影响压实度的因素

影响公路施工压实度因素

1.1含水量对压实过程的影响

碾压需要克服土颗粒间的内摩阻力和粘结力,才能使土颗粒产生位移并相互靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度而增加的,土的含水量越小时,土颗粒间的内摩阻力越大,压实到一定程度后,某一压实功不能克服土颗粒间的抗力,压实所得的干密度小。当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,使土的内摩阻力减小,因此,同样的压实功可以得到较大的干密度。在这个过程中,单位土体积中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积逐渐增加,当土的含水量达到某一限度后,虽然内摩阻力还在减小,但单位土体中空气的体积已压缩到最小限度,而水的体积不断增加,由于水是不可压缩的,因此在同一压实功下,土的干密度反而逐渐减小,土只有在某一含水量下,才能压实到最大干密度,这个含水量称为最佳含水量。

1.2碾压厚度对压实的影响

压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下(土质、湿度与功能不变),由实测土层不同深度的密实度或压实度得知,密实度随深度呈递减,表层 5 cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求,路基分层压实的厚度有具体规定数值。通过大量的实践证明,碾压应有适当的厚度,碾压层过厚,非但下层的压实度达不到要求,而且碾压层上层的压实度也要受到不利的影响。同时,碾压的厚度随所用的压路机的类型而变。

1.3碾压遍数对压实的影响

压实功能对压实效果的影响,是除含水量外的另一重要因素。压实功能与压实效果曲线表明:同一种土的最佳含水量随功能的增大而减小,最大干容重则随功能的增大而提高;在相同含水量的条件下,功能越高,土基密实度越高。据此规律,工程实践中可以增加压实功能(吨位一定,增加碾压遍数),以提高路基强度或降低最佳含水量。但必须指出,用增加压实功能的办法提高土基强度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上,效果提高愈为缓慢。

1.4碾压速度对压实的影响

碾压速度影响碾压轮对单位面积内材料的压实时间。碾压速度低时,单位面积材料的碾压时间比速度高时要多,因而作用在被压材料上的能量也大。实际上,传递到被压材料层内的能量与碾压速度成反比。假定使碾压材料层达到规定密实度所需的压实能量不变,则碾压速度加倍时,碾压次数相应加倍,并且碾压速度过快容易导致路面不平整(形成小波浪)。因此,应针对具体碾压材料层和所用压路机,通过铺筑试验路段选择合适的碾压速度。

1.5压实机械对压实的影响

压实机械对一定含水量下的路基土和路面材料的压实状态有很大影响。使用轻型压路机只能得到较小的密实度,而使用重型压路机可以得到较大的密实度,振动压路机比相同重量的普通钢轮压路机的压实效果好得多。根据土质的不同,

选择不同的压路机。轻型和中型光面钢轮压路机可用作预压,普通的中型光面钢轮压路机更适宜于压实低粘性土和非粘性土,重型光面钢轮压路机可压实粘性大的土,振动式压路机适宜压实粘性小的土、砂砾土、砾石料、碎石混合料及各种结合料处治级配等。

1.6集料级配对压实的影响

集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证明,均匀颗粒和砂,单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中,使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时,所用的集料级配相同非常重要。在集料发生离析的情况下,添加所缺的料并进行适当的拌和是必要的。施工中,只有严格控制级配,才能确保达到规定的压实状态。

2路基压实度的控制措施

2.1因地制宜地选择回填材料

如果全部采用巨粒土,具有足够的强度但空隙率大,即密实度差。全部采用细粒土或特殊土,由于过细过粉并随不同气候的变化而变化,经压实,大部分出现弹簧现象。施工实践证明,采用粗粒土压实效果最好,尤其是含石率达到70%左右,但每条路取土场不一定都是粗粒土,这时可以考虑采用巨粒土渗配试验使用。总之,不论采用何土质,必须要做土的塑性指标,即液限大于50,塑性指数大于26的土不得直接作为路基填料,同时对已满足液限塑性后的土石最大粒径也是要严格控制的指标,《规范》规定填料最大粒径为15 cm,但施工实践表明可视压实厚度来控制,即最大粒径不能大于压实层厚的2/3也可以满足。对淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐植物质的土是禁止使用的。对于施工条件限制采用盐渍土、黄土、膨胀土作填料时,将严格遵照《公路路基施工技术规范》9.4节、9.6节及9.13节的规定施工。

