探討公路項(xiàng)目無(wú)黏性粗?；旌狭咸钪坊膲簩?shí)技術(shù)

王 杰

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

現(xiàn)階段，不同區(qū)域、不同項(xiàng)目以無(wú)黏性粗粒土作為路基填料的填筑，其工藝控制、質(zhì)量監(jiān)測(cè)等存在差異。粗?；旌狭狭酱笄揖鶆蚨炔患?，路基填筑質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)多以沉降差作為評(píng)估壓實(shí)質(zhì)量的重要指標(biāo)[1-2]。該文研究分析無(wú)黏性粗粒混合料填筑路基的壓實(shí)技術(shù)，具體有十分重要的工程實(shí)踐意義。

1 振動(dòng)碾壓施工控制技術(shù)

1.1 壓實(shí)厚度及壓實(shí)粒徑的控制

結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)、項(xiàng)目資料，為確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，選用無(wú)黏性粗?；旌狭咸钪坊璞３只旌狭洗至叫∮趬簩?shí)層厚三分之一，如果粒徑過(guò)大，則需將其分解成小顆?；蜃鳛槁坊吰绿幍奶盍线M(jìn)行堆砌，采用密實(shí)材料包邊處理[3]。

1.2 選擇壓實(shí)機(jī)械噸位

對(duì)試驗(yàn)路段路基填筑工序質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)分析，以確定壓實(shí)機(jī)械設(shè)備型號(hào)。結(jié)合該項(xiàng)目工況，選定18 t鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，相比于其他型號(hào)設(shè)備，18 t鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的重量更大，可產(chǎn)生40 Hz的激振頻率且振幅大于1.5 mm，并可提供450 kN的激振力，以完成填筑材料的壓實(shí)。

1.3 選擇壓實(shí)方式

振動(dòng)壓路機(jī)碾壓填料的過(guò)程中，粗?；旌狭显谡駝?dòng)壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的靜壓作用下處于運(yùn)動(dòng)形態(tài)，石料間阻力降低，碾壓效果明顯提高。無(wú)黏性粗?；旌狭咸钪坊膲簩?shí)工序采用振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)備，相比其他壓實(shí)方式更適宜。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 壓實(shí)機(jī)械噸位對(duì)于干密度的影響

根據(jù)壓實(shí)機(jī)械作用方式不同，可將其分為振動(dòng)碾壓壓實(shí)機(jī)械和平碾碾壓壓實(shí)機(jī)械兩種類型。振動(dòng)碾壓壓實(shí)機(jī)械憑借設(shè)備自重可產(chǎn)生水平靜置壓力，同時(shí)可產(chǎn)生不同頻率的振動(dòng)，促進(jìn)填料顆粒快速運(yùn)動(dòng)，孔隙填充程度更強(qiáng)，壓實(shí)度更佳[4]。平碾碾壓壓實(shí)機(jī)械以設(shè)備的水平滾動(dòng)碾壓石料，改善路基的承載力，達(dá)到碾壓壓實(shí)填料的目的。大量項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，相比于平碾碾壓壓實(shí)機(jī)械，采用振動(dòng)碾壓壓實(shí)機(jī)械的路基壓實(shí)度更好。壓實(shí)機(jī)械與干密度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 壓實(shí)機(jī)械與干密度的關(guān)系

對(duì)圖1分析可知，保持碾壓次數(shù)相同的前提下，壓實(shí)機(jī)械噸位越大，壓實(shí)效果越突出，同樣振動(dòng)碾壓壓實(shí)機(jī)械相比于平碾碾壓壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)效果更好，與振動(dòng)壓力機(jī)械產(chǎn)生的壓力波作用于顆粒內(nèi)部有效降低顆粒間阻力有關(guān)，從而更好地提高壓實(shí)效果。壓實(shí)機(jī)械過(guò)重則可能導(dǎo)致路基受損，不利于路基穩(wěn)定性，故此需結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的壓實(shí)機(jī)，綜合分析后，該項(xiàng)目選定18 t鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。

