公路路基壓實度的影響因素及保證壓實度的措施

1、路基壓實度影響因素及保證措施2013 年 4 月 15 日公路路基壓實度的影響因素及保證措施路基在施工過程中通過挖、運、填等工序，土料原始天然結(jié)構(gòu)被破壞，呈松散狀態(tài)，為使路基具有足夠的強度和穩(wěn)定性，必須進行人工壓實使其呈密實狀態(tài)。利用壓實機具對土基進行壓實時，使三相土體中土的團塊和土的顆粒重新排列，互相靠近、擠緊，使小顆粒土填充于大顆粒土的空隙中，使空氣逸出，從而使土的空隙減小，單位體積的重量提高，形成密實整體，內(nèi)摩擦力和粘聚力大大增加，是土基強度增加，穩(wěn)定性提高。在一般情況下，經(jīng)過壓實的土，土顆粒之間的摩擦力、分子引力都提高了，其塑性變形、滲透系數(shù)、毛細水作用及隔溫性能都有明顯改進。因此，對

2、于填方工程，土壓實是最重要的工作，填方的質(zhì)量也是由土的壓實程度來判斷的。在公路施工中，影響路基壓實度的因素有填土的好壞、地基處理、含水量控制、松鋪厚度以及施工機械設(shè)備的配套情況等。所以土基的壓實工作是路基施工過程中的一個重要工序，是保證路基強度和穩(wěn)定性的根本措施之一。現(xiàn)以本人從事多年公路工程施工過程中的施工經(jīng)驗為例，淺談路基壓實度的影響因素及保證壓實度的措施。一、影響路基施工壓實度因素1、施工季節(jié)的選擇氣候因素影響著路基施工的質(zhì)量，不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)本地氣候特點選擇合理的施工季節(jié)。例如遼寧省四季差別明顯，夏季本市地區(qū)多雨，路基填土含水量難以控制，也是造成路基壓實質(zhì)量好壞的重要因素。2、含水量對壓實

3、過程的影響、影響土方壓實的主要因素是含水量。當土中的含水量較小時，土的結(jié)構(gòu)在土粒間的吸力作用下保持著比較疏松的狀態(tài)，此時較大的孔隙互相連同。空隙中氣體比水份多，在此種情況下，進行壓實，空隙中的氣體排出而使土得到較小程度的壓實，但因水少而使土粒間的水膜潤滑作用不大，土粒位置變動小，所以壓實效果差而使土不能充分壓實。逐漸加入水分后，含水量逐漸增大，包圍土粒的水膜也隨之增厚，其潤滑作用也加大了，此時壓實，就能使土粒產(chǎn)生較大的互相位置的變動而濟緊，壓實度逐漸增加；然而水分增加到一定的程度，土中的含水量超過一定限度時，土顆粒間水份過多而出現(xiàn)了水膜以外的自由水，使土粒間相互距離增大，自由水抵消了一部分壓實

4、功能，壓實效果反而降低。所以在進行擊實試驗時，在相同的錘擊次數(shù)下，逐步將土樣的含水量增加，此時的效果是干容重也漸增加，當含水量增加到一定限度時，干容重卻反而逐漸減小，如將含水量和其對應(yīng)的干容重繪出曲線，可以看到曲線中的干容重有一最大值，而此時與其對應(yīng)的含水量，就是最有利于壓實的含水量，即稱之為最佳含水量而此時的干容重被稱為最大干容重，也可以認為土體獲得了最大的密度。、土的最佳含水量是由土的擊實試驗確定的。由擊實曲線可知，嚴格的控制最佳含水量是關(guān)鍵。但是，不同的土類其最佳含水量和最大干密度也是不同的。一般粉粒和粘粒含量多，土的塑性指數(shù)愈大，土的最佳含水量也愈大，同時其最大干密度愈小。因此，一般砂

