胡緒斌 胡緒宏 伊旭春

（1、臺(tái)州市椒江交通建設(shè)工程有限公司，浙江 臺(tái)州 318000 2、臺(tái)州交通勘察設(shè)計(jì)院，浙江 臺(tái)州 318000）

路基填筑是公路路基工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。土基填筑工程的質(zhì)量控制在現(xiàn)代高等級(jí)公路建設(shè)中顯得尤為重要,把握好壓實(shí)度是控制土基填筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在高速公路建設(shè)中,如果土基施工中的壓實(shí)度控制不好,引起路基局部或整體沉降,勢(shì)必造成路面損壞直接影響行車(chē)安全,給國(guó)家建設(shè)造成經(jīng)濟(jì)損失。下面探討提高壓實(shí)度的一些方法

1 控制最佳含水量

在土基填筑過(guò)程中,土在最佳含水量下壓實(shí)是最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。對(duì)于過(guò)干的土,可以適當(dāng)灑水;對(duì)于過(guò)濕的土,可以翻曬或拌合吸水材料。如果簡(jiǎn)單的靠增加壓實(shí)遍數(shù)來(lái)提高壓實(shí)度是錯(cuò)誤的。土一般由固體顆粒、水、空氣三部分組成。土中固、液、氣三相組成的比例反映土的干濕、疏密程度等物理狀態(tài)。土的最佳含水量和最大干密度可通過(guò)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)求得(試驗(yàn)擊實(shí)錘重4.5kg,落距0.45m,每層錘擊27次)。當(dāng)含水量W<最佳含水量WOP時(shí),土的干密度隨含水量增大而增大,當(dāng)含水量W>WOP時(shí),土的干重度隨含水量增大而減少。因?yàn)橥恋暮枯^小時(shí)(即過(guò)干的土),土中固體顆粒,最大干密度與含水量關(guān)系曲線(xiàn)顆粒外圍的水化膜很薄,以結(jié)合水為主,粒間引力較大,在一定的外部壓實(shí)功能作用下,還不能有效地克服這種引力而使土粒相對(duì)移動(dòng),所以這時(shí)的壓實(shí)效果差;當(dāng)土的含水量增大時(shí),結(jié)合水逐漸增厚使得顆粒間引力減小,土粒在相同的壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)而緊密,壓實(shí)效果較好,土的干密度也隨著壓實(shí)功能的增大而增大。當(dāng)土的含水量增大到一定程度后,孔隙中出現(xiàn)自由水,這時(shí)結(jié)合水膜的擴(kuò)大作用并不顯著,引力作用極其微弱,而不可壓縮的水充填在孔隙中,阻止了土粒間的移動(dòng)作用,并隨含水量的增加而逐漸增大。在夯擊壓實(shí)的瞬間,孔隙中過(guò)多的水分不容易立即排出,阻止了土顆粒的靠攏,壓實(shí)效果反而下降。

土在最佳含水量條件下壓實(shí),其效果最佳,消耗的壓實(shí)功最經(jīng)濟(jì)。如在過(guò)濕狀態(tài)下壓實(shí)土,壓路機(jī)壓了多遍后,輪子兩側(cè)仍然會(huì)有很明顯甚至很深的臺(tái)階痕跡。此時(shí)土體已經(jīng)開(kāi)始塑性變形,土的承載力已經(jīng)達(dá)到該種含水量下的極限強(qiáng)度。此時(shí)再增加壓實(shí)遍數(shù)已經(jīng)無(wú)效且造成浪費(fèi),甚至破壞土體結(jié)構(gòu),出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”。當(dāng)土達(dá)到最佳含水量時(shí),其壓實(shí)后的強(qiáng)度是不會(huì)隨含水量的增減而變化的,它始終保持原來(lái)的強(qiáng)度。這個(gè)強(qiáng)度,比任何大于或小于最佳含水量情況時(shí)的承載力都大,這樣就保證了在任何最不利情況下能獲得最大的承載力,不致影響將來(lái)的路面。控制最佳含水量對(duì)路基施工是一個(gè)極為重要的方法,我們應(yīng)該掌握并在實(shí)際中運(yùn)用好。