2.2 碾壓遍數(shù)、攤鋪厚度對(duì)路堤填土干密度的影響

攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)與干密度的關(guān)系，見(jiàn)圖2的關(guān)系曲線圖。

圖2 攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)與干密度的關(guān)系曲線

對(duì)圖2內(nèi)容分析可知：1）特定范圍內(nèi)碾壓遍數(shù)與干密度存在正相關(guān)性。起始階段，隨著碾壓次數(shù)的增加，干密度增大；2）隨后碾壓次數(shù)增加，碾壓遍數(shù)與干密度關(guān)系不明顯。分析可知，碾壓遍數(shù)與干密度的關(guān)系呈現(xiàn)為先明顯增大，后無(wú)明顯變化的趨勢(shì)。開(kāi)始階段，粗顆粒之間的空隙大，振動(dòng)壓路機(jī)的作用下，顆粒被壓實(shí)互相作用擠壓空間，使其被壓實(shí)。隨后，孔隙逐漸被占據(jù)，隨著碾壓次數(shù)的增加，干密度變化并不明顯；3）攤鋪厚度與干密度之間存在負(fù)相關(guān)性，保持碾壓遍數(shù)相同的情況下，隨著無(wú)黏性粗粒土的攤鋪厚度增加，干密度減小；4）經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相比于黏性粗粒土，無(wú)黏性粗粒土的攤鋪厚度大且壓實(shí)效果好，由此可見(jiàn)，為了改善路面結(jié)構(gòu)并提高經(jīng)濟(jì)效益，可選擇無(wú)黏性粗粒土取代黏性粗粒土攤鋪，并選定攤鋪厚度為50 mm效果最佳。

2.3 碾壓速度對(duì)于干密度的影響

碾壓速度與干密度的關(guān)系，經(jīng)試驗(yàn)及數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖3。

圖3 碾壓速度與干密度的關(guān)系

對(duì)圖3分析可知：1）路基干密度與碾壓遍數(shù)存在正相關(guān)性，隨著碾壓遍數(shù)的增加路基干密度增加；2）碾壓速度與路基干密度之間存在負(fù)相關(guān)性，碾壓速度越快，干密度越小，碾壓速度越小碾壓效果越突出。在振動(dòng)壓路機(jī)碾壓的過(guò)程中，隨著速度的增加，粗顆粒在機(jī)身自重的作用下快速移動(dòng)，顆粒間的相互作用處于紊亂狀態(tài)，咬合性降低，顆?？紫兑?guī)則性不足從而導(dǎo)致壓實(shí)度欠缺，壓實(shí)效果不佳；3）結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果和項(xiàng)目實(shí)踐，從經(jīng)濟(jì)效益的角度分析，需將振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的行進(jìn)速度保持在3~5 km/h區(qū)間內(nèi)[5-6]。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路段振動(dòng)壓實(shí)變形觀測(cè)結(jié)果及分析

3.1 碾壓遍數(shù)與沉降量、沉降率的關(guān)系

沉降量和沉降率是反映路面結(jié)構(gòu)變化的重要指標(biāo)，沉降量即反復(fù)多次碾壓后路堤絕對(duì)沉降值，沉降率則是多次碾壓后，表面沉降量與材料攤鋪厚度的比例，兩個(gè)指標(biāo)均能反映路基的壓縮狀況[7]。對(duì)路基沉降率的檢測(cè)，需合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離應(yīng)保持在合理區(qū)間內(nèi)，避免可能由此導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真，并以精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，詳細(xì)結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 碾壓遍數(shù)與沉降量的關(guān)系

圖5 碾壓遍數(shù)與沉降率的關(guān)系

對(duì)圖4和圖5分析可知：1）隨著碾壓遍數(shù)的增加，路基沉降量和沉降率指標(biāo)增加，沉降量和沉降率與碾壓次數(shù)之間存在正相關(guān)性；2）隨著碾壓次數(shù)的增加，達(dá)到特定數(shù)值后沉降量和沉降率并不會(huì)隨著碾壓遍數(shù)的增加持續(xù)增大，碾壓到一定程度后顆粒間的孔隙被壓實(shí)，再次碾壓顆粒間無(wú)孔隙，干密度不會(huì)繼續(xù)增加，路基沉降量和沉降率保持不變。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況，一般保持碾壓次數(shù)8次為最佳[8]。

