关于公路工程路基压实质量的若干探讨

黄洁丰

摘要:本文主要通过对影响路基压实质量几个要素进行深入探讨,从科学的角度详细地阐述了各个影响要素与路基压实质量之间的内在联系,从而帮助我们大家能正确地掌握路基压实的控制方法。

关键词:公路路基;压实质量;工艺技术;注意事项

在公路工程施工中,路基压实质量作为决定路基填筑质量的重要指标,因为压实度的不达标往往是造成路面提前破坏、路基不均匀沉降的主要原因。因此,我们只有在路基填筑过程中对各填筑层做到充分压实、科学施工,才能保证路基的填筑质量。但是,如何才能保证路基压实质量的达标呢?下面,就让我们从影响压实质量的几个方面来一一探讨这个问题吧。

1 影响路基压实质量的因素

一般来讲影响压实的因素主要有以下几种。

1.1 含水量对压实过程的影响

压实的机理是通过锤击或碾压克服土颗粒间的内摩擦力和黏结力,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着密实度而增加的,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,某一压实力不能克服土颗粒间的抗力,压实所得的干密度小。当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,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,单位土体积中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积逐渐增加,当土的含水量达到某一限度后,虽然内摩阻力还在减小,但单位土体中空气的体积已压缩到最小限度,而水的体积不断增加,由于水是不可压缩的,因此在同一压实功下,土的干密度反而逐渐减小,土只有在某一含水量下,才能压实到最大干密度,这个含水量称为最佳含水量。因此,在现场施工中,细粒土以及天然沙砾土、级配碎石、石灰稳定土和水泥稳定土等多种路基材料都有在一定的含水量条件下才能压实到最大的干密度。若含水量小,要想达到较大的干密度非常困难;若含水量过大,不但不能得到较大的干密度,而且还会出现“弹簧现象”。对于非凡干旱或潮湿的地区,更要注重这一点。

1.2 碾压厚度对压实的影响

压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下,由实测土层不同深度的密实度或压实度得知,密实度随深度呈递减,表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求,路基分层压实的厚度有具体规定数值。通过大量的实践证实,碾压应有适当的厚度,碾压层过厚,非但下层的压实度达不到要求,而且碾压层上层的压实度也要受到不利的影响。同时,碾压的厚度随所用的压路机的类型而变。

1.3 碾压遍数对压实的影响

压实功能对压实效果的影响,是除含水量而外的另一重要因素。压实功能与压实效果曲线表明:同一种土的最佳含水量随功能的增大而减小,最大干容重则随功能的增大而提高;在相同含水量的条件下,功能越高,土基密实度越高。据此规律,工程实践中可以增加压实功能,以提高路基强度或降低最佳含水量。但必须指出,用增加压实功能的办法提高土基强度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上,效果提高愈为缓慢。

1.4 碾压方式对压实质量的影响

路基的施工技术规范都要求碾压时必须“先轻后重,先慢后快,先边缘后中间”,这是碾压时的总原则。这种合适的碾压方式既有利于提高压实度,又有利于提高平整度。但是,这种方式不是万能的,碰到非凡情况,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。碾压过后不但密实而且平整,在有超高路段时,则宜先低后高。压实是路基施工的最后工序,是保证路基质量、使其物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节。而影响路基压实质量的因素来自各个方面,既有自然因素,又有人为因素,为此要求我们在施工中严格控制碾压施工中的各个环节,保证路基压实质量达到设计要求。

1.5 压实机械对压实的影响

压实机械对一定含水量的路基土的压实质量有很大的影响。一般情况下,使用轻型压路机只能得到较小的密实度,使用重型压路机可以得到较大的密实度。但是压实机械对土的施加外力应有所控制。若施加压力过大,就会造成压实过度,浪费人力物力,严重的还会对路基有害。施加外力的一般原则是:压路机碾压时的单位压力,不应超过土的强度极限。