5、性土的最佳含水量小于粘性土，而砂性土的最大干密度也大于粘性土。含水量的大小直接影響著土的壓實度，含水量越大，干密度越小。在施工中，將含水量控制在與最佳含水量相差正負2%的范圍內(nèi)，壓實效果比較理想。土的含水量過大，壓實度必然小，會造成路基穩(wěn)定性降低，有時甚至出現(xiàn)彈簧土。含水量過小，難于碾壓，壓實度也難以達到規(guī)范要求。對于偏濕土我們可以采取晾曬方法，使之接近最佳含水量再碾壓可取得很好的壓實效果，但對于過濕土，在考慮進度的條件下，也可摻入適量石灰處理。對于偏干土我們可以采取增加壓路機噸位或增加碾壓遍數(shù)的辦法來進行壓實，壓實機械增大噸位和增加碾壓遍數(shù)相當于增加了土的壓實功，盡量使土中的空氣排出，增加土

6、的顆粒成份，增大干密度。對于土很干的時候可考慮灑水碾壓來達到最好壓實效果。因此，土的最佳含水量和最大干容重是施工中進行壓實的兩個重要因素，在施工中掌握了最佳含水量，使土的含水量等于或接近最佳含水量，就使土方壓實效果最好，使被壓實的土能夠較快地接近最大干容重，也就是達到規(guī)范要求的壓實度，施工工作就有較高的經(jīng)濟效益。碾壓需要克服土顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力，才能使土顆粒產(chǎn)生位移并相互靠近。土的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力是隨著密實度而增加的，土的含水量越小時，土顆粒間的內(nèi)摩阻力越大，壓實到一定程度后，某一壓實功不能克服土顆粒間的抗力，壓實所得的干密度小。當含水量增加時，水在土顆粒間起潤滑作用，使土的內(nèi)摩阻力減小

7、，因此，同樣的壓實功可以得到較大的干密度。在這個過程中，單位土體積中空氣的體積逐漸減小，而固體體積和水的體積逐漸增加，當土的含水量達到某一限度后，雖然內(nèi)摩阻力還在減小，但單位土體中空氣的體積已壓縮到最小限度，而水的體積不斷增加，由于水是不可壓縮的，因此在同一壓實功下，土的干密度反而逐漸減小，土只有在某一含水量下，才能壓實到最大干密度，這個含水量稱為最佳含水量。3、 松鋪厚度為保證路基的強度和穩(wěn)定性，使路面有一個必要的穩(wěn)固土基，在填筑土質(zhì)路堤時，應(yīng)將填土分層壓實。在松散的黃土地區(qū)或其它松散土的挖方路段，也應(yīng)進行壓實。公路路基施工技術(shù)規(guī)范中明確要求必須根據(jù)道路的設(shè)計斷面分層填筑、分層壓實。采用機械

8、壓實時，分層的最大松鋪厚度，高速公路和一級公路不應(yīng)超過30cm。其他公路按土質(zhì)類別、壓實機具功能、碾壓遍數(shù)等，經(jīng)過試驗確定，但最大松鋪厚度不宜超過50cm。在路基施工中，填土的松鋪厚度往往不被施工單位重視，過厚碾壓的現(xiàn)象普通存在。由于超厚填土，造成雖然路基填土上層符合要求，但開挖后下層仍比較松散，這就為以后路基的穩(wěn)定埋下隱患。4、碾壓厚度對壓實的影響壓實厚度對壓實效果具有明顯影響。相同壓實條件下（土質(zhì)、濕度與功能不變），由實測土層不同深度的密實度或壓實度得知，密實度隨深度呈遞減，表層5cm最高。不同壓實工具的有效壓實深度有所差異，根據(jù)壓實工具類型、土質(zhì)及土基壓實的基本要求，路基分層壓實的厚度有

