具有的壓實(shí)機(jī)類型，選200米左右長路段作試驗(yàn)段，在某一試鋪厚度下，改變填土含水量與碾壓遍數(shù)，測定對應(yīng)的干密度，用土的含水量和相應(yīng)的干密度繪制規(guī)定碾壓遍數(shù)下的含水量、干密度關(guān)系曲線；依據(jù)這條曲線確定該壓路機(jī)可達(dá)到的最大干密度和相應(yīng)的最佳含水量。在縱坐標(biāo)上標(biāo)出要求干密度的點(diǎn)，并以該點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的水平線。這時(shí)可得出三種結(jié)論，即：（1）該水平線在含水量干密度關(guān)系曲線上方通過；（2）該水平線與含水量干密度關(guān)系曲線的頂點(diǎn)相重合；（3）該水平線與含水量干密度關(guān)系曲線在兩點(diǎn)相交。

由上面的結(jié)論來看，如果是第一種情況，則說明增加碾壓遍數(shù)已不起作用，只能根據(jù)施工單位的具體機(jī)械情況，減薄松鋪厚度或改用較重的壓路機(jī)；如果是第二種情況，則證明所選用的壓路機(jī)、碾壓遍數(shù)以及適宜的松鋪厚度恰能滿足要求。但碾壓時(shí)的含水量必須是最佳含水量，而不是一個(gè)可移動(dòng)的范圍，所以很難控制。這種情況對于施工很不方便，也不好掌握；如果是第三種情況，則證明壓實(shí)機(jī)械選型合理，給施工創(chuàng)造了非常有利的條件。如前所述，實(shí)際上路基填土含水量不可能很均勻，經(jīng)過一定碾壓遍數(shù)后所測得的干密度也不可能都相等，經(jīng)常具有一定的誤差。例如，對于路基土的干密度，其偏差系數(shù)常達(dá)3%～4%，因此，根據(jù)上述方法確定碾壓遍數(shù)或碾壓松鋪厚度時(shí)，必須考慮上述含水量的非均勻性。也就是說，應(yīng)該使圖上要求干密度的這條水平線與曲線在兩點(diǎn)之間的范圍內(nèi)，是較容易控制的，也符合前面從理論上分析得出的結(jié)果。在此前提下按照確定的壓實(shí)機(jī)械、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)施工是完全可能達(dá)到要求的壓實(shí)度的。不需要經(jīng)常因壓實(shí)度不夠而增加碾壓遍數(shù)，或減薄松鋪厚度，或改用較重的壓路機(jī)。只需把含水量控制在合理的含水量區(qū)間即可。

二、公路路基含水材料控制含水量應(yīng)注意的問題

1、施工取土?xí)r，要取天然含水量

在施工時(shí)，要測定取土場土的天然含水量（包括不同時(shí)間、天氣、季節(jié)的天然含水量）以及在運(yùn)到工地和攤鋪后碾壓前的含水量；以最佳含水量為準(zhǔn)，算出需要補(bǔ)充的水量。所需的水量可以在取土之前及時(shí)澆注，讓水分充分均勻地滲透到土體中，碾壓時(shí)注意測試，達(dá)到最佳含水量方可碾壓。

2、土場的就近利用原則

公路路基土石方施工用土數(shù)量較大，設(shè)計(jì)所給出的取土場分布較散，數(shù)量多，各個(gè)不同土場土質(zhì)不一樣，其壓實(shí)性能亦不同，在施工中除考慮就近利用的原則外，還應(yīng)注意兩個(gè)問題：其一、應(yīng)按新頒的《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》首先對所選土場土樣進(jìn)行試驗(yàn)，若其強(qiáng)度達(dá)不到相應(yīng)層次的要求是不允許使用的。其二、土場的天然含水量應(yīng)盡可能在合理含水量區(qū)間，以減少土中撒水。所以在施工時(shí)，不應(yīng)選定土場再作試驗(yàn)，而應(yīng)先作試驗(yàn)再確定土場。

3、科學(xué)選擇填土

就填筑路堤而言，最合適的土是砂礫土、礫土及亞砂土。這些土的內(nèi)摩阻力小，粘結(jié)力小，滲水性強(qiáng)，其合理含水量空間較大，容易壓實(shí)，又有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，遇水不致過分軟化。用這些土作填料不易引起路基沉陷。另外，施工中應(yīng)注意填料粒徑不能超標(biāo)，若填料粒徑超標(biāo)過多過大，就易形成骨架作用，使壓路機(jī)壓不實(shí)，出現(xiàn)空隙，這樣就達(dá)不到要求的干密度。

粉土質(zhì)和細(xì)砂土的土質(zhì)稍差些，這些低粘性土，也比較容易壓實(shí)，在飽和狀態(tài)下，這些土容易變成流塑狀并失去承載能力。用這種土填筑路堤的邊坡，在良好的水文地質(zhì)條件下是足夠穩(wěn)定的。但是若不作與之配套的防護(hù)工程，是容易受受水沖刷的。

亞粘土和重亞粘土的壓實(shí)比較難，但與粉質(zhì)土相比較它們?nèi)允潜容^有利的土。這些土具有較高的粘性與不透水性。

最難于壓實(shí)的土是粘土，在潮濕狀態(tài)，這種士不穩(wěn)定，塑性較差，并容易發(fā)生剪切，在干燥狀態(tài)下，其容易喪失水分，使土體龜裂。其特點(diǎn)是液限大，最佳含水量大，而最大干密度小。路基碾壓不實(shí)，易形成“軟簧”，這種士不宜選用。

4、施工中要注意土質(zhì)的變化

土質(zhì)的變化是施工中應(yīng)隨時(shí)注意的問題，不同的土質(zhì)其最大干密度和最佳含水量是不同的，不注意這一點(diǎn)，始終生搬硬套一個(gè)最大干密度標(biāo)準(zhǔn)，采用同一種機(jī)械，相同的碾壓遍數(shù)和松鋪厚度，就會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度始終達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此在施工現(xiàn)場管理中，針對不同土場不同的土質(zhì)（甚至同一種土場不同層的土質(zhì)）測試人員應(yīng)經(jīng)常注意進(jìn)行土樣的試驗(yàn)，注意調(diào)整土料的最大干密度及最佳含水量，合理地調(diào)整施工機(jī)械之間的組合，確定相應(yīng)的碾壓遍數(shù)及松鋪厚度，這樣才能快速有效地達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的實(shí)際效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁俊平，詹斌等.含水率和壓實(shí)度對路基填土力學(xué)特性的影響[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2013（04）：15

[2]趙飛.淺談含水率較高的路基處理[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2012（08）：24

[3]李青.含水率對公路路基土的強(qiáng)度特性影響[J].城市建設(shè)理論研究，2012（09）：10