土质对路基压实度的影响

土质对压实度的影响

摘要：在土工建筑物施工过程中，填筑土的均匀性和压实的均匀性是很容易被人们忽视的重要问题。本文从土的性质角度出发，分析土的颗粒组成，土的均匀性和土的含水率大小控制对填筑土压实效果的影响，以利指导施工。

关键词：压实度；最优含水率；填筑土。

在修筑道路、堤坝、机场、运动场、挡土墙及建筑物基础回填等工程建设中，常需对填筑土进行压实，使其孔隙度减少，密度增加，压缩性及渗透性降低，强度提高，以满足工程地质条件要求。填土在压实或夯实处理前须了解其填筑特性，这要有试验确定。通过室内击实试验获得工程设计所需要的填筑参数最大干密度及最优含水量。土工试验规程制定了详细的操作步骤。土基需要承受外力作用传递而来的荷载，对土基进行必要的碾压达到要求是保建筑物应有强度与稳定性的一项最经济有效的技术措施。

我们通常采用压实度指标来控制土基施工质量，即通过室内击实试验得出填筑土的最大干密度，并以它为标准来控制施工时填筑土的干密度。然而在实际施工中，由于土基填料变化频繁，施工单位的试验人员和工程监理人员不能及时的根据土样的变化进行取样试验，确定填料的最大干密度和最优含水率，最终造成所测定的土基的压实度不是该种土样的真实压实度，或是由于土质不均，含水率难以控制造成质量检测中压实度不够抑或超百的问题出现。本文从土的性质角度出发，分析土的颗粒组成、土的均匀性土的含水率大小的控制对土基填筑土压实效果的影响，以利指导施工。

1. 土基压实的机理和意义

土是三相体，土颗粒为骨架，颗粒之间的空隙被水分和气体所占据，天然土体经自然历史的沉积，虽已具备一定的压实密度，但与土基使用性能的要求仍然相差较大，尤其是经土基施工后，扰动了土体颗粒原有组合，孔隙增加，结构破化，致使土体的强度和稳定性降低，必须对其进行人工和机械的压实。压实的目的在于对土颗粒进行重新组合，彼此挤紧，水分以薄膜包围土颗粒，空气被挤压排除，孔隙减少，土的单位重量提高，形成密实体，压实的意义在于提高土的c、φ值，降低渗透性，减少了毛细水上升，有效地防止水分积聚和侵蚀而到导致土基软化或因冻胀引起的不均匀变形，从而保证土基在设计年限内具有足够的强度和稳定性。

2. 不同土质的压实特性

土是填筑路基的基本材料，不同类型的土，其压实特性不同，施工时，应采用相应的压实措施。《公路土工试验规程》（JTG E40-2007），将土根据土颗粒粒径大小划分为：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土。

巨粒土包括漂石和卵石，粒径大于60mm，含水率基本不影响压实效果，从填料平整难易和压实效果考虑，其最大粒径不宜超过压实层厚度的2/3。如果最大尺寸不超过压实厚度的1/3，就减少了填石材料被压碎的可能性，振动设备压实填石材料最经济最有效。

粗粒土包括砾石和砂，粒径范围是从60—0.075mm，若细粒径的土（粉土和黏土），含量为5%-10%，属于自流排水土。自流排水土颗粒较大，呈松散状态，水分易散失。大量的水分在压实过程中能够很容易挤压出来，压实工作在下雨和地面泥泞的情况也可以进行，自流排水土的压实对含水率不敏感，在完全干燥和含水饱和的情况下都可以达到最大干密度。当含水率介于干燥和饱和状态之间时，密实度稍低，自由排水土不受冷冻的影响。如果不属自由排水土，压实受含水率的影响，必须控制好最优含水率，才能获得最好的压实效果，砾石和砂相对于粉土和黏土容易压实，而且承载力高，虽然土在最优含水率下压实最有效，但是在干燥和半干燥地区，专门将土浇湿太浪费和不实际时，砾石和砂可在干燥状态下（含水率在