9、具體規(guī)定數(shù)值。通過大量的實踐證明，碾壓應(yīng)有適當?shù)暮穸龋雺簩舆^厚，非但下層的壓實度達不到要求，而且碾壓層上層的壓實度也要受到不利的影響。同時，碾壓的厚度隨所用的壓路機的類型而變。5、碾壓遍數(shù)對壓實的影響壓實功能對壓實效果的影響，是除含水量外的另一重要因素。壓實功能與壓實效果曲線表明：同一種土的最佳含水量隨功能的增大而減小，最大干容重則隨功能的增大而提高；在相同含水量的條件下，功能越高，土基密實度越高。據(jù)此規(guī)律，工程實踐中可以增加壓實功能（噸位一定，增加碾壓遍數(shù)），以提高路基強度或降低最佳含水量。但必須指出，用增加壓實功能的辦法提高土基強度的效果有一定限度，功能增加到一定限度以上，效果提高愈為緩

10、慢。6、碾壓速度對壓實的影響碾壓速度影響碾壓輪對單位面積內(nèi)材料的壓實時間。碾壓速度低時，單位面積材料的碾壓時間比速度高時要多，因而作用在被壓材料上的能量也大。實際上，傳遞到被壓材料層內(nèi)的能量與碾壓速度成反比。假定使碾壓材料層達到規(guī)定密實度所需的壓實能量不變，則碾壓速度加倍時，碾壓次數(shù)相應(yīng)加倍，并且碾壓速度過快容易導(dǎo)致路面不平整（形成小波浪）。因此，應(yīng)針對具體碾壓材料層和所用壓路機，通過鋪筑試驗路段選擇合適的碾壓速度。7、不同壓實機械對壓實的影響、壓實機械對一定含水量下的路基土和路面材料的壓實狀態(tài)有很大影響。使用輕型壓路機只能得到較小的密實度，而使用重型壓路機可以得到較大的密實度，振動壓路機比相

11、同重量的普通鋼輪壓路機的壓實效果好得多。根據(jù)土質(zhì)的不同，選擇不同的壓路機。輕型和中型光面鋼輪壓路機可用作預(yù)壓，普通的中型光面鋼輪壓路機更適宜于壓實低粘性土和非粘性土，重型光面鋼輪壓路機可壓實粘性大的土，振動式壓路機適宜壓實粘性小的土、砂礫土、礫石料、碎石混合料及各種結(jié)合料處治級配等。、依靠自重作用的靜壓光面鋼筒壓路機最為普通，廣泛應(yīng)用于一般填土路基的壓實。其作用是利用滾筒在 碾壓層表面來回滾動，在其壓力下使土發(fā)生一定程度的永久變形而達到壓實目的，但由于其單位線壓力較小，影響壓實層的深度較淺，所以一般予以壓整平階段使用。輕型的只適用于砂礫、砂性土、粉性土。重型的則也可用于輕、重亞粘土。、帶有羊足

12、或凸塊滾筒的壓路機，羊腳或凸塊每排錯開布置，在滾壓過程中，羊腳凸塊端部面積小，故壓強增大，使土體受到強大的壓力，壓入深度較大，并向土的四周傳遞了擠壓力，對土體產(chǎn)生揉搓作用；利用其梅花行錯開布置的特點，滾筒轉(zhuǎn)動時，全面積內(nèi)使土體依次受到上述壓力的作用，因此特別適用于細粒土、粘土的壓實。羊腳與光面滾筒比較，后者易使粘土土體形成硬殼而難以傳遞力到深層，故對粘土不適合用。羊足或凸塊滾筒在碾壓砂性或礫石類土時，由于其側(cè)壓力擠壓作用會使被壓土的結(jié)構(gòu)破壞，反而會產(chǎn)生翻松現(xiàn)象，故羊足或凸塊滾筒只適用于粘土、亞粘土類土。、震動壓路機除具重力作用于土層，其震動力以壓力沖擊波的形式向土內(nèi)傳遞，使土的固體顆粒間的摩阻

