提高路基压实效果措施分析

李秀洪

摘要:文章通过分析影响路基压实效果的主要因素,提出路基压实关键是控制最佳含水量,在此前提下采取分层填土,控制有效土层厚度,必要时适当增大压实功能。

关键词:路基压实;含水率;压实厚度;压实功能

中图分类号:TV473文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)23-0150-02

路面的基础是路基,,行车荷载作用于面层后即时传递至路基,路基与路面共同承受着行车作用传递来的荷载。如果路基不坚实、稳固,势必影响路面的承载能力和使用寿命。实践证明,路面的许多病害如沉陷、变形、开裂、翻浆等都与路基的性能有关。压实度是控制路基的强度和稳定性的关键性指标,提高路基的压实度,以保证路基的强度和稳定性,是保证路面强度和稳定性的先决条件。

一、影响路基压实效果的主要因素分析

(一)湿度或含水量

土一般由固体颗粒、水和空气三部分组成,当土的含水率较小时,土中固体颗粒外围水膜很薄,因而粒间引力较大,外部压实功能不能有效克服这种引力使土粒相对移动,所以压实效果差;当含水率增加,结合水逐渐增厚使颗粒间引力减小,土粒在相同的压实功能条件下易于移动而紧密,压实效果较好;当含水率增大到一定程度后,孔隙中出现自由水,不可压缩的自由水充填在孔隙中,阻止了土粒间的移动作用。由于孔隙中过多的水分不容易立即排出,阻止了土颗粒的靠拢,压实效果反而下降。因此,含水量是影响压实效果的决定因素,在同等条件下,在最佳含水量时最易获得最佳压实效果。

(二)土质

土质对压实效果影响很大,亚砂土和亚黏土的压实性能较好,砂性土的压实效果优于黏性土,而黏性土的压实性能较差。这是因为土粒愈细,比面积愈大,土粒表面水膜所需的湿度也愈多,加之黏土中含有亲水性较高的胶体物质所致。土质不同,最佳含水量和最大容重均不同,一般来讲,土分散性越高,最大含水量越高,而最大容重越低。砂土因颗粒较大呈松散状,其中的水分易于散失,最佳含水量的概念因此没有多大的实际意义。但要保证压实效果也必须要求足够的含水量,否则砂土的压实很困难。

(三)压实功能

压实功能由碾压次数和单位压力决定,包括压实工具的重量、碾压遍数、作用时间或速度等,它是影响路基压实效果的另一个重要因素。施工中,压路机的碾压遍数对路基压实度的影响是众所周知的。碾压速度方面,碾压速度低时,单位面积内的振动次数比碾压速度高时要多,因而作用在被压层次上的能量前者多于后者。在相同碾压遍数的情况下碾压速度越快所得的压实度越小,因此,为了达到同样的压实度,碾压速度越快所需的碾压遍数就越多。

(四)压实厚度

土所受的外力作用,随深度增加而逐渐减弱,当超过一定范围时,土的密实度将与未碾压时相同,这个有效的压实深度(产生均匀变化的深度)与土质、含水量、压实机械的构造特征等因素有关。在相同的压实条件下,即土质、湿度与压实功能等因素保持不变,通过实测土层不同深度的密实度,得出密实度随深度递减的结论,且测得表层5cm最高。

二、提高路基压实效果的措施

(一)控制最佳含水量

由上节分析可知,土的含水量对土质路基压实的密实度有很大影响,只有在最佳含水状态下进行碾压才能得到土层最大压实度。施工现场可采用混合料液限控制法来控制碾压前土的含水量。

各种土的最佳含水量大小不同,一般地,土在天然状态下的含水量值很接近于最佳含水量,因此,在施工作业中,新卸填土应当立即推平压实。施工中,填料可能不会是最佳含水状态,达不到最佳含水量的常采取洒水、翻晒或拌合吸水材料的方法,使过干的土和过湿的土都接近要求。应注意以下三点:一是碾压开始前必须现场抽样测定压实含水量,考虑到施工中由于各种原因含水量有可能散失,一般应使实际含水量比最佳含水量偏大;第二,由于黏性土含水量大时对压实的敏感性大,因此,其最佳压实含水量应比击实试验测得的最佳含水量偏低;第三,若稳定土中掺有粉煤灰等掺合料,应考虑掺合料自身含水量对稳定土含水量的影响。

