提高路基压实效果的综合措施

2009 年第 1 期 （总第 142 期）
提高路基压实效果的综合措施
付亚伟 王硕太 崔云长
（空军工程大学工程学院 陕西西安 710038）
摘 要 通过对路基压实功与压实度的分析， 结合工程实际， 从控制最佳含水率、 增加压实功能 及合理选择机具、 控制压实厚度等方面， 提出了提高路基压实效果的综合措施。
3 结语 在路基施工中，首先应测定土的实际含水量等原
始参数，然后着重从控制最佳含水率、增加压实功能 及合理选择机具、控制压实厚度等方面制定出合理的 压实方案，提高路基压实效果，以达到公路工程的 “长寿命，低维护”的目的。
参考文献：
［1］ 方左英. 路基工程［M］. 北京：人民交通出版社，1993：23-25. ［2］ Lambe T W. The Engineering Behavior of Compacted Clay［J］. Journal
先天性欠缺多大和压实功积累多少才能达到理想 压实效果，进而避免路基破坏，现还没有一个定值。 在一些高速公路上，比如宣大、京沪等高速公路，路 基用一般压路机碾压合格后，再用蓝派冲击压路机追 压，使压实度达 100 %，压实功达 2 687 kJ/m3 以上， 消除了压实功不足，满足了规范要求，有效地减少了 因压实效果不佳而导致路基不稳定的发生机率。但蓝 派冲击压路机价格昂贵，使中小工程难以采用。
1994：13-15. ［5］ Braja M Das. Principles of Geotechnical Engineering ［M］. Pacific
Grove，CA：Brooks Cole/Thompson Learning，2002. ［6］ Cokca E， Erol O， Armangil F. Effects of compaction moisture con－
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Graw-Hill Publishing Company Limited，1978. ［4］ 陈仲颐，周景星，王洪瑾. 土力学 ［M］. 北京：清华大学出版社，
收稿日期：2007-12-17
付亚伟，男，硕士研究生。
干 重 度 / （kN·m-3） wop
2 提高压实效果的综合措施 2.1 控制最佳含水率
含水量对土的性质的影响研究已较多。Lambe 得 出［2］：在压实能和干密度相同时，最佳含水量干测压实 的土比湿测压实的土更趋于呈絮凝式结构，从而具有 较高强度、较低侧限压缩型和较高渗透性，这些结论 在国内外得到广泛的认可［3］～［6］。大量试验研究和工程 实践表明：土的含水量对所能达到的密实度起着很大 作用，只有在最佳含水状态下进行碾压才能得到土层 最大压实度，也是有效而经济的方法。施工中，填料 不会是最佳含水状态，常采取的措施是：过干的土， 适当洒水；过湿的土，采取翻晒或拌合吸水材料。简 单的增加压实遍数是不可取的。
24 t 以上，否则压路机再增加压实遍数也不会有好的 压实效果，如表 1，从 10 遍提高到 12 遍的压实效果 很不显著。压实机具选择上，砂性土用振动式较好， 夯击式次之，辗压式较差；粘性土则用辗压式或夯击 式较理想，振动式较差甚至无效。现在压路机吨位已 大大提高，振动碾、振荡压路机和冲击压路机等已付 诸应用，最新的宝马智能压路机已达 40 t，施工中应 根据路面要求选择适当吨位的压实机具。 2.4 控制压实厚度
op2 w op1 w
限，再增加压实遍数已经无效，甚至破坏土体结构， 出现“弹簧现象”；当土达到最佳含水率时，压实效 果最佳，消耗的压实功能最经济，始终保持原来的强 度。 2.2 增加压实功能
增加压实功能的方法有增大压实机具的重量、增 加辗压次数及作用时间等［1］。图 2 中，对于同一种土 质，随着压实功能不断增大，曲线的驼峰点不断向左 上方移动，说明 w OP 随压实功能的不断增加而减小， 最大干重度 γ max 则随功能的增大而提高；在相同的 土质和含水率情况下，压实功能越大，密实度越高。 试验表明［7］：增大击实功，路基土的最大干密度和 7 d 无侧限抗压强度均有显著提高，7 d 无侧限抗 压 强度最大增幅达 50 %左右，因而在施工中增加碾 压功，可以提高路基土的密实度，增强路基的承 载能力。
16.7
88.3
16.9
89.6
17.1
90.3
17.7
93.7
17.5
92.6
18.0
95.5
16.5
92.6
17.0
95.3
12 干重度 压实度 /（kN·m-）3 /%
17.0 89.9 17.7 93.9 18.1 95.7 17.1 95.8
干 重 度 /(kN·m-3) op4 ww
op3
室内测定土的最大干密度，当击实锤在击实筒内 做功达到 2 687.0 kJ/m3 时，规范规定土样为最大密实 状态，并以此为控制标准进行压实度检测。室内好 办，但在现场施工中，究竟多大吨位的压路机压多少 遍才能达到，至今没有具体测定方法，只能用压实后 的土基干密度与室内的标准干密度比较来间接表示 （压实度表示），再得出压实功达到的程度。比如压实 度为 95 %，压实功则为 2 687×95 %=2 553 kJ/m3。故 压实度满足规范时，压实功并没有满足要求，这说明 土基本身先天就存在能量的欠缺。这种欠缺，随土基 的薄厚形成积累，薄处 （挖方路段） 压实功积累较 少，欠缺相对就少，厚处 （高填） 压实功积累较多， 欠缺相对也多。
/%
/%
25.2
13.8
17.4
13.8
13.8
13.8
11.8
11.8
最大干重度 /17.8
6
干重度 压实度
/（kN·m-）3 /%
16.3
86.4
16.6
87.6
17.2
90.8
16.1
90.6
压实遍数
8
10
干重度 压实度 干重度 压实度
/（kN·m-）3 /% /（kN·m-）3 /%
19
4 18
3 2 1
17
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 含水率 w/%
1、2、3、4 的功能分别为 7.35kJ、11.02kJ、13.23kJ、19.55kJ； 底直径为 50 cm
图 2 压实功率与最大干重度及最佳含水率关系曲线图
2.3 合理选择机具 现代高速公路建设对压实机具重量要求振动达到
1 压实功与压实度对压实效果的影响 对压实功和压实度的评价一般采用室内击实法［1］，
这是一种半经验方法。我国 《公路土工试验规程》 （JTJ051-93） 规定：击实方法分干土法和湿土法，干 土法的最大干密度偏大，含水量偏小；湿土法的最大 干密度偏小，含水量偏大。施工中压路机碾压了经验 遍数，压实度仍达不到要求，原因就是方法不当，因 此，应根据现场情况合理选择。
tent on the shear strength of an unsaturated clay［J］. Geotechnical and Geological Enginbeering，2004 （22）. ［7］ 王鹏，郭成超，王海涛. 增大击实功的路基压实试验研究 ［J］. 公路交 通科技，2007 （2）：1-4.