13、力減小，加大其在重力壓實作用下的位移，濟緊了空隙，故壓實效果比靜壓要好。特別是對巨粒土、砂礫土或土內(nèi)含有石塊的壓實效果最佳。一般認為振動碾對粘土類細粒土壓實效果較差，但實踐證明如羊足或凸塊式的震動壓路機，對粘土類也同樣有較好的壓實效果，特別是在最佳含水量范圍內(nèi)，用重型羊足震動碾能夠較快的使粘土被壓實。、輪胎式壓路機由于其充氣的輪胎與土體的接觸面積在壓實過程中是變化的，最初開始碾壓時，土的沉陷較大，輪胎與土接觸面積也大，經(jīng)過碾壓后，土體較密實后強度提高，沉陷量減小，而輪胎內(nèi)氣壓變化不大，對土的接觸面也減小，壓力也相對增大。因此，輪胎式壓路機較之剛性光面壓路機效果較好。此外，輪胎壓路機還可用于調(diào)節(jié)

14、胎內(nèi)氣壓大小的方法來增減對土的接觸壓力，故其適用于多類土壤，包括重粘土都有較好的效果。當輪胎壓路機又具備震動性能時，則對土兼有壓和揉的作用，使壓實遍數(shù)減小，就可達到要求的壓實度。總之，振動機械形式是多種多樣的，可以是平滾、羊足或凸塊滾與振動的結(jié)合，也可以是無振動僅靠重力靜壓的；也可是輪胎式振動或不振動的，加之按其質(zhì)量和激振力又可以分為輕型至重型的各類等級；在驅(qū)動上又可以分為托式或自行式的。所以，在施工中，應(yīng)采用哪種壓實機械最有效，還是要結(jié)合上述各種壓實機械的特點和性能，根據(jù)施工時土壤類別的實際情況及其物理力學性能，以及現(xiàn)場客觀的和自然環(huán)境以及建設(shè)的公路等級、壓實度要求等等，選用壓實機械必要時還

15、應(yīng)通過試驗段取得的實際數(shù)據(jù)和效果來決定使用的壓實機械，才能達到既保證質(zhì)量，又經(jīng)濟快速的效果。8、土質(zhì)與集料級配對壓實的影響、我國的地域遼闊、地形復(fù)雜，能用于土方路基填筑的自然建筑材料大體可分為：粘性土、亞粘性土、粉性土、砂性土、夾石土等，這些自然建筑原材料在性能及其本身的特點不同，施工單位和建設(shè)單位又是處于經(jīng)濟效益方面考慮的因素，大多數(shù)都是遵循就地取材的原則，來進行公路路基建設(shè)。在路基施工中，如果土質(zhì)不良，即使松鋪厚度適中，碾壓合乎規(guī)范，仍然很難達到壓實度標準。所以，一切路基填土都必須經(jīng)過試驗。在路基、路面基層材料等的施工中表明，粒料的級配對所能達到的密實度有明顯的影響。均勻顆粒的砂，單一尺寸

16、的礫石和碎石，都很難碾壓密實。只有在良好級配的條件下才能達到要求的密實度，也才能滿足強度和穩(wěn)定性的要求。、集料的級配對碾壓所能達到的密實度有明顯影響。實踐證明，均勻顆粒和砂，單一尺寸的礫石、碎石都難于碾壓密實。在級配集料基層或底基層施工中，使所用的集料的級配與室內(nèi)試驗確定標準干容重時，所用的集料級配相同非常重要。在集料發(fā)生離析的情況下，添加所缺的料并進行適當?shù)陌韬褪潜匾?。施工中，只有嚴格控制級配，才能確保達到規(guī)定的壓實狀態(tài)。二、路基施工中保證壓實度的控制措施1、因地制宜地選擇回填材料如果全部采用巨粒土，具有足夠的強度但空隙率大，即密實度差。全部采用細粒土或特殊土，由于過細過粉并隨不同氣候的變

