影响高速公路路基压实度的因素及控制措施

2012-04-10王劲松

城市建设理论研究 2012年6期

王劲松

摘要：在高速公路施工过程中，路基压实度的质量控制是至关重要的，也是造成高速公路建成后路面破坏的主要原因。本文通过大广高速公路的施工实践，对影响路基填筑压实度的多种因素进行了分析，并对路基填筑压实度的施工质量提出的控制措施。

关键词：高速公路路基填筑压实度质量控制措施

我国已建成的高速公路中一个比较突出的问题是路面破损严重，使用状况差，通行能力差，交通事故多。造成路面破损的原因很多，如：软土地基处理不当，路面结构层设计不合理，施工质量差等，但其中一条重要的原因就是路基施工中压实度达不到要求。所以，只有对路基结构层充分压实，才能保证路基强度、刚度及平整度，保证及延长路基、路面的使用寿命。在路基施工中，影响路基压实度的因素有填土的好坏、地基处理、含水率的控制、松铺厚度以及施工机械设备的配套情况等。

路基支承着整个道路结构，据分析，路表的弯沉值约有70%是由路基产生的，重型车辆对道路的有效作用深度可达到1米以上，因此，在交通迅速发展的今天，我们必须以新的眼光看待路基的作用，高等级公路承受繁重的行车荷载，必须保证道路有足够的强度，如果道路的综合强度只达到设计标准的0.9倍，其使用寿命可能减少10%-15%；达到0.7倍时，减少97%-75%。实践证明，保证路基强度和稳定性最有效、最经济的办法是将路基进行充分的压实。

道路工程路基填土经过挖掘搬运过程中，原状结构已被破坏，土体之间留下了许多孔隙，在荷载作用下，可能出现不均匀沉降造成过大沉陷或坍落甚至失稳滑动的现象，所以路基必须进行压实对于松土层构成的路堑表面，为改善其承力条件也应予以压实。土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的孔隙被水和气体所占据。采用机械对土施以压碾，使土颗粒重新排列，彼此挤紧，孔隙减小，形成新的密实体，增强粗粒土之间的摩擦和咬合，以及增加细粒土之间的分子引力，从而提高土的强度和稳定性。

1技术规范对压实度的规定

《公路路基设计规范》JTG D30-2004要求。该要求对各种公路路基的压实度做了具体标准和规定。

2影响道路工程路基压实效果的主要因素

影响道路工程路基压实效果的因素有含水量、土的种类、松铺厚度和压实功能。

2.1含水量对压实效果的影响

土中含水量对压实效果的影响比较显著，当含水量较小时，由于粒间引力使土保持着比较疏松的状态或凝聚结构，土中孔隙大都相互连通，水少而气多，在一定的外部压实功能作用下，虽然土体孔隙中气体易被排出，密度可以增大，但由于水膜润滑作用不明显，以及外部功能也不能克服粒间摩擦力，土粒相对移动不容易，因此压实效果比较差；含水量逐渐增大时，水膜变厚，引力缩小，水膜又起着润滑作用，外部压实功能比较容易使土粒移动，压实效果渐佳；土中含水量过大时，孔隙中出现了自由水，压实功能不可能使气体排出，压实功能部分被自由水所抵消．减小了有效压力，压实效果反而降低由击实试验所得的击实曲线图可以看出，曲线有一峰值，此处的干容重最大，即为最大干密度，与之相应的含水量则为最佳含水量这就得出一个结论：只有在最佳含水量的情况下压实效果最好。

2.2土类对压实效果的影响

土的分类方法很多，目的不同，方法各异，有地质分类，工程分类，等等每一种分类都反映土的某方面特征，如地质分类突出成因，着重反映土的生成过程，为确定其物理和化学性服务在工程实践中需要的是能表达土的重要工程特性的分类，而路基土的分类则要突出土的压实性和水稳性。

