填土路基压实的施工及检测

填土路基压实的施工及检测
作者：宁斌
来源：《中国科技博览》2014年第09期
摘要：文章分析了路基填土压实的原因及影响压实度的主要因素，并提出了合理的建议和处理措施，以提高路基填土压实质量，保证公路工程施工整体质量。

关键词：填土路基；压实；检测
中图分类号：TU74
路基承受着本身的岩土自重和路面重力，以及由路面传递而来的行车荷载，是整个公路构造的重要组成部分。

路基工程的质量好坏直接关系到路面的整体质量和使用舒适性，它决定着整条路的使用寿命，而填土路基的压实施工是路基工程施工的重点。

《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）对各个深度的路基填土的压实度做出了非常明确的要求。

因此，确保路基的压实度达到要求，是确保路基质量的关键。

一.影响路基压实的因素
1. 含水量对压实的影响
由土的三相分析中可知，土中含水量的变化，较大程度上影响土的性质的改变，对所能达到的密实度起着非常重要的作用，随着含水量的增加，土所处的状态发生变化，即可由半固态→硬塑态→较塑态→液态的过程转变，不同状态的土对外力的抵抗能力是不同的，处在半固体状态的土，含水量小，可塑性很小，压实困难，遇水则强度急剧下降，作为路基填土硬塑状态的土基容易通过压实获得最佳密实度和较好的水稳定性；处于较塑状态的土，由于含水量偏高，土基难以压密，在碾压过程中可能会产生弹簧现象，变形较大。

当含水量达到最佳含水量时，可以达到最大干密度。

2.土质对压实的影响
就填筑路堤而言，最适宜的是砂砾土、砂土及砂性土，这些土容易压实，有足够的稳定性和水稳定性，最难压实的土是黏土，黏土的特点是液限大，最佳含水量比其他土类大，而最大干密度较小，但经压实的黏土仍具有良好的不透水性。

土粒愈细最佳含水量的绝对值愈高，最大密度的绝对值则较低。

砂砾土的颗粒较粗，呈松散状态，水分易散失。

因此，含水量对砂土没有多大实际意义。

3. 压实功能对压实的影响
所谓压实功能即压实土壤所消耗能力之大小。

根据试验表明，压实功能愈大，土的最大干密度也愈大，而土的最佳含水量愈小。

压实功能的调节主要靠机械重量和碾压次数的增减来实现。

当土的含水量不变时，对同一黏土来说，则压实功能愈大，所得的干密度也愈大。

所谓压实土壤的最佳含水量是在一定的压实功能下对某种土而言的，根据这一特性，在施工中如果土的含水量低于最佳含水量，加水又有困难时，可采用增加压实功能的办法来提高密实度。

而当压实功能增加到一定程度后，土的密度增加不显著，这说明功能达到一定限度后，采用增加压实功能的办法来提高土的密实度，其效果不大，亦不经济，此时应采取换土或其他措施，来达到提高密实度的要求。

4. 压实工具及压实层厚度
不同的压实机具，其压力传播的有效深度也不同，夯击式机具压力传播最深，振动式次之，碾压式最浅。

一种机具的压实的作用深度，在压实过程中不是固定不变的，土体松散，压力传播较深，当上部土层逐渐密实，强度相应提高后，其作用深度就逐渐减少，当压实机具的重量不大时，荷载作用时间越长，土的密实度越高，则密实度的增长速度随时间而减少；当压实机具很重时，尤其超过其一时间限度后，土的变形急剧增加，甚至达到破坏，所以当路基具有一定强度后，不应用振动大型压路机压实。

此外，碾压速度越高，压实效果越差。

因此施工时应按照这些特性，根据不同的土质选择机具，确定每层压实厚度、碾压遍数及行驶速度等。

二.压实施工的方法
1.严格控制压实层厚，保证压实效果的均匀。

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。

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。

2.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。

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。

3.不同性质的土应分别填筑压实，不得混填。

禁止直接使用液限大于50，塑性指数大于26的土，以及含水量超出规定的土。

4.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。

填土压实的含水量误差值控制在±1%～±1.5%之间，这样可减少压实功率。

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。

5.认真进行试验段施工，认真总结试验段各项指标。

路基施工的压实度标准与施工方法，理论上认为很简单，但在生产实践中，由于施工环境（温度、湿度）、施工企业管理、技术与经济实力等因素的影响，往往造成局部地方路基压实度达不到规范规定的要求，运营过程中，在车辆荷载作用下，沥青混凝土路面出现早期病害比较普遍，因而缩短了公路的使用寿命，降低了公路服务水平，也给公路维护与管理在经济上带来很大压力。