17、化而變化，經(jīng)壓實，大部分出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象。施工實踐證明，采用粗粒土壓實效果最好，尤其是含石率達到70%左右，但每條路取土場不一定都是粗粒土，這時可以考慮采用巨粒土滲配試驗使用?？傊?，不論采用何土質(zhì)，必須要做土的塑性指標，即液限大于50，塑性指數(shù)大于26的土不得直接作為路基填料，同時對已滿足液限塑性后的土石最大粒徑也是要嚴格控制的指標，規(guī)范規(guī)定填料最大粒徑為15cm，但施工實踐表明可視壓實厚度來控制，即最大粒徑不能大于壓實層厚的2/3也可以滿足。對淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐植物質(zhì)的土是禁止使用的。對于施工條件限制采用鹽漬土、黃土、膨脹土作填料時，將嚴格遵照公路路基施

18、工技術(shù)規(guī)范2、控制最佳含水量、最佳含水量的控制是保證路基壓強度的關(guān)鍵。含水量是土的基本物理指標之一，它反映土的狀態(tài)，其變化將使一系列力學性質(zhì)隨之而變。它又是計算土的干密度、孔隙比、飽和度等項指標的依據(jù)，是檢測土工構(gòu)筑物施工質(zhì)量的重要指標。因此在路基填方過程中確定取土料場后，首先要確定最佳含水量。規(guī)范規(guī)定采用干土法（用風干土依次加水作擊實試驗）與濕土法兩種方法確定最佳含水量。但施工實踐表明，對高含水量的土兩種方法求得的結(jié)果有很大差別，對于最大干密度，前者大，后者??；對于最佳含水量，前者小，后者大。因此，施工中對于天然高含水量的土，如按干土法作擊實試驗，則增大了對路基壓實的要求，施工中實際上是達不

19、到的，所以采用濕土法比較符合實際。所謂濕土法，就是采集5個以上高的含水量土樣，每個質(zhì)量3kg左右，按以往施工經(jīng)驗?zāi)苓M行碾壓的最高含水量分別晾干至不同含水量，其中至少3個土樣小于此最高含水量，至少兩個土樣大于此最高含水量，然后按常規(guī)法進行擊實試驗，確定最大干密度時的含水量就作為施工時的最佳含水量。、確定最佳含水量的目的是用來指導(dǎo)施工，為此在施工過程中，每層碾壓前必須做含水量試驗，對高于最佳含水量的填土必須翻曬處理。對低于最佳含水量的土要作灑水處理，而加水困難時，可采用增加壓實功的方法來提高路基的壓實度。因為施工試驗表明，同一種土的最佳含水量隨壓實功的增加而減小，而最佳密實度隨壓實功的增加而增大，

20、但使用此方法時要注意，增加壓實功時，壓強不能超過土的強度極限，否則會立即引起土基塑性破壞。因此施工中，最好采用按標準擊實試驗確定的最佳含水量來控制。3、正確選擇壓實機具壓實機具是保證路基壓實度的重點。實踐表明，確定壓實厚度后，選擇合理的壓實機具是保證路基壓實度的前提。當填料運至現(xiàn)場后，用平地機或其它合適的機具將填料均勻地攤鋪在預(yù)定的寬度上，表面力求平整，并有規(guī)定的路拱、橫坡、同時攤鋪碾壓超寬部分，攤鋪整型后，當填料的含水量等于或略大于最佳含水量時，立即用8t兩輪壓路機或12t15t振動壓路機靜壓34遍，使粗細料穩(wěn)定就位。在直線上，碾壓從兩側(cè)開始，逐漸錯輪向路中心進行；在有超高路段上，碾壓從內(nèi)側(cè)

