楊永輝 唐 尋

在公路施工中,原來(lái)的地基土?xí)?jīng)過(guò)挖、運(yùn)、填之后變?yōu)樗缮顟B(tài),為了使路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,必須將路基碾壓密實(shí),而使集料顆粒重新排列,將小顆粒土填充于大顆粒間的空隙中,減小空隙,提高密實(shí)度,使內(nèi)摩阻力和粘聚力增強(qiáng),從而提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性。所以說(shuō)路基壓實(shí)的好壞是保證路面及整個(gè)公路質(zhì)量的基礎(chǔ),壓實(shí)質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)公路的使用效能。

1 壓實(shí)度的檢測(cè)方法

所謂壓實(shí)度,是指某種土經(jīng)過(guò)壓實(shí)后的干密度和其最大干密度之比,用K表示。而最大干密度是指用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的方法,在最佳含水量條件下得到的干密度。壓實(shí)度的檢測(cè)方法有四種,分別是灌砂法、環(huán)刀法、核子法、鉆芯法,而對(duì)于路基壓實(shí)度的檢測(cè)來(lái)說(shuō),主要運(yùn)用灌砂法和環(huán)刀法兩種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。

1.1 灌砂法

灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定基層或底基層,砂石路面及路基土的壓實(shí)層的密實(shí)和壓實(shí)度,但不適用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的壓實(shí)度檢測(cè)。灌砂法是利用均勻顆粒的砂置換試洞的體積的方法檢測(cè)壓實(shí)度的,它是最普通的方法,也是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定密度的主要方法。灌砂法的基本原理是利用粒徑0.30 mm～0.60 mm或0.25 mm～0.50 mm清潔干凈的均勻砂,從一定高度自由下落到試洞內(nèi),按其單位重不變的原理來(lái)測(cè)量試洞的容積,也就是用標(biāo)準(zhǔn)砂來(lái)置換試洞中的集料,并根據(jù)集料的含水量來(lái)推算出試樣的實(shí)測(cè)干密度,求得K值。

1.2 環(huán)刀法

環(huán)刀法主要適用于測(cè)定不含骨料的黏性土的壓實(shí)度,以及細(xì)粒土與無(wú)機(jī)結(jié)合料細(xì)粒土密度測(cè)試,但對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土,其齡期不宜超過(guò)2 d,并且宜適用于施工過(guò)程中的壓實(shí)度檢驗(yàn)。環(huán)刀法也是測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)密度的常用方法。環(huán)刀容積通常為200 cm3,高度通常約5 cm,用環(huán)刀法測(cè)得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度。因?yàn)槟雺和翆拥拿軐?shí)通常是從上到下逐步減小的,如果環(huán)刀在碾壓層的上部取樣進(jìn)行試驗(yàn),則測(cè)得的數(shù)值偏大,如果在碾壓層的底部取樣進(jìn)行試驗(yàn)則測(cè)得的數(shù)值偏小。對(duì)于整個(gè)碾壓層而言,測(cè)的應(yīng)該是平均壓實(shí)度,所以測(cè)定壓實(shí)度時(shí),應(yīng)當(dāng)在整個(gè)碾壓層的中部某一位置取樣,這樣才能盡可能的縮小誤差。

環(huán)刀法的基本方法是在設(shè)定檢測(cè)位置將環(huán)刀的刀口向下放在土體上。通過(guò)修土刀或鋼絲鋸,將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土樣,然后將環(huán)刀垂直加壓,至土樣伸出環(huán)刀上部為止;削去兩端余土,使之與環(huán)刀口面齊平,并用剩余土樣測(cè)定含水量。擦凈環(huán)刀外壁的土,稱量其質(zhì)量,計(jì)算出土樣的干密度,進(jìn)而獲得K值。