在路基填筑中，所用的土的好坏，对压实度影响较大，不良的土质，尽管松铺厚度适中，碾压符合要求，仍难达到压实度标准。

2.3压实功能对压实效果的影响

同一类土，其最佳含水量随压实功能的加大而减小，而最大干密度则随压实功能的加大而增大。当土偏干时，增加压实功能对提高干容重影响较大，土偏湿时则收效甚微。另外，当压实功能加大到一定程度后，最佳含水量的减小和最大干密度的提高是不明显的，也就是说单纯用增大压实功能来提高土的密实度未必合算，压实功能过大还会破坏土体结构，压实效果适得其反。

2.4土的松铺厚度

在路基施工中，填土的松铺厚度往往不被施工单位重视，过厚碾压现象普遍存在，由于超厚填土，虽土层上部的压实度检测仍然符合要求，但开挖后就会发现，土层下部仍然比较松散，这就为今后的路基的弯沉和稳定性埋下了隐患。

另外，路基填土过薄也不好，因为填土过薄，在碾压时就会出现龟裂等不良情况，同样也达不到压实度标准。在确定松铺厚度时要注意，在上土时，车辆对下层表面的破坏厚度，尤其是砂性土，在路基施工中这种情况普遍存在。

2.5构造物台背回填不合格或局部不合格

台背回填不合格是路面出现桥头“跳车”的重要原因，也是长期困扰工程技术人员的问题，由于台背的施工面小不适宜使用重型压实机械进行压实。轻型机械或人工夯实又达不到要求。在使用过程中，构造物沉降量较小，而台背路基沉降量大，致使路面出现裂纹以致破损。

3压实度的有效控制方法

3.1控制含水量

实践证明，土的含水量是影响压实度的决定因素。最佳含水量是通过对土的击实试验确定下来的。同一土场不同土层的土所做的击实试验得出的最大干密度是不相同的。填筑前和填筑中应严格按规范要求对填土进行击实试验。以确定填土的最大干密度，使之现场测定的压实度真实可信。施工时，如能将土的含水量控制在最佳含水量的2%左右，压实效果最为理想。如果含水量大，压实度必然小，路基稳定性降低。含水量小了可以采用人工或机械洒水，其补水量可按计算得到。对于含水量过大的土，一般采取晾晒的办法，使土的含水量控制在2%范围内。对于含水量过大的土，可适当加入石灰、粉煤灰或水泥进行改良，使之达到规范要求，这时其最大干密度也要重新做击实试验确定。

3.2保证填筑用土的质量

一切填方路段的用土必须严格进行试验。不适宜的土绝对不能使用，如淤泥、沼泽土、腐殖土、耕植土；稠度小于0.75的过湿土；CBR<5的土。一般来说，沙土最为适合填筑路基，粘土其次，粉土不宜用于路基填筑。

3.3压实功的控制

在压实功的控制上主要体现在碾压遍数上。在土过湿时，过多遍数的碾压不但不能提高路基填土的密实度，还会出现弹簧土、翻浆等现象，压实功过大不但不经济而去且还会破坏土体结构，压实效果适得其反。所以碾压遍数应由根据实验室得到的最大干密度和最有含水率，做试验段来确定压实遍数。

3.4松铺厚度及碾压过程的控制

路基填筑时的松铺厚度必须严格控制。填土的松铺厚度应不得大于30cm；如用羊角振动碾，填土的松铺厚度也不得大于40cm；如果填土过薄，也会出现脱皮开裂的现象，因此，填土时的松铺厚度也不应小于15cm。

碾压过程应采取先轻后重、先静后动、先外侧后中间的碾压方法。碾压速度应控制在2.5—3.5km/h。

3.5构造物台背回填的控制

做好构造物台背的回填需从以下几个方面进行控制。

首先，做好桥头的路基地基处理。对于一般地基使用加固土（石灰土等）的方法进行加固处理；对于软土采用砂桩或水泥搅拌桩等方法处理。通过地基处理提高承载力，减小工后沉降。

其次，选择合适的台背填料。在条件允许的情况下，尽可能选择透水性好、易压实、同结完成快、后期压缩变形小的砂性土，或使用改良土（石灰土、水泥土）等。

再次，应从松铺厚度上进行控制，每层的松铺厚度应不大于15cm，台背回填前应从基础顶面开始，在构造物左、中、右三处标注每层15cm的松铺厚度线。