影響紅黏土路基壓實度的因素分析

賈業(yè)明

（安徽省城建設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

在任何市政道路施工當中，路基壓實都是必須開展的一項工作，因為實際施工環(huán)境中的土地普遍存在空隙大、密實度不足、含水量大等問題，在這些問題影響下，土體的力學性能是不可能滿足工程要求的，所以如果不經(jīng)過壓實直接施工，勢必會因為不良力學性能帶來工程質(zhì)量問題，例如不均勻沉降、路面凹陷等。而紅黏土作為現(xiàn)代常見地質(zhì)土體，其在施工當中，同樣需要被壓實，但介于此類土體與其他土體的差異，常規(guī)壓實工藝無法使其力學性能達標，所以應當進行相關分析。

1 實例概況

因為不同市政道路工程面對的實際情況不同，所以無法進行概論，對此本文將結(jié)合案例來進行分析。某市政道路工程位于當?shù)匦^(qū)內(nèi)，根據(jù)其工程設計要求得知，道路路面寬度要達到10m，路基寬度需要達到15m，隨后施工單位開展了地質(zhì)勘察工作，結(jié)果顯示施工區(qū)域內(nèi)存在黃色、黃褐色紅黏土層，其厚度達到3.2m～5.7m，整體結(jié)塊。在此條件下，工程單位采用傳統(tǒng)重型壓實標準進行壓實，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)紅黏土的壓實度并沒有達到指定標準，對此工程單位進行了取樣試驗工作[1]。表1 實例紅黏土路基壓實度標準。

表1 實例紅黏土路基壓實度標準

2 取樣試驗

2.1 取樣

實例工程單位為了了解其無法壓實紅黏土的原因，決定進行取樣試驗，了解紅黏土物理力學指標，那么為了保障試驗結(jié)果可靠且準確，在取樣階段進行了相關設計工作。即圍繞紅黏土覆蓋范圍，通過之前的壓實記錄，選擇了八處壓實度反差最大的部位作為取樣點，相應取得了八個樣品，該取樣法可保障樣品具有代表性。

2.2 試驗

針對取得的八個樣品，進行了室內(nèi)物理力學試驗、現(xiàn)場碾壓試驗，各試驗分析內(nèi)容見下文：

1） 室內(nèi)物理力學試驗,針對8 個試樣采集其中50kg 的試樣，并通過四分法制備5 個小試樣，每個試樣不重復使用，相應進行重型擊實試驗。圖中可見最優(yōu)含水率為28.0%,最大干密度為1.46g/cm3。

2） 現(xiàn)場碾壓試驗，綜合上述室內(nèi)物理力學試驗結(jié)果，開展現(xiàn)場碾壓試驗。現(xiàn)場試驗當中，將紅黏土試樣的含水量、碾壓厚度控制在最優(yōu)數(shù)值，即28±2%以及30cm、40cm、50cm，相應依照正常施工流程進行2、4、6 次碾壓，碾壓設備為18t 自行式壓路機；碾壓速度為2.55km/h，最終采用挖坑灌水法對試樣的濕密度進行測試

2.3 試驗結(jié)果分析

圍繞上述兩項試驗結(jié)果，實例工程單位進行了相關分析，結(jié)果顯示該工程紅黏土之所以無法完全壓實的影響因素在于：紅黏土含水量、碾壓層厚度、壓實設備、壓實次數(shù)，具體內(nèi)容見下文。

1） 紅黏土含水量，在其他案例當中可見，任何土體內(nèi)部如果存在較大含水量，會導致土體內(nèi)部結(jié)構松軟，所以在壓實條件下，只會導致土體形變，但無法被壓實。而本文案例中的紅黏土含水量較大，相應試樣內(nèi)土顆粒間黏聚力、內(nèi)摩阻力、紅黏土粒團間連接力較弱，所以才無法壓實。原理上，受大含水量影響，土體在壓實力之下其土粒會因為水體阻隔而無法靠攏，說明其黏聚力不足；內(nèi)摩阻力是隨著壓實度而增加的，但黏聚力則代表了土體壓實度，所以黏聚力不足，內(nèi)摩阻力同樣存在缺陷；紅黏土粒團間連接力方面，同樣在土粒無法粘聚，且相互之間沒有較大摩擦力的前提下，紅黏土粒團間連接力較弱。綜合來看，實例當中的紅黏土含水量遠超最佳值，所以壓實度無法達標。此外在理論角度上，紅黏土含水量并不是越低越好，因為當土體內(nèi)含水量過于低，會導致土體脆性增加，相應這種土體從某種角度上雖然可以被壓實，但是絕對無法達到工程要求水平，這也是上述強調(diào)最佳含水量的意義所在。

2） 碾壓層厚度，碾壓層的厚度是由填筑料來決定的，其代表了土體最大干密度，那么當厚度不符合標準，最大干密度也會出現(xiàn)異常，此時土體力學性能會變差，原理與上述含水量大小相同。在本文案例當中，其紅黏土填筑料層厚過大，相應干密度存在異常，壓實過后，土體上下的壓實度均不達標。此外在理論角度上，土體最大干密度還是壓實工藝參數(shù)控制的核心指標，即壓實機械規(guī)格、松鋪厚度、壓實次數(shù)、碾壓速度等，都必須以最佳干密度為核心來設置參數(shù)。

3） 壓實設備，壓實度是否達標，除了與土體本身力學性能有關以外，還與壓實設備有密切關系，因為壓實設備是壓實力的唯一輸出。目前，常見的壓實設備可以分為三類，即靜壓式、振動式、重錘壓實，其中靜壓式、振動式是較為常見的壓實設備，重錘壓實屬于傳統(tǒng)壓實設備，在現(xiàn)代施工當中的應用次數(shù)逐漸減少，但依舊有相當一部分工程在使用，例如本文案例工程，那么三類壓實設備在應用形式、能效水平、應用條件等方面存在差異，所以要確保壓實度達標，必須依照實際情況來進行選擇，而實例工程當中所采用的重錘壓實，其并不適用于大含水量壓實條件下，相應紅黏土壓實度偏低。

4） 壓實次數(shù),壓實次數(shù)對紅黏土壓實度的影響與壓實設備類似，即通常壓實土體本身厚度較大，相應如果要確保全面壓實，僅靠單次壓實是無法實現(xiàn)的，所以需要反復多次進行壓實，而過多的壓實次數(shù)又會帶來土體擾動影響，所以要合理選擇。實例當中的壓實次數(shù)雖然與規(guī)定標準一致，但是結(jié)合實際情況，其超過了紅黏土壓實要求，過多的進行了壓實，此時土體性質(zhì)受到擾動發(fā)生了變化，其彈性相應增加，形成了所謂的彈簧土，代表土體壓實度會在短時間內(nèi)反彈，無法達到工程要求[2]。

3 結(jié)語

本文主要對影響紅黏土路基壓實度的因素進行了分析，分析因為各工程實際情況不同，無法完全概括，結(jié)合實例展開相關工作，通過分析得到結(jié)論：實例當中存在大量塊狀紅黏土，在常規(guī)壓實工藝下，無法對其進行壓實，相應實例工程通過實驗手段，得到了相關數(shù)據(jù)，本文圍繞數(shù)據(jù)表現(xiàn)，結(jié)合理論知識得出了其中主要影響因素，并對各類因素的影響表現(xiàn)進行了介紹。