1.3 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果評(píng)定

路基、路面壓實(shí)度以1 km～3 km長(zhǎng)的路段為檢驗(yàn)評(píng)定單元,按要求的檢測(cè)頻率及方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度抽樣檢查,求算每一測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度Ki。壓實(shí)度評(píng)定要點(diǎn)是要控制平均壓實(shí)度的置信下限,保證總體水平;規(guī)定單點(diǎn)極值不得超出給定值;規(guī)定扣分界限以區(qū)分質(zhì)量的優(yōu)劣。計(jì)算檢驗(yàn)評(píng)定段的壓實(shí)度代表值 K=K-ta√n·S≥K0。當(dāng) K≥K0,且單點(diǎn)壓實(shí)度 Ki全部不小于規(guī)定值減2個(gè)百分點(diǎn)時(shí),評(píng)定路段的壓實(shí)度可得規(guī)定滿分;當(dāng)K≥K0,且單點(diǎn)壓實(shí)度全部不小于規(guī)定極值時(shí),對(duì)于測(cè)定值低于規(guī)定值減2個(gè)百分點(diǎn)的測(cè)點(diǎn),按其占總檢查點(diǎn)數(shù)的百分率計(jì)算扣分值;當(dāng)K＜K0或某一單點(diǎn)壓實(shí)度Ki小于規(guī)定值時(shí),應(yīng)評(píng)定為不合格,為0分。路堤施工段落短時(shí),分層壓實(shí)度要點(diǎn)點(diǎn)符合要求,且實(shí)際樣本數(shù)不少于6個(gè)。

2 影響路基壓實(shí)效果的因素

2.1 含水量對(duì)壓實(shí)度的影響

含水量是影響壓實(shí)效果的決定因素,土在不同的濕度下,用同樣壓實(shí)功能來(lái)擠壓,將獲得不同的密實(shí)度。實(shí)驗(yàn)表明,壓實(shí)開(kāi)始時(shí),原狀土相對(duì)濕度低,土顆粒之間的內(nèi)摩阻力大,所以壓實(shí)的干密度小;當(dāng)土的濕度增加時(shí),其密度增大,與此同時(shí),由于水的作用,內(nèi)摩阻力會(huì)減小,因而強(qiáng)度會(huì)下降,在同樣的壓實(shí)下可得到較大的干密度;當(dāng)土的濕度繼續(xù)增加,達(dá)到某一限度后,雖然摩擦阻力還在減小,但多余水分進(jìn)入土粒孔隙,反而促使土粒分離而不易得到良好的壓實(shí)效果,從而降低了土的干密度。所以,在最佳含水量范圍內(nèi),含水量增加時(shí),壓實(shí)效果會(huì)變好,當(dāng)含水量超出最佳含水量并且繼續(xù)增加時(shí),其干密度反而會(huì)逐漸減小,壓實(shí)效果會(huì)變差。

2.2 土的性質(zhì)及集料級(jí)配對(duì)壓實(shí)度的影響

不同性質(zhì)的土的壓實(shí)性能也不盡相同。非黏性土的壓實(shí)效果較好,因?yàn)榉丘ば酝磷罴押枯^小,最大干密度較大,那么在靜力作用下它的壓縮性就相對(duì)要小,而在動(dòng)力作用下很容易被壓實(shí)。黏質(zhì)土,粉質(zhì)土等分散性土的壓實(shí)效果較差,因?yàn)榉圪|(zhì)土是分散性較高的土,其最佳含水量也較高,而最大干密度就較低。

集料的級(jí)配對(duì)路基壓實(shí)度也有直接的影響。符合級(jí)配要求的碎石可用幾組顆粒組成不同的碎石或未篩分碎石與石屑摻配而成,使其充分密實(shí),達(dá)到壓實(shí)以及強(qiáng)度的要求。而如果只用一種粒徑的礫石,碎石時(shí),難于壓實(shí)并且密實(shí)性不好。所以,集料的級(jí)配對(duì)壓實(shí)度的影響也是非常重要的,應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,使各種粒徑的集料按一定比例進(jìn)行級(jí)配,達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)狀態(tài)。

2.3 壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)度的影響

壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)度的影響是除含水量以外的另一重要因素。壓實(shí)功能是由碾壓的次數(shù)和單位荷載所決定的。工程實(shí)踐中可增加壓實(shí)功能,以提高路基強(qiáng)度或降低最佳含水量。在施工現(xiàn)場(chǎng)用壓路機(jī)對(duì)路基碾壓時(shí),可以用增加壓路機(jī)質(zhì)量或者增加碾壓遍數(shù)來(lái)增大壓實(shí)功能。由壓實(shí)功能與壓實(shí)效果的關(guān)系曲線表明,土的最佳含濕量隨壓實(shí)功能的增加而減小,土的最大干密度隨壓實(shí)功能的增大而增大。在相同條件下,土的壓實(shí)功能越高,路基密實(shí)度就越高。因此,工程中經(jīng)常采用增加壓實(shí)功能來(lái)提高路基壓實(shí)度。但是增加壓實(shí)功能以提高路基壓實(shí)度的效果有一定的限度。