1%-2%之间）压实，效果也较好，干压适用于较厚的压实层，各种机型都可以用来压实砾石和砂，中型和重型振动压路机用以压实厚层填料，轻型振动压路机压实薄层填料。

细粒土包括粉土和黏土，粉土的粒径范围是0.075—0.002mm，粉土的压实依赖于含水率，要想得到理想的压实效果，就应把握好最优含水率，振动设备压实粉土最为有效，如果黏土的含量很低，压实厚度和砾石砂一样，如果黏粒含量大于5%，则应采用较大的机器，并降低压实厚度。但必须说明的是，粉土是修筑路基最差的材料，属有害的路基用土，它浸水易成稀泥，毛细作用强烈，上升速度快，上升高度大，在季节性冰冻区，水分积聚现象严重，引起路基冻胀，春融期间极易引起翻浆，如果必须用粉土填筑路基时，必须掺配其他材料，改变其性质，并加强排水以及采取设置隔离层等措施。

黏土的粒径小于0.002mm。含水率对压实有着极大的影响，在最优含水率或稍高于最优含水率时，压实最有效。黏土需要相对大的压实力（和粗粒土相比），振动凸块式压路机最适合黏土压实，压实厚度15cm—40cm，工作面大时，用高速冲击压路机压实黏土非常经济，厚度限制在15cm—20cm，含水率高于最优含水率的黏土，抗压强度小，可用光轮振动压路机或轮胎式压路机压实。如果黏土的含水率较高，就不可能压实成高密度的土。这种情况下可掺和少量石灰以疏干土质，这种石灰稳定土能有效的被压实，压实石灰稳定土也适宜用振动凸块式压路机。

胀缩性黏土和有机质土的干密度最小，对于筑路路基来说，是最不好的。施工时，应特别仔细的控制填土和压实。否则路堤可能产生很大沉陷，并将延续很长时间。泥炭、淤泥质土以及含有大量有机质的土，在一般情况下，不适宜做路堤填土。

3．填土均匀性和对压实度的影响

不同的土类含有不同粒径的土颗粒，砂粒成分多的土粒，强度构成以摩擦力为主，强度高，受水的影响，但施工时不易被压实。黏土成分多的土，强度形成以凝聚力为主。其强度随密实程度的不同变化较大，并随湿度的增加而降低。大量事实证明：各种土的击实曲线的性质基本相同，但是，液限高，黏粒含量高的土最优含水率大，最大干密度小。《公路土工试验规程》要求室内土工试验用土过38mm筛，当大于38mm的颗粒含量在3%--30%时用公式修正，并且对试验用土要求经过认真粉碎再进行碾压以保证土颗粒的均匀性，但实际施工时路基用土有着很大差别，经常由于沿线取土，地貌、地层等的变化造成土的来源不一，使土颗粒组成不均匀，特别是路堤底部填土中不可避免的存在较大尺寸的土块使得在一定的压实功能和含水率下，难以压实。

用压实度来控制路基施工的质量，压实度是指路基施工对填土压实后的最大干密度与该填土的最大干密度的比值，所以室内击实试验结果作为施工控制的标准。然而在实际施工过程中，由于路基填料变化频繁，施工单位的试验人员和工程监理人员不能及时的根据土样的变化取样试验。确定填料的最大干密度和最优含水率。最终造成所测定的路基的压实度不是该种土样的真实压实度，从而造成路基的强度和稳定性得不到保证。

4. 填土含水率的确定

在路基压实过程中，土的含水率对所能达到的密实度起着十分重要的作用。不同土类有不同的最优含水率和最大干密度，击实曲线告诉我们，当含水率偏离最优含水率，或超过有效压实规定值时将会出现路基压实度不够的情况。这是因为压实所用的功需要克服土颗粒间的内摩阻力和凝聚力，才能是土颗粒产生位移相互靠近，当土的含水率小时，土颗粒间的内摩阻力大，压实到一定程度后，不再能克服土的抗力，压实所得土的干密度小，当土的含水率逐渐增大时，水在土颗粒间起着润滑作用使土的内摩阻力减小，因此，同样的压实功作用下可得到较大的压实干密度。当土的含水率继续增大到超过某一限度时，虽然土的内摩阻力还在减少，但单位体积中的空气体积已经减少到最小限度，而水的体积却在不断增加，由于水是不可压缩的，因此在同样的压实功作用下，土的干密度反而逐渐减少。施工过程中必须控制