粉土路基工程施工壓實質(zhì)量控制的探討

苑軍

（泰安市公路局，山東 泰安 271000）

粉土路基工程施工壓實質(zhì)量控制的探討

苑軍

（泰安市公路局，山東 泰安 271000）

本文從提高粉土本身強(qiáng)度和穩(wěn)定性著手，通過試驗研究分析粉土的壓實特性、含水量和空隙率對路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，同時考慮粉土的固相、液相和氣相成分的合理比例。試驗路段施工證實提出的控制粉土路基的壓實質(zhì)量應(yīng)采用空隙率和壓實度雙指標(biāo)的觀點是科學(xué)、合理并易于操作的。

工程監(jiān)理；壓實度；路基；質(zhì)量控制；空隙率

粉土一般是指顆粒0.075 mm篩孔通過量超過總質(zhì)量的50%，且塑性指數(shù)不大于10的土，除具有低塑性的特點外，其顆粒比表面積小，毛細(xì)現(xiàn)象較突出，容易因毛細(xì)壓力的作用，形成“假塑性”現(xiàn)象。依據(jù)地質(zhì)成因，粉土分為沖積、洪積、坡積和殘積粉土四種類型?！豆仿坊┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》對路基路面壓實控制標(biāo)準(zhǔn)，采用壓實度單指標(biāo)控制[1]。通過竣工后出現(xiàn)的路基不均勻沉降和路面裂縫足以證明，單純的壓實度指標(biāo)并不能很好控制路基的施工質(zhì)量。

針對上述問題，本文圍繞如何提高粉土路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的問題，通過試驗研究，分析粉土的壓實特性、含水量和空隙率對路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，提出只有當(dāng)土體的空隙率小于一定值時，即氣相成分所占比例合理，使土粒吸附足夠厚度的水膜，壓實度較高時，路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性才能得到有效保證的理論，進(jìn)而提出對粉土路基壓實質(zhì)量應(yīng)以空隙率和壓實度雙指標(biāo)控制的觀點。

1 粉土空隙率指標(biāo)的試驗研究

空隙率（%）是指壓實土中空隙中包含的氣體體積占總體積的比例：

式中：ρd——干密度（g/cm3）；Gs——土粒比重；ω——含水率（%）。

試驗土樣來自K26+200和K38+500取土場。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗得到不同干密度與不同含水率下空隙率的變化規(guī)律。試驗土樣的粉土特性（圖1）：

1.1 土樣干密度相同時，空隙率與含水率成反比，含水率越大，空隙率越??；相反，含水率越小，空隙率越大。

1.2 土樣含水率相同時，空隙率與干密度成反比，干密度越大，空隙率越??；相反，空隙率越大，干密度越小。

對試驗土樣進(jìn)行全擊實的曲線圖：①圖2曲線呈下降趨勢，表明含水率與空隙率相互影響的趨勢較為明顯。即當(dāng)土樣含水率較低時，更易降低空隙率；但當(dāng)含水率大于最佳含水率后，空隙率變化趨于平緩。②圖3中，當(dāng)土樣含水率低至最佳含水率以下時，空隙率受干密度影響明顯；當(dāng)含水率大于最佳含水率時，空隙率減小，直至某值后，顆粒間充滿了更多的水，趨于穩(wěn)定。

通過試驗分析說明，含水率對壓實質(zhì)量的影響較大，壓實度單指標(biāo)控制對粉土路基不同含水率狀態(tài)下的壓實質(zhì)量難以做到有效控制，不能正確反映何種含水率對路基的水穩(wěn)定性更有利，空隙率能夠真實反映土體密實程度。

圖 1 空隙率、含水率、干密度關(guān)系

圖 2 空隙率－含水率關(guān)系曲線

圖 3 空隙率－干密度關(guān)系曲線

2 壓實度單一指標(biāo)的局限性

2.1 壓實度控制路基質(zhì)量的流程為：先對用于路基填筑的取土場的土樣進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，取得最大干密度，繼而使用此最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)對凡用此取土場作為填料的路基進(jìn)行壓實度檢測。此種方法無法做到擊實試驗與現(xiàn)場檢測試樣一一對應(yīng)，單一的最大干密度標(biāo)準(zhǔn)對長路段多變的粉性土土質(zhì)的壓實質(zhì)量控制顯然是不適宜的，因此僅以壓實度控制路基壓實質(zhì)量必然存在一定偏差。檢測壓實度時，經(jīng)常出現(xiàn)的“超密”現(xiàn)象（現(xiàn)場檢測的干密度大于最大干密度），就是由于土質(zhì)發(fā)生變化，采用的最大干密度不正確造成的。只有在灌砂法等壓實度檢測后，立即對試樣進(jìn)行擊實試驗，取得現(xiàn)場試樣的最大干密度，做到現(xiàn)場壓實度與室內(nèi)擊實土樣一一對應(yīng)，才能較準(zhǔn)確的計算出壓實度，但此方法顯然是不現(xiàn)實的。

