如何提高公路路基压实度的探讨

2010-12-31胡绪斌胡绪宏伊旭春

中国新技术新产品 2010年8期

胡绪斌胡绪宏伊旭春

（1、台州市椒江交通建设工程有限公司，浙江台州 318000 2、台州交通勘察设计院，浙江台州 318000）

路基填筑是公路路基工程的一个重要环节。土基填筑工程的质量控制在现代高等级公路建设中显得尤为重要,把握好压实度是控制土基填筑工程质量的关键。在高速公路建设中,如果土基施工中的压实度控制不好,引起路基局部或整体沉降,势必造成路面损坏直接影响行车安全,给国家建设造成经济损失。下面探讨提高压实度的一些方法

1 控制最佳含水量

在土基填筑过程中,土在最佳含水量下压实是最有效、最经济的方法。对于过干的土,可以适当洒水;对于过湿的土,可以翻晒或拌合吸水材料。如果简单的靠增加压实遍数来提高压实度是错误的。土一般由固体颗粒、水、空气三部分组成。土中固、液、气三相组成的比例反映土的干湿、疏密程度等物理状态。土的最佳含水量和最大干密度可通过室内标准击实试验求得(试验击实锤重4.5kg,落距0.45m,每层锤击27次)。当含水量W<最佳含水量WOP时,土的干密度随含水量增大而增大,当含水量W>WOP时,土的干重度随含水量增大而减少。因为土的含水量较小时(即过干的土),土中固体颗粒,最大干密度与含水量关系曲线颗粒外围的水化膜很薄,以结合水为主,粒间引力较大,在一定的外部压实功能作用下,还不能有效地克服这种引力而使土粒相对移动,所以这时的压实效果差;当土的含水量增大时,结合水逐渐增厚使得颗粒间引力减小,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,土的干密度也随着压实功能的增大而增大。当土的含水量增大到一定程度后,孔隙中出现自由水,这时结合水膜的扩大作用并不显著,引力作用极其微弱,而不可压缩的水充填在孔隙中,阻止了土粒间的移动作用,并随含水量的增加而逐渐增大。在夯击压实的瞬间,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。

土在最佳含水量条件下压实,其效果最佳,消耗的压实功最经济。如在过湿状态下压实土,压路机压了多遍后,轮子两侧仍然会有很明显甚至很深的台阶痕迹。此时土体已经开始塑性变形,土的承载力已经达到该种含水量下的极限强度。此时再增加压实遍数已经无效且造成浪费,甚至破坏土体结构,出现“弹簧现象”。当土达到最佳含水量时,其压实后的强度是不会随含水量的增减而变化的,它始终保持原来的强度。这个强度,比任何大于或小于最佳含水量情况时的承载力都大,这样就保证了在任何最不利情况下能获得最大的承载力,不致影响将来的路面。控制最佳含水量对路基施工是一个极为重要的方法,我们应该掌握并在实际中运用好。

2 不均匀土质的压实与压实度检测问题

天然土的颗粒组成比较复杂,一般是由不同的粒径组成。有些土是由已成土被搬运后混杂沉积。曾遇到过粘土块与粉土混杂沉积的土,试验室做标准击实时,经24h焖料后粘土硬块与粉土仍不均匀,人工将粘土块仔细搓碎,进一步焖料,反复进行此工作,直至将土拌匀为止。然后做标准击实试验,得到ρdmax～W o,施工现场却很难压到93%的压实度,即使在W o状态下,用18t～21t压道机反复碾压,压实度几乎没有提高。对这样的不均匀土,现场是不可能将粘土块搓碎、拌匀的,用光面压路机碾压粘土块可以压实,而由于压实粘土的支撑作用,粉土难以被压实,这种土理论上是可用的,而施工操作比较困难。天然砂砾是理想的路基填料,用光面碾存在着同样的问题,然而用振动压路机可以克服不均匀土中粗细相互支撑与摩阻的作用,可以取得较好的压实效果。但压实度检测时常遇到问题,天然砂砾的沉积环境决定了砂砾组成粒径的不均匀,有时一车砂少砾多,有时砂多砾少,做标准击实取样比较困难,从料场或路基上取回有代表性的试样,拌匀,经四分法缩分后做标准击实试验,以此ρdmax～W o作为压实度的检测标准。如果压实度测定遇到较大而且多的砾石,该点压实,如果测点填料以砂为主,则不易达到规定的压实度,建议采用以下方法解决这一问题:

a.以10mm筛将试样过筛;

b.将筛余量与透筛量分别按 20∶80、40∶60、60∶40、80∶20 的比例配成混合料;

c.分别做标准击实试验,得到对应的ρdmax～W o;

d.分别绘出10mm筛的筛余量与ρdmax及W o的关系曲线;

e.用灌砂法检测现场压实度时将挖出的样品过10mm筛,得出筛余量,以此筛余量查上一条画出的线,得到该测点的ρdmax与W o,并计算该点的压实度。此法虽多做了几组击实,但施工检测过程的取值较可靠,避免了由于压实度过大或过小,无法判断是否合格的情况。

3 增加压实功能及合理选择机具是一种有效途径

增加压实功能对压实效果有明显影响,其方法有增大压实机具的重量、增加辗压次数及作用时间等。对于同一种土质,随着压实功能不断增大,土的最佳含水率WOP随着压实功能的不断增加而减小,最大干密度γmax则随功能的增大而提高;在相同的土质和含水量情况下,压实功能越大,密实度越高。现代高速公路建设对压实机具重量一般需要振动达到24t以上,达不到要求重量的压路机再增加压实遍数也不会有好的压实效果。增加压实功能虽然有效,但也有一定限度。功能提高到一定限度以上,效果提高越为缓慢,在经济效益和施工组织上都不合理,而且可能破坏土体结构。在压实机具选择上,对砂性土用振动式较好,夯击式次之,而辗压式较差;对粘性土,则用辗压式或夯击式较理想,振动式较差,甚至无效。

4 压实厚度对压实效果有明显影响

在相同土质、温度和压实机具情况下,密实度随深度递减,其表层50mm为最高。土层过厚便会造成底部没有达到较好的压实效果。不同压实工具的有效压实深度有所差异。根据压实机具类型、土质及土基压实的基本要求来确定路基分层压实的数值。一般情况下,夯实层厚度不宜超过0.20m,12～15t光面压路机不宜超过0.25m。在最佳含水情况下,压实厚度为0.40m或0.50m时很难达到比较好的压实效果,而压实厚度为0.25m的又较0.30m的效果提高并不显著,故从压实效果和经济效益上考虑选择0.30m比较合适。但是压实厚度又不能太小,一般不能低于0.10m,因为过小近似于无侧限状态,在压实时土体之间会产生相对位移,同样达不到好的压实效果。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。在实际操作中,有的施工人员不顾质量而加大厚度,这样就适得其反了。其实只要有合理的现场操作方法,较小的压实厚度不会对进度有太大的影响。

5 控制平整度也是提高压实效果的一个因素

填土厚度不均匀,局部厚度变化过大,而造成层面凹凸不平。当压路机滚筒经过时,凸出的地方承受压力较大土被压实。但同时又将滚筒支承起来,导致凹处承受压不够而没有达到好的压实效果。那么怎样才能达到较好的平整度呢?首要是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,这样它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。如果等到碾压多遍后再刮,即使刮平凸处,但由于小范围压实度差异大,压实度差处仍会下陷,达不到比较理想的平整度,同样不能达到好的压实效果。