因此，对路基工程进行压实度质量检测，提供每层压实数据，对服务整个路基质量和工程质量都有很大的好处。

三.填土路基压实度的检测。

1.路基压实度检测选点及频率
选点是否得当，直接影响到压实度的检测结果，选点太少，位置不客观，没代表性，很难反映实际情况；选点太多，不但没必要，而且浪费时间，降低工作效率。

因此，正确的选点在工程施工中具有很强的实际指导意义。

一般在压实度检测中，试坑的位置应选择在每一设计车道内。

如设计为双向四车道那么应在所检路基的一个横断面上、在每一设计车道内选择一点作为试验点，并为试验点编号。

若在检测中发现有个别点压实度较低时，可根据该点编号查找出该点然后在该试坑旁边再选点进行检测。

若该两点压实度都合格，证明该点在初次检测时是由于试验人员的操作不当所为。

若两点压实度都不合格则证明该点压实度不合格。

所以进行压实度检测时选点应得当，检测频率也要满足规范要求。

这样检测结果才能较客观的反映工程质量的实际情况。

2.路基压实度的检测方法
灌砂法检测路基压实度是施工中最常用的试验方法之一，此方法比较简单，（标准方法，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测）基本原理是利用粒径0.30～
0.60mm或0.2～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。

2.1根据集料的最大粒径选用灌砂筒
（1）当试样的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用Φ100mm的小型灌砂筒测试；
（2）当试样的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度不超过
150mm，最大不超过200mm时，应用Φ150mm的大型灌砂筒测试；
（3）如集料的最大粒径达到40～60mm或超过60mm时，灌砂筒和现场试洞的直径以200mm为宜。

工地上普遍应用Φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm，其所测压实度仅为这150mm的压实度。

但是现场压实层厚度往往在200mm左右，而且一般压实度在压实表层都比较高，往下就难以保证，因此在山区现场含碎石较多的集料应采用Φ20omm的大灌砂筒检测为宜。

（4）试验前的标定。

砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响。

不同颗粒粒径组成的砂，其级配不同，密度也明显不同，故每次检测使用时量砂必须采用标准砂（0.30～0.60mm或
0.25～0.5mm），而且要保持砂洁净干燥。

由上述可见，储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等均在一定程度上影响量砂的密度。

量砂密度标定准确与否，也将影响路基压实度的检测精度。

所以，在进行路基压实度检测之前，标定工作不容忽视，必须引起足够的重视。

2.2现场检测。

（1）现场测试时，储砂筒中砂面高度和重量与室内标定时保持一致。

（2）基板使用：检测时，地表面应处理平整，若凹凸不平应使用基板，以减少试验误差，尽量使检测表面光滑平整。

现场测试完后，要检查罐砂筒底板、基板与地面之间是否有砂子漏出，如有要将其单独清出，称其质量，计算密度时应扣除这部分质量。

（3）量砂的使用：量砂应规则，使用进行回收的量砂，下次使用前必须过筛洗净、烘干，并放置足够的时间，使其与标定时洁净、干潮状况一致，以保证量砂密度。

换砂时应重新标定量砂密度，确保试验准确性。

（4）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的相对较少，导致测得的压实度值偏大。

（5）试坑的深度：按照《公路路基面现场测试规程》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，每压实层厚为20cm，所以，试坑深度也应该是20 cm。

由于现场操作时，其挖坑深度经常达不到要求。

压路机在碾压过程中其应力分布成倒三角形，所以就每一层压实而言，越向下的部位其压实度越小。

因而，坑的深度不够，将导致测得的压实度偏大。

试坑深度应尽量等于标定时深度，坑壁笔直，上下口直径相等，避免上大下小或上小下大。

建议试洞深度应以15cm为宜。

因为按此深度进行检测，比较符合实际情况，能较好地反映测定层的压实度，提高检测工作效率。

（6）灌砂的时间：正确的做法是观察边缘处标准砂不在流动后还需要等十几秒钟再停止灌砂，如果提前结束灌砂，势必导致灌入的标准砂质量偏少，从而导致测得的压实值偏大。

（7）含水量的选取：在选取含水量时，应将试坑内的土壤迅速均匀搅拌，然后再取含水量。

（8）根据现场测出的干密度与击实试验得出的最大干密度相比得出测点的压实度。

（9）根据检测出来的数据，对路基压实质量进行评价。

用以控制路基的压实质量。

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，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
《公路工程质量检验评定标准》（JGJ F80/1-2004）
《公路路基施工技术规范》（JGJ F10-2006）
《公路路基路面现场测试规程》（JGJ E60-2008）。