高填方路基压实度控制对策研究

高填方路基压实度控制对策研究

发表时间：2019-06-14T11:29:21.120Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：付国民赵洋

[导读] 摘要：填土是工程施工中工程量大、投资多、影响工程质量的关键环节，但其重要性又往往被施工人员所忽略。

沈阳康通路桥工程有限公司辽宁沈阳 110031；沈阳城投环保产业有限公司辽宁沈阳 110031

摘要：填土是工程施工中工程量大、投资多、影响工程质量的关键环节，但其重要性又往往被施工人员所忽略。不注意总结经验和施工方法的路基施工，常导致路基沉陷、失稳或挡土墙滑移等诸多问题。同时，由于土源不同、性质有差异，很难从根本上找到一种具体通用的施工方法。由此研究土的压实机理，根据土的压实特性，特别是动荷载下的特性，寻求一种土方压实方法，对于提高工程质量、节约成本具有至关重要的意义。

关键词：填土路基深陷击实试验

1研究土方压实的意义

填土层不同于天然土层，土体经过挖掘、搬运，原状结构已经遭到破坏，含水量也已变化，在堆填时土团之间必然留下许多大孔隙，使未经压实的填土强度低、压缩性大而且不均匀，遇水易发生塌陷、崩解等。特别是道路路堤若填土不实，在车辆动荷载的反复作用下，会出现不均匀或过大的沉陷、坍落甚至失稳，从而恶化运营条件，增加维修工作量。为此，在路基工程中，必须对其按一定标准进行压实。

不同土的基本性质复杂多变，对外界因素作用反应也就各不相同。就土的压实而言，同一压实功对于不同状态土的压实效果可以完全不同，而为了达到同样的压实效果又可能会付出相当大的不合技术经济要求的代价。能否经济、合理、有效地进行土方压实，将直接影响工程进度、成本和质量。

2土的压实机理

压实机械对路基土的碾压实际上是改变其三相组成比例，使土颗粒重新排列，压实变密，增加单位体积内固体颗粒百分含量，减少孔隙率，短时间内得到新的结构强度。包括增强粗粒土之间的摩擦和咬合，以及增加细粒土之间的分子引力改善土的性质，最终使强度增加，稳定性提高。通过碾压使土体达到：

（1）连接的土粒重新排列靠近，密度增加，粘聚力增大。

（2）经压实使土粒外表水膜更薄增加内聚力，提高土体抗剪强度。

（3）通过压实将土体中连通孔隙的空气挤出，减小孔隙率，增大密度，提高土体的水稳定性，减少因冻胀引起的不均匀变形。

大量试验和实践表明，土基压实后，路基的弹性模量、塑性变形、渗透量、毛细水作用以及隔温性能均有明显改善。

3土压实效果的主要影响因素

影响压实效果的主要因素有内因和外因两个方面。内在因素是土的含水量和土的性质，外在因素是压实设备、压实时间与速度、土层厚度、压实时的自然条件和人为因素等。概括起来，土的压实度与压实功能、压实方法以及土的含水量有关。

土壤的颗粒大小和组成成份对压实度有较大的影响。土或类似土的材料是否易于压实取决于土的粒径、颗粒表面特性以及级配。粒径较大的中粒土比表面积小，颗粒之间的粘结力弱，易于在外力作用下产生位移而容易压实；粉土、粘土颗粒小，比表面积大，颗粒间薄膜水互相吸附作用较强，自由水排出困难，压实阻力大而难于压实。接近立方体、棱柱体的易于压实；薄片、长条多的难压实。颗粒表面有一定粗糙度的虽然阻抗力要大些，但在碾压过程中产生位移后能稳定在新的位置，而表面光滑接近圆形的颗粒，虽易于移动，但不易稳定，常难于压实。而土粒级配是否良好，决定了土体能否被压实到理想密度，级配良好的土，可以用较少的压实功压到要求的密实度，级配差或不含级配的土，尽管投入相当大的压实功，仍会留下很大的空隙。因此在填料选择时应优选用天然级配较好的中、粗粒土，砂性土，尽量避免使用粉土、粘土，光滑无棱又颗粒均匀等难于压实的材料。

3.1土质的影响

土质对压实效果的影响很大，一般规律是：土质不同，最大干密度和最佳含水量的数值也不一样，而且分散性越高的土，其最佳含水量值也越高，最大干密度值越低；砂性土压实效果优于粘性土，其机理在于土粒越细，表面积越大，土粒表面水膜所需的湿度也越大，加之粘土中亲水性胶体物质含量较高所致。

3.2含水量的影响

压实的作用是使土块变形和结构调整以致密实。目前，关于含水量对土体压实的理论较多，比较流行的解释是：在松散土含水量较少时，由于颗粒间引力（可能还包括了毛细管压力）使土保持着比较疏松的状态或凝聚结构，土中孔隙大都相互连通，水少而气多，在一定的外部压实功能下，虽然土空隙中气体易被挤出，密度可以增大，但由于水膜润滑作用不明显，以及外部功能还不足以克服土粒间引力，土粒相对移动很不显著，因此压实效果较差；含水量逐渐增大时，水膜变厚、土粒润滑、土块变软，引力减弱，施以外部压实则土粒移动而挤密，压实效果渐佳；在接近最佳含水量时，土中孔隙更少连通或不连通，孔隙中的水和气趋于封闭状态，压实时土内产生的孔隙水压力和孔隙气压力减低了击实功的作用，但这时最有利于土粒受击实时发生相对移动使土体密实，以致能压实到最大干密度，或者说，在最佳含水量时，土的密度达到了该压实功能下的极限值，干密度不再提高；当含水量继续增加，孔隙中出现了自由水，压实时孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，阻止了土粒的靠拢，所以压实效果反而下降[2-3]。

3.3压实功的影响

压实功指施工时压实机具的品种、质量、碾压次数或试验仪器落锤高度、作用时间等，其对压实效果的影响是除含水量以外的另一重要因素。

3.4其他因素的影响

（1）填方用土拌和的均匀程度对压实度的影响：由于土场中砂的分布以及土块大小不可能完全均匀一致，土质的均匀程度达不到试验取样的混合程度，在施工中也就不能保证填方土像试样那样土质均匀、含水量一致。因此，在碾压功能一定的条件下，压实效果也就不会一样。

（2）压实厚度对压实效果具有明显影响不同，压实机具有效压实深度不同。在相同压实条件下（土质、含水量与压实功能不变），土层不同深度的密度随深度递减，因此，填方土基压实时，每次摊铺合理的土层厚度是保证压实效果的重要因素之一。