2.4 壓實(shí)機(jī)械對(duì)壓實(shí)度的影響

壓實(shí)機(jī)械對(duì)路基的壓實(shí)狀態(tài)有很大的影響,夯擊式機(jī)具的壓力傳布最深,振動(dòng)式次之,碾壓式最淺。在碾壓過(guò)程中如果選用輕型壓路機(jī)只能得到較小的密實(shí)度,而用重型的壓路機(jī)則可以得到較大的密實(shí)度,應(yīng)根據(jù)土質(zhì)的不同,選擇不同的壓實(shí)機(jī)械。碾壓式和夯擊式適用于黏性土,而振動(dòng)式適用于砂性土。

2.5 壓實(shí)方法對(duì)路基壓實(shí)度的影響

壓實(shí)方法的正確與否也影響著壓實(shí)質(zhì)量,壓實(shí)的速度影響碾壓輪對(duì)單位面積材料的壓實(shí)時(shí)間,碾壓速度增大時(shí),碾壓遍數(shù)也隨之要增加,并且速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致路面不平整。壓實(shí)遍數(shù)也和土的含水量有關(guān),可以以增加碾壓遍數(shù)的方法來(lái)降低最佳含水量,但壓實(shí)遍數(shù)也要進(jìn)行相應(yīng)控制。

碾壓前應(yīng)該對(duì)所填土層的松鋪厚度、平整度和含水量進(jìn)行檢查,符合要求后方可按實(shí)驗(yàn)確定的碾壓方法進(jìn)行碾壓。碾壓前,填土應(yīng)先整平,并自路中線向兩側(cè)作2%～4%橫坡。路基壓實(shí)時(shí),首先選定土層厚度和碾壓次數(shù)。壓實(shí)機(jī)械在碾壓時(shí)要先輕后重,碾壓速度宜先慢后快。通常壓路機(jī)進(jìn)行路基壓實(shí)作業(yè)時(shí),行駛速度在4 km/h以內(nèi)為宜。碾壓直線路段路基時(shí)應(yīng)由兩邊向中間碾壓,碾壓小半徑平曲線路基時(shí),由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行,超高路段等則宜先低后高。一般兩輪壓實(shí)機(jī)后輪應(yīng)重疊輪寬的1/3,三輪壓路機(jī)后輪應(yīng)重疊1/2輪寬,在橫向接頭處,振動(dòng)壓路機(jī)碾壓輪跡重疊0.4 m～0.5 m,縱向前后相鄰施工段宜搭接1.0 m～1.5 m,應(yīng)做到無(wú)漏壓、無(wú)死角,確保全面均勻壓實(shí)。對(duì)于壓不到的邊角應(yīng)輔以人為或小型機(jī)具夯實(shí),夯錘應(yīng)重疊40 cm～50 cm,壓實(shí)全過(guò)程中,經(jīng)常檢查含水量和密實(shí)度,以達(dá)到符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。壓路機(jī)碾壓時(shí)必須分層進(jìn)行碾壓,每層的鋪土厚度要均勻,填土的含水量也必須接近最佳含水量。為了達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度的碾壓遍數(shù),應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn),根據(jù)壓路機(jī)噸位,松鋪厚度等確定。

3 結(jié)語(yǔ)

路基的壓實(shí)對(duì)整個(gè)工程來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的,它是保證路基獲得強(qiáng)度和穩(wěn)定性的根本措施,是整個(gè)施工過(guò)程中的重要工序之一。在具體的施工中,應(yīng)將理論和實(shí)踐相結(jié)合,根據(jù)土質(zhì)的不同,按照規(guī)范做好試驗(yàn),考慮好每一個(gè)因素,確保工程的質(zhì)量。

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