1.6 地基或下卧层强度对压实的影响

大量经验表明,在填筑路堤时,如地基没有足够的强度,路堤的第一层是难于达到较高的压实度的。因此,在填筑路堤之前,必须先碾压地基即清场,使其达到足够的压实度和强度。若地基比较湿软,如公路修在稻田或沼泽地带,直接在上面填筑路堤,往往会发生困难。在这种情况下,即使使用重型压路机进行碾压,土层也会发生“弹簧现象”,碾压遍数越多,“弹簧现象”愈严重。在这种情况下,应该先利用石灰或固化剂处理地基,或者先将地基土用砂、沙砾土或其他类似的材料换填1～3层,进行适当碾压后再进行填土。试验证实,用相同的压实机械和压实方法碾压时,如土基强度高,碾压层的密实度就大,反之,碾压层的密实度就小。

2 压实质量保证措施

2.1 路基填土的选择

在路基施工中,假如土质不良,即使松铺厚度适中,碾压合乎规范,仍然很难达到压实度标准。所以,一切路基填土都必须经过试验。路基施工破坏土体的天然状态,致使结构松散,颗粒重新组合。为使路基土有足够的强度与稳定性,必须予以人工压实,以提高其密实程度。影响路基压实效果的因素有内因和外因两方面。内因指土质和湿度,外因指压实功能及压实时的外界自然和人为的因素。土质对压实效果的影响很大,砂性土的压实效果优于粘性土,因此施工中要选好土质。

2.2 土的含水量控制

土在最佳含水量时进行压实才能达到最大密实度,因此,在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量,当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业,减少雨淋、暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。

2.3 合理选用压实机具

土层填土厚度以不超过30cm为宜,分层铺筑压实。施工中尽可能采用重型压实机具进行施工,对于同一类土来说,采用轻型压实所得出的最大干密度较采用重型压实得到的最大干密度小,而最佳含水量又较采用重型压实的大,现行普遍采用的重型压实所相匹配的压实机械如50T震动压路机,每层压实厚度不超过30cm,而采用吨位更大的压实机械时,它的压实功可以增加,而其所能达到的压实度可以进一步提高,同时由于压实力的增加,施工时土的含水量又可以降低。由于土基密实度的提高、含水量降低从而可以提高路基的回弹模量。

2.4 碾压过程的控制

由于高等级公路路基压实度高于一般公路,所以对碾压过程的控制就更加严格。一般在碾压过程中采用先轻后重、先静后动、先外侧后中间的碾压方法。碾压速度控制在1.5~2.5km/h,碾压遍数控制在4~6遍。

3 碾压汪意事项

在路基压实过程中,我们应根据以上影响路基压实质量的相关原理,以尽可能小的施工投入来达到预期的压实效果。因此,在进行压实作业前,我们必须注意好以下几项压实操作事项:

填土层在压实前应先整平,可自路中线向路堤两边作2%～4%的横坡;

压实机具应先轻后重,以适应逐渐增长的土基强度;碾压速度应先慢后快,以免松土被机械推走;

压实机具的工作路线,应先两侧后中间,以便形成路拱,再从中间向两边顺次碾压。在弯道部分设有超高时,由低的一侧向高的一侧边缘碾压以便形成单向路拱横坡,前后两次轮迹须重叠15～20cm。压实时非凡注重均匀,否则可能引起不均匀沉陷。

在碾压过程中经常检查土的含水量,并视需要采取相应措施。

结束语

如上所述,做好路基填筑的压实控制,不仅与填土土质、压实机具的选择有关,而且与压实厚度、压实遍数等工艺技术参数有关,只有当我们真正地了解到各个影响要素与路基压实质量之间的内在关系,我们才能在路基填筑时制订出一套切实可行的工艺技术方案,从而为路基压实质量的控制做出正确的引导。

参考文献

[1]《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006).人民交通出版社.2006年.