谈如何控制路基压实

2014-11-09王奇

山西建筑 2014年30期

王奇

(1.陕西高速机械化工程有限公司，陕西西安 710038;2.陕西高速集团铜旬高速公路建设管理处，陕西咸阳 713800)

土是由土颗粒、水分及空气组成，颗粒充当骨架，颗粒间的孔隙被水分和空气所填充，它们保持各自的特性，并互相制约存在于一个整体之中，形成土的各种物理、力学性质。路基施工则是破坏了土体的天然平衡状态，导致土体结构松散并重组，土的物理、力学性质发生改变，土体强度随之降低。为确保路基土有足够的强度和稳定性，只有通过压实来提高其密实程度，但要想做好压实，就必须正确分析影响压实的因素，从而提出解决措施。

1 影响因素

1)含水量。压实原理就是依靠压实功克服土颗粒间的内摩擦力、粘结力，使土颗粒产生相对位移。土中含水量较小时内摩阻力大，压实到一定程度时某一压实功不能克服颗粒间的摩阻力，此时得到的干密度较小;含水量逐渐增加，水的润滑作用使摩阻力逐渐减小，同一压实功能得到较大干密度;当单位土体含水量继续增加到超过某一极限后(即最佳含水量ω0)，摩阻力虽仍在减小，但单位土体中的空气体积已减到最小，水的体积却不断增加，由于水是不可压缩的，因此在同等压实功作用下土的干密度反而逐渐减小，如图1所示，一定含水量之前γ随ω增大而提高，主要在于水的润滑作用使外力作用下的土颗粒容易产生相对位移，颗粒被挤紧形成新结构从而γ得到提高;但是当γ达到最大值后，ω继续增大导致颗粒间孔隙被水充满，外力无法直接作用于土粒上而是传给了其周围的水或被封闭的空气，纵然耗费再大的压实功，土粒原来的位置也不会发生改变，因而随着ω的增大γ却随之降低。由此可见，压实时如能控制土的含水量处于最佳值，不仅压实效果最好而且耗费的压实功也最经济。

2)土质、压实厚度。土质不同，γ与ω0数值也不一样，对不同土质的击实试验(如图2所示)结果说明:

a.土质不同，最佳含水量、最大密实度也不相同。b.液限较高、粘性较大的土其最佳含水量较大而最大密实度较小，主要是因为粘土颗粒细、比表面积大，并且粘土中含有亲水性较高的胶体物质，需要较多的水分包裹土粒才能形成水膜。由此得出，砂性土的压实效果较好，粘性土的压实效果较差，所以在路基填筑过程中要求尽量使用砂性土，尽量不要使用粘性土或粉性土，不得已的情况下确实需要使用时须采取一定的技术措施。

土体受压时，有效压实深度约等于压体直径的两倍或压体与土体接触表面最小横向尺寸的两倍，超出这个范围，作用在土体的压力急剧减小并逐渐趋于零，起不到任何压实作用，土的密实度将未发生变化，由此得出作用于土体的外力随深度增大而逐渐减小，当超过一定深度时土的密实度不会发生变化，所以应准确控制碾压厚度。

3)压实功。压实功由碾压或锤击的次数以及其单位压力所决定的，若在一定范围内增加压实功，可起到降低含水量提高密实度的效果。据此特征，工程实践中可采取增加压实功来提高路基强度或降低最佳含水量，但要明白，一味靠增加压实功的方法来提高路基强度有一定的限度，压实功增加到一定程度以上，强度提高变得极为缓慢，在经济效益和施工组织上不尽合理，甚至如果功能过大会破坏土基结构，压实效果适得其反。

图1 含水量与干密度关系示意图

图2 几种土质的压实曲线对照图

4)碾压机械、碾压速度及碾压方式。土的有效压实深度随碾压机械不同而不同:一般来说夯击式压力深度最大，震动式次之，碾压式最小，由此根据相关试验可确定不同碾压机械的最佳压实深度，但同时也要明白同一机械的压实深度在压实过程中并不是一成不变的，土松软时作用深度较大，随着压实度逐渐增大作用深度逐渐变小。不同土质使用不同类型的碾压机械压实效果也不相同:一般而言，砂性土使用振动式效果最好，夯击式次之，碾压式较差;粘性土则是使用碾压式和夯击式较好，振动式较差甚至无作用。不管使用哪种类型的压实机械进行碾压，传送至被压层的能量与速度成反比，所以不同碾压机械的最佳碾压速度不相同，因此要严格控制碾压速度处于最佳状态。

“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”是路基施工技术规范最基本的碾压方式，它不仅有利于提高压实度，还可提高平整度，但这种方式也不是万能的，遇到特殊情况时，碾压方式也要相应改变，如碾压碎石稳定土时，由于填料中含有一定的碎石，采用高频低幅、紧跟慢压不仅能得到较好的压实度而且平整度也好。

2 施工应用

在现场施工中，根据含水量和压实功能特性，要得到最大压实度，应该使压实土保持在最佳含水量，并采用适当压实功;如果土的含水量低于最佳含水量，可采取喷水措施提高土体含水量至最佳，如果现场加水有困难，也可通过提高压实功的途径来提高其密实度;如果土的含水量过大，仅靠增加压实功来提高压实度将会出现“弹簧现象”，压实效果差，应立刻停止压实，待路基风干含水量达到最佳或加入石灰降低含水量至最佳后方可进行压实，特别在非常干旱或潮湿地区，须特别注意最佳含水量这一点，必要时在实际施工中可适当降低对压实度的要求。

根据土质、土层厚度、压实机械对压实度的影响特性，通过铺筑路基试验段来选择确定合适的压实机械和压实厚度，一般情况下，夯实不宜超过20cm，12 t～15 t光面压路机，不宜超过25cm，振动压路机或夯击机，宜以50cm为限。

根据碾压速度、方式的影响特性，在施工现场针对不同的碾压材料和压实机械，可通过铺筑试验段选定合适的碾压速度、方式，并严格按照规范要求进行碾压，确保路基压实质量满足设计要求。