影响路基压实度的因素剖析

摘 要 ：本文从八个方面对路基压实度的影响进行了分析，并做出总结，以方便在设计、设施中找出控制路基压实度的可行办法。

关键词 ：路基 ； 压实度； 影响

中图分类号：U213.1 文献标识码：A

一、地基或下承层的强度对路基压实度的影响

实践证明, 在填筑路基时, 如果地基没有足够的强度, 路基的第一层是难于达到较高的压实度的。如地基本身比较湿软, 未经处理, 直接在上填筑路基, 往往会发生困难。在填筑第一层甚至第二层时, 层层都难以压实。如果用重型机械碾压则容易出现弹簧现象。在这种情况下, 应该先采取措施处理地基, 或先在地基上用砂、砂砾、砂砾土或其它类似的材料填筑一至二层, 进行适当的碾压后再进行填土。

二、 填土的压实性能对压实度的影响

土质对压实效果的影响也很大, 对不同土质的击实试验结果表明: ①不同的土类, 有不同的最佳含水量及最大密实度; ②分散性较高(液限较高,粘性较大) 的土其最佳含水量的绝对值较高, 而最大密实度的绝对值较低。这是由于粘土颗粒细, 比表面积大, 需要较多的水份包裹土粒以形成水膜,另外还由于粘土中含有亲水性较高的胶体物质所致。砂性土的压实效果较好, 粘性土的压实效果较差。所以, 在路基工程中, 特别强调要用砂性土填路堤, 而不能用粘性土或粉性土填路堤。

三、含水量对压实度的影响

在压实过程中, 土或材料的含水量对所能达到的压实度起着非常大的作用。锤击或碾压的功需要克服颗粒间的内摩阻力和粘结力, 才能使土颗粒产生位移并互相靠近。土的内摩阻力和粘结力是随压实度而增加的。土的含水量小时, 土颗粒间的内摩阻力大, 压实到一定程度后, 某一压实功不再能克服土的抗力,压实所得的干密度小。当土的含水量逐渐增加时, 水在土颗粒间起着作用, 使土的内摩阻力减小, 因此同样的压实功可以得到较大的干密度。在这个过程中, 单位体积土体中空气的体积逐渐减小, 而固体体积和水的体积则逐渐增加。当土的含水量继续增加到超过某一限度后, 虽然土的内摩阻力还在减小, 但单位体积土体中的空气体积已减到最小限度, 而水的体积却在不断增加。由于水是不可压缩的, 因此在同样的压实功下, 土的干密度反而逐渐减小。土的干密度与含水量的这样一种紧密关系, 就形成了驼峰形击实曲线。因此, 细颗粒土以及天然砂砾土、红土砂砾、级配碎石、级配砾石、石灰稳定土和水泥稳定土等多种路面材料, 都只有在一定的含水量条件下才能压实到最大干密度。这个与最大干密度相对应的含水量,通常称作最佳含水量。最佳含水量是通过击实试验求得的。

四、压实功能对压实度的影响

压实功能(指压实工具的重量、碾压次数、锤落高度及作用时间等) 对压实效果的影响, 是除含水量之外的另一重要因素。试验结果表明, 对于同类土压实功能增加, 其最佳含水量减少, 而最大密实度增加; 当含水量一定时, 压实功越大则密实度越高。根据这一特性, 在施工中如果土的含水量低于ω0 , 加水又有困难时, 可采用增加压实功能的办法来提高其密实度, 即采用重碾或增加碾压次数, 加重落锤或增加落锤高度的办法。如果土的含水量过大, 此时若增加压实功能, 必将出现弹簧现象, 压实效果很差, 造成返工浪费。然而当压实功能增加到一定程度后, 土的密度就增加得不显著,如若再采用增加压实功能的办法来提高土的密实度就不经济了, 此时, 若不能降低对密实度的要求,则应采取换土或其它措施来解决。

