对公路路基施工压实技术的分析 路基压实施工试验目的主要有哪些

　　摘要公路压实是公路工程施工中重要一环,对公路的整体质量有非常重要的意义。为达到好的压实效果,可以提高路面强度,减少塑性形变、渗透系数、饱水量及可能产生的形变并增加稳定性,对进一步改善公路建设质量有着非常重要的意义。在公路工程路基压实的原理及其影响因素作简单分析,供同行们参考。
　　关键词公路工程;压实;效果
　　中图分类号TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0079-01
　　
　　1压实的物理过程
　　用某种机械或工具对路基材料进行压实时,在压实机具的短时荷载或振动荷载作用下将产生几种不同的物理过程。用有粘性的细粒土(不含或含有少量砾石颗粒的土)填筑路基时,土通常包括两部分,一部分是由单个土颗粒粘聚在一起形成大小土团或土块。另一部分是单个土颗粒在粘性大的土中,往往主要是大小不一的土块,单个土颗粒也是有大有小。因此,在通常情况下,对这种路基土进行碾压时产生的物理现象有:① 使大小土块重新排列和互相靠近;② 使单个土颗粒重新排列和互相靠近;③ 内部的土颗粒重新排列和互相靠近;④ 使小颗粒进入大颗粒孔隙中。产生这些不同的物理过程结果是增加单位体积内固体颗粒的数量,减少孔隙率,这个过程即为压实。对于粘性细粒土的压实,仅是从孔隙中将空气挤出去,而不是将水挤出去,碾压的越密实,单位体积内固体颗粒越多,空气越少,这些三相体的压实过程可以一直进行到几乎土中的全部空气被排挤出。
　　因此,某一含水量时土的理论最大密度就是土中空气等于零,土接近两相体。但实际上不可能通过压实完全消除土中的空气。在砂的碾压过程中,砂颗粒组成的均匀程度对所能达到的密实度起很大的作用。天然砂常常由不同粒径的砂粒组成,在压实过程中,细粒砂填入粗颗粒间的孔隙中,使砂的密实度增加。
　　2压实效果的因素分析
　　2.1含水量
　　影响压实效果的因素很多,但土和材料的含水量对其所能达到的密实度起着非常重大的作用,首先,压实功需克服土颗粒间的内磨阻力和粘结力,才能使土颗粒产生位移并互相靠近,而土的内磨阻力和粘结力是随密实度增加而增加的。
　　土的含水量小时,土颗粒间的内磨阻力大,而压实到一定程度后,某一压实功不再能克服土的抗力,压实所得的干容重就小。当土的含水量增加时,水在土颗粒间起着润滑作用,使土的内磨阻力减少,因此同样的压实功可以得到较大的干容重。但当土的含水量继续增加到超过某一限度后,虽然土的内磨阻力还在减小,但单位土体积中的空气已减到最少,而土的体积在不断增加,由于水是不可压缩的,因此在同样的压实功下,土的干容重反而逐渐减少。水和干容重的这种紧密关系就解释了击实曲线的驼峰形状。因此细粒土及砂砾土、级配碎石,无机稳定土等多种路面材料,都只有在一定的含水量下才能压实到最大干容重,土的最佳含水量越大,同时其最大干容重愈小,因此砂性土的最佳含水量小于粘性土,而最大干容重则大于粘性土。但此最佳含水量和最大干容重也不是一成不变的,在室内实验时,随击实功而变,在现场碾压时,它随压路机的重量和功能而变。各种不同土的最佳含水量和最大干容重也是不相同的,对同一种土或同一种级配集料而言,击实功能增加时,其最佳含水量减小,而最大干容重增大,因此在施工中,随着压路机重量的增加,土或路面材料的最佳含水量要降低,而最大干容重要增加,但若超过一定限度,即使继续增加压实功也不会明显降低最佳含水量及增加最大干容重,因而拥有等于或大于室内击实功的压实功的压路机械对达到预定压实效果很重要。
　　此外,在施工中还要尽可能保持土或路面材料的含水量接近最佳值,以便保证必需的或达到更高的压实度,但也要具体掌握,如对于级配碎石,含水量略大于最佳含水量是需要的,一方面可以补偿水分的蒸发,另一方面可以作为集料颗粒的润滑剂。如水泥稳定土碾压时的含水量一定要大于最佳含水量,以便补偿水泥的水化作用损失及减少延迟时间对所能达到压实度的影响。而对于其他材料由于现代压路机的重量、功率已相当大,所以施工含水量应小于最佳含水量,这样较易达到高的密实度。
