影响路基压实度的因素及压实质量控制

丁家祥

摘要：路基施工会破坏自然土体的自然形状，使土质结构变得松懈，土颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度，必需予以压实，以提高其密实水平。压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，从而使土的单位质量提高，最终增加强度，到达构成密实全体的目的。压实度是检验路基稳定性的标准之一。

关键词：公路路基；压实度；质量控制

中图分类号：U416.1文献标识码：A 文章编号：1674―3024（2016）07―151―02

前言

在高等级公路施工中，路基的稳定性问题一直困绕着施工质量。路基稳定性的好坏将直接影响着行车的安全与舒适。影响路基稳定性的因素主要有自然因素和人为因素，自然因素的影响主要依靠合理的设计来减弱和克服，人为因素主要是从规范施工过程中来克服。所以说控制好路基的压实度是关键。如何达到施工压实标准，克服由于压实原因带来的路基不均匀沉降，是公路工程施工中急待解决的重要问题。

1 路基压实机理

不同的土质其化学成分和物理性质都可能存在着一定的差异对特殊路段加强检测，提高试验频率，遵循规范的要求，取得了很好效果，通常情况下对路基进行碾压时，产生的物理现象有：使大小块重新排列，和互相靠近。使单个土颗粒重新排列和互相靠近，使小颗粒进入大的颗粒中，多种路基结构层材料通常主要是由各种不同粒径的单位粒径组成的。在碾压过程中，主要发生的现象是大小块重新排列，互相靠近和小颗粒进入大颗粒的空隙中，产生这些不同物理现象的结果是增加单位体积内固体颗粒的数量，减少空隙率，这个过程称做压实。

运用环刀法、灌砂法居多，环刀法适应砂土，路基填筑中广泛运用此类方法，灌砂法适用于粒径较大的填土材料。但无论用何种方法，其理论依据都大同小异，都是以路基施工压实土的干密度（即检测的干密度成果）与试验室标准击实所得的最大干密度的比值来确定路基的压实程度的，以百分率表示。

压实度用K表示，它的理论计算公式为：

K = ρd÷ρdmax

K：——压实度（%）

ρd：——所检测路段压实土的干密度（g/cm3）

ρdmax：——标准击实所得的最大干密度（g/cm3）

从上式我们可以看出击实所得的最大干密度ρdmax的准确与否将直接影响路基检测压实度的试验结果，它能真实地反映路基压实程度。

2 影响压实度的因素

2.1含水量对压实的影响

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。

2.2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（土质、湿度与功能不变），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。通过大量的实践证明，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。

2.3 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。

2.4 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，遇到特殊情况，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。

2.5 碾压速度对压实的影响

在公路施工中，不管使用哪种形式或质量的压路机进行碾压，其碾压速度对路基土所能达到的密度有明显的影响。碾压速度低时，单位面积材料的碾压时间比速度高时要多，因而作用在被压材料上的能量也大。实际上，传递到被压材料层内的能量与碾压速度成反比。假定使碾压材料层达到规定密实度所需的压实能量不变，则碾压速度加倍时，碾压次数相应加倍，并且碾压速度过快容易导致路面不平整。因此，在施工现场应针对具体的碾压层的材料和所用的压路机，通过铺筑实验路段选择合适的碾压速度。另外，对于碾压层厚和难以压实的土时，应采用较小的碾压速度。

2.6 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。

2.7 集料级配对压实的影响

集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证明，均匀颗粒和砂，单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中，使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时所用的集料级配相同是很重要的。在集料发生离析的情况下，添加所缺的料并进行适当的拌和是必要的。施工中，只有严格控制级配，才能确保达到规定的压实状态。

2.8 地基或下承层强度对压实的影响

大量试验证明，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。试验证明，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。

3压实度检测控制分析

3.1试坑的影响

3.1.1试坑的深度

按照《公路路基路面现场测试规程》要求，试坑的深度应该等于测定层的厚度，但不得有下层材料混入。一般情况下，每层压实厚度为20cm，所以，试坑深度也应该为20cm。

3.1.2 试坑的形状

试坑的形状应该是空的圆柱体，但施工单位往往会将坑挖成锅底的形状，尤其是在接近试坑底部的位置。前面我们谈到就每一压实层而言，越向下的部位其压实度越小，所以，这样形状的试坑将导致较松散部位的土取出得相对较少，导致测得的压实度值偏大。 在此过程中还应注意，本试坑挖出材料当中是否存在大的石块和坚硬的材料，应挑拣出以免影响压实度，此时偏大。

3.2灌砂的时间，含水量的选取

正确的做法是观察边缘处标准砂不再流动后还需要等十几秒钟再停止灌砂。因为我们无法直接观察到中心部位砂子的流动情况，更因为砂子的流动是从中心开始而后才向边缘扩展的。

路基施工基本上都是在炎热的夏天进行，烈日使得新铺筑的路基表面含水量偏低。所以，在选取含水量时，应将试坑内取出的土壤迅速均匀搅拌，然后再取含水量。在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大而不易压实。当土具有适当含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。每种土壤都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的重度最大。施工中，土的含水量与最佳含水量之差可控制在-4%～+2%范围内。

4路基压实质量控制方法

4.1 路基填土的选择

在路基施工中，如果土质不良，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。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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

5 压实工作组织

压实工作组织应根据压实原理，以尽可能小的压实功能获得良好的压实效果为目的。压实工作必须很好的组织，并应注意以下要点：

（1）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；

（2）压实机具应先轻后重，以适应逐渐增长的土基强度；

（3）碾压速度应先慢后快，以免松土被机械推走；

（4）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（或夯击）须重叠15～20cm。压实时特别注意均匀，否则可能引起不均匀沉陷。

（5）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。

6 结束语

公路路基的压实并达到合理的密实度，是公路施工的重要工序，压实度检测的真实性能客观的反映出路基压实的情况，也是达到有关公路施工的国家标准，实现高等级公路使用寿命和服务质量的重要保证之一。充分压实可以发挥路基土的强度，减少路基在行车荷载作用下产生的永久变形，同时还可以增加路基土的不透水性和强度稳定性，增强道路的使用性能和延长道路的使用寿命。

参考文献：

[1]夏继荣.公路工程路基路面压实施工技术措施分析[J].科技创新导报，2012（14）.

[2]张明峰.公路工程路基路面施工技术探讨[J]，长江大学学报，2010（1）.

[3]胡庚钦，刘春海，赵修等.试论公路工程路基路面压实施工技术措施分析[J].科技致富向导，2013（18）.