2.2 隨著施工機(jī)械的換代升級，用于公路路基施工的振動壓路機(jī)噸位已普遍提高，而規(guī)范、規(guī)程往往幾年甚至幾十年都得不到有效的更新，用于壓實度指標(biāo)的一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的相對固定和實際施工中壓實機(jī)械的不斷變化是不相適應(yīng)的。大噸位壓路機(jī)在填土含水率較低的情況下就能達(dá)到規(guī)定的壓實度要求，但實踐證明，由于土體進(jìn)一步的吸水容易造成路基水穩(wěn)性差，這是使用壓實度單指標(biāo)控制無法避免的。

2.3 將壓實功僅分為重型、輕型兩種標(biāo)準(zhǔn)，不能如實反映真實情況。不同土質(zhì)和不同含水量應(yīng)分別對應(yīng)不同的壓實功，壓實功的變化對粉土的最大干密度和最佳含水量的影響較大。土質(zhì)隨著擊實功不同，都有相應(yīng)的最大干密度和最佳含水量，壓實土因含水量不同需要不同的實功。

因此，空隙率指標(biāo)能夠真實反映密實度，且不需要做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，只需要做出土的顆粒比重，再通過現(xiàn)場檢測土的干密度和含水量，即可得到實際的空隙率。

3 空隙率控制路基壓實質(zhì)量可行性和優(yōu)點

3.1 降低空隙率能有效避免路基進(jìn)一步受水侵蝕，起到減少工后變形的作用。變形與空隙率的大小、后期含水量的增大成正比例。此外，較小的空隙率還能夠有效地防止凍脹破壞路基。

3.2 空隙率指標(biāo)受其他因素影響較小，科學(xué)性強(qiáng)，更具穩(wěn)定性，即用空隙率控制路基壓實質(zhì)量是穩(wěn)定可靠的。采用空隙率指標(biāo)控制路基壓實，只做比重試驗，避免了室內(nèi)擊實試驗因主觀選定最大干密度時帶來的誤差，同時更能適應(yīng)施工現(xiàn)場土類多變情況。

因此，利用空隙率指標(biāo)控制路基壓實質(zhì)量，能夠真實反映路基的密實程度，而且可以通過對空隙率的控制起到控制含水率的作用。此外，空隙率試驗的科學(xué)性使得空隙率指標(biāo)影響因素小，結(jié)果更準(zhǔn)確，對路基的壓實狀況的反映更真實、可靠。因此將空隙率與壓實度相結(jié)合進(jìn)行雙指標(biāo)控制，對路基壓實質(zhì)量控制更為科學(xué)、合理。

4 結(jié)論

單一采用壓實度標(biāo)準(zhǔn)作為控制路基的壓實質(zhì)量不全面、不科學(xué)，沒有充分考慮實際施工中土質(zhì)的復(fù)雜性以及含水率的變化等因素，因此不能如實反應(yīng)壓實質(zhì)量。針對上述問題，本文從提高粉土本身強(qiáng)度和穩(wěn)定性著手，通過試驗研究分析粉土的壓實特性、含水量和空隙率對路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響，同時考慮試驗檢測方法的可操作性和科學(xué)性，提出：增加空隙率指標(biāo)作為控制粉土路基壓實質(zhì)量的一項重要標(biāo)準(zhǔn)是科學(xué)的、合理的，并通過試驗段對結(jié)論進(jìn)行了驗證。

[1]JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]楊紅霞.低液限粉土工程特性與路基填筑施工技術(shù)[J].路基工程，2006（4）.

[3]白愛明.低液限粉土填筑路堤質(zhì)量控制[J].山西建筑，2008，34（12）.

[4]王俏梅，王衛(wèi)，任傳林.低液限粉土路基壓實工藝的探討[J].山東交通科技，2009（2）.

U416.1

A

1671-0037（2014）03-51-1.5

苑軍（1978.12-）男，工程師，研究方向：公路工程與工程監(jiān)理。