土的压实,土的含水率最好控制在最佳含水率“+2、-3”左右,但填筑的土一般都难恰好处在这个范围。文献[3]指出,用上下限含水率来控制压实度是科学可行的做法。试验室出据试验报告,不光要有最大干密度和最佳含水率,还应当附上击实曲线,注明要达到设计要求压实度的上下限含水率,这样相对扩大土的含水率控制范围,即能达到整体压实稳定,又能加快施工进度。

(二)控制碾压铺层厚度

土受压时,有效压实深度近似地等于两倍的压模直径或两倍的压模与土接触表面的最小横向尺寸。应根据压实工具类型、土质、对土基压实的基本要求等因素进行现场试验检测,以确定适宜的分层压实厚度。每层填土的厚度与初始密度有关,因此,填筑的松土究竟多厚比较适宜,须由有经验的自卸车指挥人员来控制。由试验及工程实践得知,在一般情况下,压实层厚度不宜超过20cm;使用12～15 t光面压路机压实土层厚度不宜超过25 cm,而振动压路机压实土层厚度不宜超过50cm。但是压实厚度又不能太小,一般不能低于10 cm。某振动压路机经过实测得压实厚度30cm最为合适。

(三)适当增加压实功能

压实功能是由碾压(或锤击)的次数及其单位压力(或荷重)所决定的。若在一定限度内增加压实功,则可降低含水量数值,提高最佳密实度的数值。具体方法可以采取增大压实机具的重量、增加辗压次数和作用时间。

压实机具的重量是压实功能的一个首要因素,达不到要求重量的压路机即使增加压实遍数也不会有好的压实效果,一般要求是振动达到24t以上。压实机具不同,压力传布的有效深度也不同,因此,各种压实机具在最佳含水量条件下,适用于一定的最佳压实厚度、通常的压实遍数以及选择压路机最佳振幅和振频。正常条件下,对砂性土用振动式较好,夯击式次之,而辗压式较差;对黏性土,则用辗压式或夯击式较理想,振动式较差,甚至无效。

必须指出,当含水量不足,适当增加压实功能,可以收效;但如果土的含水量过大,此时如果增加压实功能必将出现“湿弹簧现象”,破坏土体结构,因此,在土体含水量过大的情况下简单的增加碾压次数是不可取的。当土体的密实度达到一定限值,再通过降低含水量增加压实功能以提高密实度的做法收效甚微。而且,若压实功能增加过大,可能造成施加的土体荷载超过其极限强度而导致破坏。因此,用增加压实功能的方法,以提高土基强度的做法从实际效果和经济效益上都比不上严格控制最佳含水量。

(四)其他方面

应该控制路基的平整度。路基碾压时压路机对路基土产生方向向下的冲击力,对于平整度差的路基,由于着力点不均,力的分布不匀,因此各点得到的压实功各不相同,压实度不均匀,压实效果差。要想达到较好的平整度,在碾压前应该严格要求推土机的推平操作,即推土机前进时推平,后退时落下铲刀拖平,这样既能调节整体坡度及平整度,又能达到局部平整度要求。之后,压路机每碾压一遍,平地机紧跟着削平。这样就可保证凹处与凸处相对压实度差异很小,同等厚度能达到相同压实度。

此外,应选择恰当的压实方式,一般情况下,压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间(超高路段等需要时,则宜先低后高或相反)。压实时,相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一,保持压实均匀、不漏压;对于压不到的边角,应辅以人力或小型机具夯实。遇到特殊情况,碾压方式要随之改变。如碾压碎石稳定土时,由于土基中含有一定的碎石,采用高频低辐,紧跟慢压就比较好。

三、结语

路基压实施工中,要想得到满意的路基压实效果,首先关键的是控制最佳含水量,在此前提下适当采取分层填土,控制有效土层厚度,必要时适当增大压实功能的做法,是土基压实工作的基本要领。

参考文献

[1]赵正华,李宝国,李美珠.影响路基压实效果的要因分析[J].天津市政工程,2003,(3).

[2]邱会航,欧阳光华.浅谈如何提高土基压实效果[J].水运工程.1999,(5).

[3]姚毅.控制含水率与路基压实度探讨[J].福建建材,2008,(4).