21、開始，逐漸錯輪向外側(cè)進行。錯輪時每次重疊1/3寬。每靜壓一遍后應(yīng)進行找平。靜壓終結(jié)時，表面應(yīng)平整，并且有要求的路拱與橫坡，這時可采用12t15t振動壓路機振動碾壓67遍后，每加壓1遍要檢測密實度，對已達到密實度的停止碾壓，否則，壓強超過土的強度極限會引起土基塑性破壞。施工實踐表明，一般靜壓3遍，振動碾壓67遍時壓實效果最好。4、壓實厚度的控制公路路基施工規(guī)范中，要求必須分層夯壓施工，但是對分層厚度，如何分層并沒有明確規(guī)定。我認為：必須采用水平分層填筑法施工，依據(jù)橫斷面全寬進行水平分層逐漸向上填筑。對地面不平的，應(yīng)由最低處分層填起，每填一層，經(jīng)過壓實并測定壓實度是否達到要求后方能是否同意上層填筑

22、。至于鋪筑厚度的確定規(guī)范規(guī)定，分層的最大松鋪厚一般宜在30cm50cm間，按土質(zhì)類別，壓實機具的功能，碾壓遍數(shù)等具體由試驗確定。一般情況采用12t15t壓路機，這樣不論碾壓多少遍，松鋪厚度絕對不宜超過30cm，且碾壓遍數(shù)在810遍才能保證達到壓實要求。確定了最大松鋪厚度以后，大家都認為松鋪厚度越小，壓實強度越高，實踐證明并不完全是，壓實厚度小整體性結(jié)合差，即層與層的結(jié)合差，尤其是在填筑至路床頂面最后一層過薄與路面結(jié)構(gòu)層無法連接，因此，最小鋪筑厚度也應(yīng)嚴格控制，最好松鋪厚度不低于12cm，即壓實厚度不低于8cm，才能保證整個填方的整體強度。這樣，對分層夯壓提出更嚴格的要求，不能隨意分層碾壓，根據(jù)

23、不同填方厚度，首先確定分層，既能保證每層不能超過最大松鋪厚度，也不低于最小松鋪厚度。施工表明，最好按松鋪厚度30cm進行鋪筑，以確保壓實層的勻質(zhì)性。5、碾壓過程的控制、壓實施工、壓實施工中正確選擇壓實機具并組織合理的操作，對土基壓實的技術(shù)經(jīng)濟效果影響很大。常用的壓實機具可分為靜力碾壓式、夯擊式和振動式三種類型。靜力碾壓式包括普通的二輪壓路機和三輪壓路機、輪胎壓路機等；夯擊式包括各種夯錘、夯板、夯機等；振動式為振動壓路機。實際施工時，應(yīng)按要求的壓實度根據(jù)試壓結(jié)果組織施工。、不同的壓實機具對不同土質(zhì)的壓實效果不同。正常條件下，對于砂性土以振動式機具效果最好，夯擊式次之，碾壓式較差；對于粘性土，則與

24、碾壓式和夯擊式較好。此外，壓實機具的單位壓力不應(yīng)超過土的極限強度，否則會引起土基破壞。利用機械化施工時，應(yīng)盡量利用土方機械在新填土層上往復(fù)行駛以壓實土基。、在組織壓實操作時，還應(yīng)注意以下各點：1）采用的壓實機具應(yīng)先輕后重，以便能適應(yīng)土體強度的增長。2）碾壓速度應(yīng)先慢后快，以免松土被機械推走。3）組織壓實機具合理的工作路線，直線段一般應(yīng)先兩側(cè)后中間，以便保持路拱，在彎道部分設(shè)有超高時，由底的一側(cè)開始逐漸向高的一側(cè)碾壓。相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的三分之一（或15-20cm），保證壓力均勻不得漏壓，對于壓不到的邊角，應(yīng)輔以人工或小型機具夯實。4）經(jīng)常注意檢查土的含水量和密實度，并視需要采取相應(yīng)調(diào)整措施，以達到符合規(guī)定壓實度的要求。、壓實