付亚伟等：提高路基压实效果的综合措施
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压实效果很不理想。后采取翻晒、拌合生石灰等处理 措施，达到了较理想的效果，见表 1。
在过湿状态下，多遍碾压后，压轮两侧仍有明显 深痕。此时土体已开始塑性变形，土的承载力已达极
表 1 压实结果表
分类
天然土 翻晒 翻晒
拌合生石灰 10.8%
含水率 最佳含水率
当土达到最佳含水率时压实效果最佳消耗的压实功能最经济始终保持原来的强22增加压实功能增加压实功能的方法有增大压实机具的重量增加辗压次数及作用时间等中对于同一种土质随着压实功能不断增大曲线的驼峰点不断向左上方移动说明随压实功能的不断增加而减小最大干重度则随功能的增大而提高
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路基工程
某工程 K52+710～+880 填方区第二层取土的最佳 含水率和最大干重度，见图 1。
19
18
17
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 含水率 w/%
图 1 最大干重度与含水率关系曲线图
由图 1 可知，当含水率 w<最佳含水率 wOP 时，土 的干重度随含水率增大而增大，w>wOP 时，土的干重 度 随含水率增大而减少。当 w 较小时 （即过干 的 土），土中固体颗粒外围的水化膜很薄，粒间引力较 大，在一定的外部压实功能作用下，不能有效克服这 种引力而使土粒相对移动，故压实效果差；当 w 增 大时，结合水逐渐增厚使颗粒间引力减小，土粒在相 同的压实功能条件下易于移动而紧密，压实效果较 好，土的干重度也随压实功能的增大而增大。当土的 含水率增大到一定程度后，孔隙中出现自由水，不可 压缩的水充填在孔隙中，阻止了土粒间的移动作用， 在夯击压实的瞬间，孔隙中过多的水分不易立即排 出，阻止了土颗粒的靠拢，压实效果反而下降。以某 工 程 K52 +400 ～+880 土 基 填 筑 施 工 为 例 ， 取 土 场 K52+208～+400 为挖方区，天然含水率达 25 %以上，
在相同土质、温度和压实机具情况下，密实度随 深度递减，表层 50 mm 时为最高。碾压层过厚，底 部难以达到较好的压实效果。一般来说，压实层厚度 不宜超过 0.20 m，使用 12～15 t 光面压路机时不宜超 过 0.25 m；也不能低于 0.10 m，这时土体近似于无侧 限状态，土体间会产生相对位移，达不到好的压实效 果。某工程采用振动式压路机 （静重 20 t，振动可达 35 t，速度 1 m/s），结果见表 2。
关键词 路基 压实功 压实度 压实效果
0 前言 路基是保证公路路面强度与稳定性的基本条件，
承受着路面传来的荷载，因此一定要保证路基的压实 度和稳定性。压实度是控制路基强度和稳定性的关键 指标，高标准的压实是保证路基应有强度和稳定性的 一项积极有效的技术措施。在高速公路建设中，路基 施工中的压实度如果控制不好，会引起路基局部或整 体沉降，造成路面损坏，直接影响路面质量、行车安 全以及公路的使用寿命。因此，提高路基的压实效 果，对于提高路基工程的质量和公路的使用性能，发 展“长寿命，低维护”路面具有重要意义。
表 2 最佳含水率情况下压实度表
压实厚度/m
压实遍数
0.25
0.30
0.40
0.50
6
91.3
90.8
88.3
87.5
8
93.8
93.6
91.5
90.6
10
95.7
95.5
94.4
92.8
12
96.4
96.2
94.8
93.9
由表 2 可知，压实厚度为 0.40 m 或 0.50 m 时很 难有较好的压实效果，0.25 m 较 0.30 m 的效果提高 并不显著，故从压实效果和经济效益上考虑选择 0.3 m 比较合适。