　　2.2压实机械
　　压实机械对一定含水量下的路基和路面材料的压实状态有很大的影响。现代压路机械种类很多,其中光面压路机压实工作是由表层向下,因而压实厚度较小,可以碾压一定厚度的填土及路面结构层,使用它即可获得密实的结果,又可得到平整的表面,但对于无粘性的砂一般不适宜采用;轮胎压路机是利用充气轮胎及其悬挂装置的可变性,使轮胎与土层之间保持一定的接触面,被广泛应用于各种土方工程和路面结构层的压实;羊脚碾应用范围不大,最适宜压实粘性土,对非粘性土压实效果较差且表层松散,一般不建议使用。要达到好的压实效果,压实机械还要与压实厚度与压实遍数相对应,压实厚度大则下层达不到相应密实度,厚度偏小则浪费台班机械,且土层过薄碾压时易产生剪切破坏;同样压实遍数也要合理选用,实验表明,用同一压路机对同一种材料进行碾压时,最初的若干遍碾压对增高干容重影响很大,碾压遍数继续增加,干容重的增长率就逐渐减少,当遍数超过一定数值后,干容重就不再增加了。所以,在施工前要通过实验针对压路机械确定合理的压实厚度和压实遍数,以保证达到所要求的密实度。
　　2.3级配
　　对于集料的压实,集料的级配对碾压后所能达到的压实度有明显影响,实践表明,均匀颗粒的砂及单一尺寸的砂砾、碎石都难于碾压密实。对于用作路面结构层的集料,为提高强度和减少孔隙率,经常要求其具有良好的级配。在施工中应特别注意使现场级配的偏离值尽可能小,如有较大变化,对一定的压实功能来说集料的孔隙率就会变化,结果是虽然压实机械没有改变,但集料的密实度却发生了变化。因此在施工现场集料发生离析的情况下,添加所缺的粒料进行适当拌和是必要的。因此不难看出,级配的均匀性是控制集料压实度的关键,此外所用集料应达到强度指标,以免碾压过程中被压碎从而破坏集料本身的级配影响集料所能达到的密实度和强度。
　　2.4压实性能
　　不同类型的填料具有不同的压实性能,如砂砾土、亚砂土、砂土最适合填筑路堤;而粉土土质土和细亚砂土就稍差,如不作相应加固用其填筑的路基边坡就易被水冲刷,而当压实不足时又会因过分饱水而大大失去稳定性,且在冰冻地区易发生冻胀;亚粘土和重亚粘土的压实比较困难,但与以上粉土质土相比,它们仍是较有利的土,具有较高的粘性和不透水性;粘土是最难于压实的,在潮湿状态下,这种土不稳定,并容易发生剪切,但压实后的粘土具有良好的不透水性;胀缩性粘土和有机质土的干容重最小,对于填筑路堤来说这些土是最不好的,在施工中应仔细控制否则可能产生很大的、相当长时间的沉陷,但它和粘土相似,经压实后也具有良好的不透水性。
　　3结论
　　经过上面的分析,归纳影响压实效果的因素如下:
　　应选择适宜的土进行填筑;根据土质、材料的不同控制碾压含水量,使之易达到最佳碾压效果;通过实验确定压实深度及压实遍数;针对施工土质使用针对性压路机械;对于集料要严格控制级配及材料强度;确定的最大干密度标准要有针对性、代表性。如现场路基土或路面材料发生变化,就应做该种填料的击实试验以重新确定最佳含水量和最大干密度。如对某一试洞土的最大干容重有怀疑,可利用该洞土做击实实验,得到其含水量和干容重,并在击实曲线图上确定该点,由于各种土的击实曲线的规律和走向是一致的,因而可通过该点画一条与其上下击实曲线类似的击实曲线,并据此确定最大干容重。
　　参考文献
　　[1]李爱清,闫德超.影响路基压实效果的因素及压实方法[J].黑河科技,2003,03.
　　[2]吴萍.土方填筑施工中压实技术的应用[J].中国高新技术企业,2009,22.
　　[3]赵林,牛慧敏.高速公路路基填料压实浅析[J].山西建筑,1999,04.