土石混填路基现场填筑压实试验研究

刘志兴

(黑龙江省工程质量道桥检测中心有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080)

1 土石混填路基现场填筑试验

在道路实际施工的过程中，由于土石混合填料的构成成分较为复杂，在对路基进行填筑的过程中非常容易出现诸如泥沙含量大、路基沉降量不均匀的问题，对于以上存在的缺陷和不足，不仅仅容易影响工程施工进程，也影响项目施工的质量，发生地基沉降不均匀的问题。因此，在对填料进行控制的过程中，需要对路基的质量、施工标准等方面进行全面把控，对其进行相应的管理，以更好地提高路基施工质量和进度。

2 现场碾压试验研究

2.1 试验方案

本次试验过程使用的土石填料主要采取就近取材的方式，此公路修建过程施工使用的土料颜色以紫红色为主，无异常气味，取材的石料颗粒直径最大为80 mm，根据现场施工条件与项目设计要求，考虑到施工环境因素、时间因素，最终确定的试验设计方案如下：

在项目施工的过程中，采取了静力、高频振动力、低频振动力等三种碾压工艺对施工过程中的土石料的含水量、含石量、土壤厚度、土石粒径进行了处理，采取了多次碾压的方式，对项目施工中的碾压后路基填料的压实度、孔隙率、颗粒破碎率等参数变化进行研究。

2.2 试验机械参数

本试验采取了CLG6126型号的压路机，因为此次施工中主要采取了土石混合体为基础的路基路面，对于土壤的强度来说，此种机械的强度要远高于土质，使用这种施工机械，可以在压路机碾压的过程中将土石中一些颗粒较大的土石碾压碎，并且将这些中小型的石料填充进路面的孔隙之中，从而有效的提高对路面碾压的效率。

试验步骤:(1)要对路基进行施工之前，要采取颗粒筛分的方式，对土料中的干密度以及压实前的曲线进行测定。(2)在填充的过程中，选择合适的松铺厚度。在施工的过程中要对土料的体积进行测量，对拉土车的容量以及所需要车辆数量进行预先测定，用石灰画出具体的卸料所在位置。等到卸料完成之后，运用推土机将土料摊平，并且对卸料的位置进行标注。等到卸料任务完成之后，采取推土机将土料摊平，并且将路基边拉线的位置进行标高测量，测量出土料的松铺厚度能否满足具体的要求，减少其他无关变量的影响。(3)在填铺任务完成之后，要对试验场进行适量的洒水，确保路基的含水量得到有效的控制。(4)确定土料具体含水量之后，要根据试验要求对其进行碾压，在进行碾压的过程中要遵循先碾压路基边缘沿纵向逐轮碾压的方式，保证车轮痕迹间的重叠宽度要大于轮宽三分之一的宽度。(5)在施工的过程中对路基压实度、颗粒筛分试验、孔隙率试验。

3 试验结果分析

3.1 不同碾压方式对压实度的影响

在对填筑的结果进行分析后发现，采取相同的土石材料，采取在不同的碾压方式过程中，对土石的碾压次数以及压实度等规律进行测量。

如运用不同的碾压方法可以发现碾压的压实度会随着碾压次数的增加而变得逐渐平缓。在实验中发现全静压碾压工艺的变化幅度最小，此实验说明静压对路基的颗粒排列方式以及孔隙的大小影响效果最不明显。在实验中可以发现在高频率以及低频率碾压振动的过程中，碾压次数逐渐增加的过程中，压实度逐渐增加，而且两者的变化幅度相差不大，高频率碾压方式下的碾压压实度要明显大于低频率下的碾压方式，其中最大的压实度达到了101.02%。由图中又可看出当碾压遍数为2遍时，全静压碾压方式的路基压实度要大于另外两种碾压方式，达到了91.67%。这说明在碾压初期，静压作用可使松铺的路基填料变平整，粗细颗粒间可有效填充，其效果明显要好于振动碾压，而当碾压遍数增加时，施加振动力可使路基颗粒间的孔隙减小，甚至将大颗粒填料碾碎成小颗粒进行填充，从而使压实度进一步增加。

3.2 不同碾压方式对孔隙率的影响

当碾压遍数增加时，孔隙率逐渐减小。其中高频振动碾压在碾压遍数为4遍和10遍时出现了孔隙率增大的现象，前者增大是由于高频振动使土颗粒产生移动、翻滚等运动，短暂的施加高应力，土颗粒出现了孔隙增大的情况；后者增大是由于所选试验点具有与其他颗粒相比粒径更大的颗粒，使颗粒间接触补充分导致孔隙增大。低频振动碾压在碾压6遍之后出现了孔隙大幅度减小的现象，静压在碾压2～6遍时出现孔隙减小剧烈的现象，说明路基孔隙率对不同碾压方式的敏感度不一样。

3.3 颗粒破碎性分析

对土石混填路基进行碾压，其作用机理就是在外部压力荷载作用下将土石大颗粒碾压破坏，分裂分解成为更小的颗粒，即所谓的破碎现象，破碎现象发生后土石颗粒的粒径级配曲线随之发生较大变化。破碎现象的主要影响因素有填料的颗粒粒径与形状，外力作用大小、作用方式、路基孔隙比及含水率。颗粒破碎分析指标是通过压实度试验现场挖坑取出的土筛分获得的，选择Marsal所提出的破碎率定义Bg，其表达式为

Bg=∑|WKi-WKf|

式中：WKi-压实试验前所选取的某粒径组粗颗粒含量；WKf-压实试验后相同粒径组粗颗粒含量。

三种不同碾压方式作用下，随着碾压遍数的增大，颗粒破碎率均有所增大。具体表现为：对于高频振动碾压方式来说，碾压遍数为2～6遍时，路基压实度快速增加，颗粒破碎率也大幅度提高，，随着碾压遍数的提高，路基压实度变化平稳，颗粒破碎率略有增长但幅度较小甚至出现下降的趋势；对于低频振动碾压方式来说，呈现出单调变化的趋势，即碾压遍数的增大，颗粒破碎率增大，同时也可发现在碾压10遍时，颗粒破碎率出现了大幅度的增长，这说明相对于高频振动碾压，低频所提供的振动压力较小，如果要达到一个不错的压实度，需要增加路基的碾压遍数；对于静力碾压方式可以发现，随着碾压遍数的增大，压实度逐渐提高，但整体变化范围不大，最大压实度比振动碾压方式小，颗粒破碎率平稳增大，在碾压12遍时出现减小的趋势。

4 结 论

(1)随着碾压遍数的增大，路基压实度逐渐提高，低频振动碾压在碾压初期效果较好，高频振动碾压在碾压遍数较多时压实度较大；路基孔隙率有减小的趋势，但也会出现孔隙率增大的短暂现象。(2)随着碾压遍数的增多，三种方式下颗粒破碎率均呈逐渐增大的趋势。这说明施加在路基上的应力增大，颗粒破碎程度增加，当对路基碾压次数过多时，由于破碎颗粒填充孔隙，使颗粒间彼此接触充分，无多余空间使粗颗粒由于稳定性失衡而破碎，此时其压实最高。(3)颗粒破碎和孔隙减小是使压实度提高的主要因素。通过压路机对松散的土石填料施加外力，使其颗粒间的孔隙减小，同时外力的作用将粗颗粒破碎成细颗粒，填充于孔隙之中，使颗粒间彼此咬合，摩擦力增大，从而路基的压实度更大，工后变形就会减小，路基更加稳定，承载能力更高。