五、压实工具和压实方法对压实的影响

从静力光面钢轮压路机和振动压路机的各自压实特性可以得到如下结论: 用压路机进行碾压时,振动压路机对下部某一深度, 压实效果较好; 光面钢轮压路机对上部压实效果较好。但两种压路机对较深的土层, 其压实度均不能达到理想的效果。目前, 江苏地区一般压实厚度在20cm 之内, 具体压实过程为: 先采用振动压路机进行碾压, 第一遍应不振动静压, 然后先慢后快, 由弱振至强振。振动压路机碾压结束, 采用光面钢轮压路机进行碾压,碾压遍数一般在五至七遍, 碾压速度开始时宜用慢速, 最大速度不宜超过4km/ h ; 碾压时直线段由两边向中间, 小半径曲线段由内侧向外侧, 纵向进退式进行; 横向接头振动压路机一般重叠0.4～0.5m ; 对三轮压路机一般重叠后轮宽的1/ 2 , 前后相邻两区段(左压区段之前的平整预压与其后的检验区段) 宜纵向重叠1.0～1.5m。在整个碾压过程中应达到无漏压、无死角, 确保碾压均匀。从现场实际施工情况看, 按每层20cm 厚度用光面钢轮压路机与振动压路机相结合进行碾压, 能保证每层上下压实度均超过规范要求。羊脚碾最适宜于压实粘性土, 用羊脚碾碾压非粘性土的效果较差。羊脚碾的压实作用是由下而上的, 用羊脚碾碾压后表层6～10cm 的土仍是松的, 需要用光面压路机压实。对处于平衡含水量下的几种土, 用多种不同机具压实得到的压实度结果表明: ①光面压路机和轮胎压路机适合于压实各种土; ②对于砂和砂砾土, 轻型光面压路机及25t 振动压路机都可以达到较高的压实度,对于粘性土需要用重型的光面压路机、振动压路机,采用轮胎压路机则更合适; ③羊脚碾不适宜碾压砂,但对其它土都能得到较高的压实度。

六、碾压层的厚度和碾压遍数对压实度影响

(1) 碾压厚度。碾压层的厚度应该与所用压路机的质量或功能相适应, 它也随压路机的类型而改变。从光面钢轮压路机和振动压路机压实效果可以得到: 土基的压实度高低与碾压厚度有直接关系。在建昌至兴城高速公路K70+200-K70+400段,做了两组试验, 一组为路基土一次填筑的很厚, 压实厚度达到40～45cm , 然后测量其不同深度的压实度; 另外一组为路基土一层的压实厚度为25-30cm , 然后测量其不同深度的压实度。所得结果表明, 碾压应当有适当的厚度。碾压层过厚不只是层的下部压实度达不到要求, 层的上部的压实度也要受到不利的影响。

(2) 碾压遍数。压路机的碾压遍数对路基土的压实度的影响是众所周知的。就是说, 用同一压路机对同一种材料进行碾压时, 最初的若干遍碾压,对增高材料的干密度影响很大; 碾压遍数继续增加, 干密度的增长率就逐渐减小; 碾压遍数超过一定数值后, 干密度实际上就不再增加了。当然, 不同的材料或不同的土质对压实遍数要求不同。江苏地区以粘土、砂土偏多。而对于砂土和粘土的压实遍数是不同的, 一般砂性土压实遍数少, 而粘性土压实遍数多。一般情况下, 对于砂性土应达到五遍以上, 而粘性土则需七遍以上才能压实到所需要的压实度。对于不同土质较可靠的办法是开始施工时, 应多碾压几遍, 并测定压实度。如合格后可根据压实度情况再确定应碾压的遍数。

七、填料的级配对压实度的影响

路基土的级配好坏对路基压实度的影响也是不可忽视的。实践证明,级配好的填料很容易压实,相反, 级配不好的路基填料很难达到要求的压实度。在实际工作中尽量使用级配好的填料, 如果级配不好应进行掺配或采取其它方法。

八、检测方法不同对压实度的影响

在进行路基压实度的检测过程中, 不同的检测方法都会产生一些误差, 在工作中要多次试验多次校正, 而且必须保证在室内得到的填土的最大干容重和最佳含水量的准确性。在同一地点用核子密度仪测得的压实度较用灌砂法测得的结果小, 而测得的含水量却比灌砂法大, 对于不同的填土这种偏差也不相同。因此, 在对路基压实度评价时, 不能单纯用一种检测方法, 在实际工作中要用灌砂法来对核子法进行校正。

参考文献：

［1］公路路基施工技术规范：中华人民共和国交通部，2007-01-01

［2］公路工程质量检验评定标准：中华人民共和国交通部，2005-01-01