3.2 沉降差檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行沉降量、沉降率等數(shù)據(jù)檢測(cè)，根據(jù)項(xiàng)目需求利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)行相關(guān)分析而獲取沉降差初值[9]。

3.2.1 沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)初值

式中，ΔHo——沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)初值；μ——樣本平均值，計(jì)算后可知μ為?1.2；σ——樣本標(biāo)準(zhǔn)方差，計(jì)算后可知σ為1.88 mm，將上述數(shù)據(jù)代入公式后計(jì)算可得沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)初值為2.4 mm。

3.2.2 沉降差法實(shí)際應(yīng)用控制標(biāo)準(zhǔn)值確定

ΔH=ΔHo+2σ=2.4+2×1.8=6.0 mm，數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程中，普通水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀檢測(cè)的結(jié)果之間會(huì)存在一定差異，該文以上述計(jì)算方法為基礎(chǔ)結(jié)合普通水準(zhǔn)儀和精密水準(zhǔn)儀的檢測(cè)結(jié)果提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

施工單位在具體施工的過(guò)程中，需考慮相關(guān)因素的影響，對(duì)沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)初值進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用數(shù)值的計(jì)算。獲取最終的結(jié)果后發(fā)現(xiàn)該路段的沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)初值為6 mm，不符合項(xiàng)目方案要求，即壓實(shí)不合格，需要進(jìn)行路面再次壓實(shí)。壓實(shí)過(guò)程中同步現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，再次進(jìn)行沉降差標(biāo)準(zhǔn)初值的計(jì)算，結(jié)果小于6 mm表明項(xiàng)目達(dá)標(biāo)。

3.2.3 評(píng)定方法

（1）沉降差的檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)變形觀測(cè)記錄（碾壓遍數(shù)，8遍，厚度50 mm）

（2）依據(jù)表1檢測(cè)數(shù)據(jù)得出：1）有效側(cè)點(diǎn)數(shù)：n=27，不合格點(diǎn)數(shù)：m=3，樣本標(biāo)準(zhǔn)差為0.05+0.359 6=0.019；樣本不合格率為：m/n=0.111。

（3）沉降差標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算：ΔH=ΔHo+2σ。使用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)路基進(jìn)行兩次碾壓后，計(jì)算所得沉降差標(biāo)準(zhǔn)值均小于ΔH，證實(shí)參數(shù)達(dá)標(biāo)，即路基壓實(shí)度符合方案要求和技術(shù)規(guī)范，無(wú)須再次進(jìn)行壓實(shí)，如果計(jì)算結(jié)果大于ΔH則表明路段壓實(shí)度不足，需進(jìn)一步進(jìn)行壓實(shí)。

（5）單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果顯示沉降差水平大于最大允許值，則可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行單獨(dú)碾壓，重復(fù)檢測(cè)直至數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)[10]?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用精密水準(zhǔn)儀檢測(cè)路基沉降值，獲得路基壓實(shí)的準(zhǔn)確沉降數(shù)據(jù)，以評(píng)估路基質(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果可獲得以下結(jié)論：

（1）對(duì)試驗(yàn)工程段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，結(jié)果顯示可用無(wú)黏性粗粒代替黏性粗粒作為路基填料。以大量試驗(yàn)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，明確控制壓實(shí)效果的最佳參考值，結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)踐確定攤鋪厚度為50 cm，碾壓次數(shù)為8次，以18 t鋼輪振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓。根據(jù)項(xiàng)目需求，結(jié)合相關(guān)參數(shù)選定合適的壓實(shí)工藝，使無(wú)黏性粗?；旌狭蠅簩?shí)度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

（2）無(wú)黏性粗?；旌狭咸钪穆坊?，進(jìn)行壓實(shí)度等質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)，結(jié)果顯示沉降差法作為質(zhì)量檢測(cè)的主要手段，作為路基壓實(shí)效果的評(píng)估方法，其準(zhǔn)確度較高。