2.2控制最佳含水量

最佳含水量的控制是保证路基压强度的关键。含水量是土的基本物理指标之一,它反映土的状态,其变化将使一系列力学性质随之而变。它又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等项指标的依据,是检测土工构筑物施工质量的重要指标。因此在路基填方过程中确定取土料场后,首先要确定最佳含水量。《规范》规定采用干土法(用风干土依次加水作击实试验)与湿土法两种方法确定最佳含水量。但施工实践表明,对高含水量的土两种方法求得的结果有很大差别,对于最大干密度,前者大,后者小;对于最佳含水量,前者小,后者大。因此,施工中对于天然高含水量的土,如按干土法作击实试验,则增大了对路基压实的要求,施工中实际上是达不到的,所以采用湿土法比较符合实际。所谓湿土法,就是采集5个以上高的含水量土样,每个质量3kg左右,按以往施工经验能进行碾压的最高含水量分别晾干至不同含水量,其中至少3个土样小于此最高含水量,至少两个土样大于此最高含水量,然后按常规法进行击实试验,确定最大干密度时的含水量就作为施工时的最佳含水量。

确定最佳含水量的目的是用来指导施工,为此在施工过程中,每层碾压前必

须做含水量试验,对高于最佳含水量的填土必须翻晒处理。对低于最佳含水量的土要作洒水处理,而加水困难时,可采用增加压实功的方法来提高路基的压实度。因为施工试验表明,同一种土的最佳含水量随压实功的增加而减小,而最佳密实度随压实功的增加而增大,但使用此方法时要注意,增加压实功时,压强不能超过土的强度极限,否则会立即引起土基塑性破坏。因此施工中,最好采用按标准击实试验确定的最佳含水量来控制。

2.3正确选择压实机具

压实机具是保证路基压实度的重点。实践表明,确定压实厚度后,选择合理的压实机具是保证路基压实度的前提。当填料运至现场后,用平地机或其它合适的机具将填料均匀地摊铺在预定的宽度上,表面力求平整,并有规定的路拱、横坡、同时摊铺碾压超宽部分,摊铺整型后,当填料的含水量等于或略大于最佳含水量时,立即用8 t两轮压路机或12 t～15 t振动压路机静压3～4遍,使粗细料稳定就位。在直线上,碾压从两侧开始,逐渐错轮向路中心进行;在有超高路段上,碾压从内侧开始,逐渐错轮向外侧进行。错轮时每次重叠1/3宽。每静压一遍后应进行找平。静压终结时,表面应平整,并且有要求的路拱与横坡,这时可采用12 t～15 t振动压路机振动碾压6～7遍后,每加压1遍要检测密实度,对已达到密实度的停止碾压,否则,压强超过土的强度极限会引起土基塑性破坏。施工实践表明,一般静压3遍,振动碾压6～7遍时压实效果最好。

2.4压实厚度的控制

《公路路基施工规范》中,要求必须分层夯压施工,但是对分层厚度,如何分层并没有明确规定。笔者认为:必须采用水平分层填筑法施工,依据横断面全宽进行水平分层逐渐向上填筑。对地面不平的,应由最低处分层填起,每填一层,经过压实并测定压实度是否达到要求后方能是否同意上层填筑。至于铺筑厚度的确定《规范》规定,分层的最大松铺厚一般宜在30 cm～50 cm间,按土质类别,压实机具的功能,碾压遍数等具体由试验确定。一般情况采用12 t～15 t压路机,这样不论碾压多少遍,松铺厚度绝对不宜超过30 cm,且碾压遍数在8～10遍才能保证达到压实要求。确定了最大松铺厚度以后,大家都认为松铺厚度越小,压实强度越高,实践证明并不完全是,压实厚度小整体性结合差,即层与层的结合差,尤其是在填筑至路床顶面最后一层过薄与路面结构层无法连接,因此,最小铺筑厚度也应严格控制,最好松铺厚度不低于12 cm,即压实厚度不低于8 cm,才能保证整个填方的整体强度。这样,对分层夯压提出更严格的要求,不能随意分层碾压,根据不同填方厚度,首先确定分层,既能保证每层不能超过最大松铺厚度,也不低于最小松铺厚度。施工表明,最好按松铺厚度30 cm进行铺筑,以确保压实层的匀质性。

总之,路基压实的意义是不言而喻的。在具体施工中,理论上的知识与施工中的具体指导应该相结合,同时,建设、监理、施工单位应牢固树立全员质量意识,根据每条路的不同土质、天然含水量与最佳含水量,在严格按《规范》要求施工的同时,必须搞好试验路段,试验路段成功并取得精确数据后,再进行填筑路堤的施工