粉砂土路堤碾压施工技术研究

广东建设职业技术学院 林 龙

粉砂土路堤碾压施工技术研究

广东建设职业技术学院 林 龙

目前国内外对粉砂土的压实方法和压实特性研究较少。本文通过对影响粉砂土压实因素的研究，提出适宜的现场碾压工艺，最大限度地挖掘其压实度，尽可能地节约土体改良费用

粉砂土路堤 碾压实验

南方湿热地区广泛分布着压实性能差、碾压成型困难的粉砂土，而国内外对粉砂土的压实方法和压实特性研究较少，这给南方地区的公路建设提出了一个难题。本文通过对粉砂土路堤压实各因素的具体分析，提出适宜现场粉砂土碾压施工工艺。

一、土体性质因素

1.土体类别

不同类型土的压实性能是不一样的。

就填筑路堤而言，最合适的土是砂砾土、砂土与低液限粘土。这些土容易压实，有足够的稳定性，遇水不致过分泡软。用这些土填筑的路堤，沉陷较小，可作为路面的良好基础。在沼泽地以及受水泡软的低洼地，用砂砾土填筑路堤最合适。除颗粒均匀的砂土外，这些土的特点是干容重大，塑性小。粉质土在饱水情况下，容易变成流动状态，并失去承载能力。压实不足时，会由于过分饱水而失去稳定性。在不利的水文地质和气候条件下，容易发生冻胀。高液限粘土最难于压实。它的特点时液限大，最佳含水量大而最大干密度小。

相对其他土体，粉砂土主要由砂粒和粉粒组成，粘性成分缺乏，土体颗粒均匀，级配不良，作为路基土体时，碾压成型困难。

2.颗粒级配

压实的过程就是土体颗粒进行重新排列，趋于密实的过程。因而级配良好的土体，在压实过程中，除了各种颗粒在外力作用下，逐渐互相靠近趋于密实外，大小颗粒互相镶嵌，小颗粒进入大颗粒的缝隙之中，使总体孔隙体积减小，密实度提高，所以呈现了较好的压实特性，对于单一颗粒尺寸的土体，由于缺乏这一特点，因而压实困难，而粉砂土恰恰如此。

3.含水量

在较大含水量范围内，大部分的土体都会表现出如图1.1中所示的压实特性。图中的压实区间按含水量变化情况划分为压实干燥区域、湿润区域两个区间，分水岭为压实的最佳含水量ωo，在这些区间内土表现出如下的压实特性：

图1 一般土体的击实曲线

（1）干燥区域：当含水量小于ωo时，随着含水量的增加，水的润滑作用增强以及土体基质吸力的减小，土体内摩阻力减小，土颗粒重新排列，单位土体内空气的体积逐渐减小，而固体和水的体积则逐渐增加，土体干密度随含水量增加而增长，直到土体含水量达到最优含水量ωo值。

（2）湿润区域：当含水量大于ωo时，随着含水量的继续增加，过多的水份会使孔隙中水的体积增加，饱和度增大，此时，多余的水分并不能够提供更多的润滑作用，反而由较轻且不可压缩的水取代了较重的土体颗粒，导致了土体干密度的降低。

因此，现场粉砂土的碾压时含水量最适宜控制在最优含水量附近。

二、粉砂土现场碾压因素

1.松铺厚度

对某一确定的压路机，薄铺层的土层较厚铺层的土体易于获得高的压实度，然而铺层薄虽然压实度提高，但压实生产效率低，使施工成本增加。因而，在施工中，必须根据具体施工、设备情况，选择合适的松铺厚度。

2.碾压遍数

在压实施工中，疏松的土体随着碾压遍数的增加，压实度会随之增加，但当压实度达到某一程度时，碾压遍数再增加，一般土体压实度的增加很小或不再变化，但对于粉砂土甚至有可能在过多的碾压遍数后，在碾压表面土层发生开裂，引起压实度的降低。

3.碾压速度

在松铺厚度一定时，压路机传给土体填方内的能量与碾压遍数和碾压速度之比值成正比。较低的碾压速度时，单位面积内的振动次数比碾压速度高时要多，因而使土体更容易达到密实；然而碾压速度还与生产率有着密切的关系。所以，碾压速度存在一个最佳值，即在保证压实质量的前提下，选择尽可能高的碾压速度，以保证压路机有较高的生产率。秦四成建议5t以上的振动压路机的碾压速度取3～6km/h；3～5t的振动压路机的碾压速度取2～4km/h；2t的振动压路机的碾压速度应低于3km/h。

4.压路机的振动频率和振幅

由于振动压实理论的不完善与振动压实工况的随机性，以及土体物理特性的多变引起铺层土体的刚度具有随机性，这些都使得振动参数的选择很复杂。目前的做法是，通过大量的实验和统计分析，对各项振动参数给出一个合理的取值范围。李冰等认为振动频率为30～45Hz的压实效果最好，过高反而会降低压实效果；振幅越大，压实影响深度就越大；但过高的压实能量反而会使已压实的土体表层产生松散现象。用振动压路机碾压路堤土时，其振幅为0.7～1.8mm。秦四成[3]建议压实路床路堤时，工作频率为25～30Hz，振幅为1.4～2.0mm。现场实验要根据施工中实际应用的压路机和碾压土体的实际特性，结合现场环境等其他各方面因素，来选择合理的振动参数。针对低液限粉土路堤的压实，申爱琴提出振动频率为30～40Hz，松铺厚度20～30cm，现场碾压时，应采用变频方法，首先低频强振，然后再提高频挡、弱振。