2 不均勻土質(zhì)的壓實(shí)與壓實(shí)度檢測(cè)問(wèn)題

天然土的顆粒組成比較復(fù)雜,一般是由不同的粒徑組成。有些土是由已成土被搬運(yùn)后混雜沉積。曾遇到過(guò)粘土塊與粉土混雜沉積的土,試驗(yàn)室做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)時(shí),經(jīng)24h燜料后粘土硬塊與粉土仍不均勻,人工將粘土塊仔細(xì)搓碎,進(jìn)一步燜料,反復(fù)進(jìn)行此工作,直至將土拌勻?yàn)橹?。然后做?biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),得到ρdmax～W o,施工現(xiàn)場(chǎng)卻很難壓到93%的壓實(shí)度,即使在W o狀態(tài)下,用18t～21t壓道機(jī)反復(fù)碾壓,壓實(shí)度幾乎沒(méi)有提高。對(duì)這樣的不均勻土,現(xiàn)場(chǎng)是不可能將粘土塊搓碎、拌勻的,用光面壓路機(jī)碾壓粘土塊可以壓實(shí),而由于壓實(shí)粘土的支撐作用,粉土難以被壓實(shí),這種土理論上是可用的,而施工操作比較困難。天然砂礫是理想的路基填料,用光面碾存在著同樣的問(wèn)題,然而用振動(dòng)壓路機(jī)可以克服不均勻土中粗細(xì)相互支撐與摩阻的作用,可以取得較好的壓實(shí)效果。但壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)常遇到問(wèn)題,天然砂礫的沉積環(huán)境決定了砂礫組成粒徑的不均勻,有時(shí)一車(chē)砂少礫多,有時(shí)砂多礫少,做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)取樣比較困難,從料場(chǎng)或路基上取回有代表性的試樣,拌勻,經(jīng)四分法縮分后做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),以此ρdmax～W o作為壓實(shí)度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。如果壓實(shí)度測(cè)定遇到較大而且多的礫石,該點(diǎn)壓實(shí),如果測(cè)點(diǎn)填料以砂為主,則不易達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度,建議采用以下方法解決這一問(wèn)題:

a.以10mm篩將試樣過(guò)篩;

b.將篩余量與透篩量分別按 20∶80、40∶60、60∶40、80∶20 的比例配成混合料;

c.分別做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),得到對(duì)應(yīng)的ρdmax～W o;

d.分別繪出10mm篩的篩余量與ρdmax及W o的關(guān)系曲線(xiàn);

e.用灌砂法檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度時(shí)將挖出的樣品過(guò)10mm篩,得出篩余量,以此篩余量查上一條畫(huà)出的線(xiàn),得到該測(cè)點(diǎn)的ρdmax與W o,并計(jì)算該點(diǎn)的壓實(shí)度。此法雖多做了幾組擊實(shí),但施工檢測(cè)過(guò)程的取值較可靠,避免了由于壓實(shí)度過(guò)大或過(guò)小,無(wú)法判斷是否合格的情況。

3 增加壓實(shí)功能及合理選擇機(jī)具是一種有效途徑

增加壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果有明顯影響,其方法有增大壓實(shí)機(jī)具的重量、增加輾壓次數(shù)及作用時(shí)間等。對(duì)于同一種土質(zhì),隨著壓實(shí)功能不斷增大,土的最佳含水率WOP隨著壓實(shí)功能的不斷增加而減小,最大干密度γmax則隨功能的增大而提高;在相同的土質(zhì)和含水量情況下,壓實(shí)功能越大,密實(shí)度越高?，F(xiàn)代高速公路建設(shè)對(duì)壓實(shí)機(jī)具重量一般需要振動(dòng)達(dá)到24t以上,達(dá)不到要求重量的壓路機(jī)再增加壓實(shí)遍數(shù)也不會(huì)有好的壓實(shí)效果。增加壓實(shí)功能雖然有效,但也有一定限度。功能提高到一定限度以上,效果提高越為緩慢,在經(jīng)濟(jì)效益和施工組織上都不合理,而且可能破壞土體結(jié)構(gòu)。在壓實(shí)機(jī)具選擇上,對(duì)砂性土用振動(dòng)式較好,夯擊式次之,而輾壓式較差;對(duì)粘性土,則用輾壓式或夯擊式較理想,振動(dòng)式較差,甚至無(wú)效。

4 壓實(shí)厚度對(duì)壓實(shí)效果有明顯影響

在相同土質(zhì)、溫度和壓實(shí)機(jī)具情況下,密實(shí)度隨深度遞減,其表層50mm為最高。土層過(guò)厚便會(huì)造成底部沒(méi)有達(dá)到較好的壓實(shí)效果。不同壓實(shí)工具的有效壓實(shí)深度有所差異。根據(jù)壓實(shí)機(jī)具類(lèi)型、土質(zhì)及土基壓實(shí)的基本要求來(lái)確定路基分層壓實(shí)的數(shù)值。一般情況下,夯實(shí)層厚度不宜超過(guò)0.20m,12～15t光面壓路機(jī)不宜超過(guò)0.25m。在最佳含水情況下,壓實(shí)厚度為0.40m或0.50m時(shí)很難達(dá)到比較好的壓實(shí)效果,而壓實(shí)厚度為0.25m的又較0.30m的效果提高并不顯著,故從壓實(shí)效果和經(jīng)濟(jì)效益上考慮選擇0.30m比較合適。但是壓實(shí)厚度又不能太小,一般不能低于0.10m,因?yàn)檫^(guò)小近似于無(wú)側(cè)限狀態(tài),在壓實(shí)時(shí)土體之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移,同樣達(dá)不到好的壓實(shí)效果。每層填土的厚度與初始密度有關(guān),因此,填筑的松土究竟多厚比較適宜,須由有經(jīng)驗(yàn)的自卸車(chē)指揮人員來(lái)控制。在實(shí)際操作中,有的施工人員不顧質(zhì)量而加大厚度,這樣就適得其反了。其實(shí)只要有合理的現(xiàn)場(chǎng)操作方法,較小的壓實(shí)厚度不會(huì)對(duì)進(jìn)度有太大的影響。

5 控制平整度也是提高壓實(shí)效果的一個(gè)因素

填土厚度不均勻,局部厚度變化過(guò)大,而造成層面凹凸不平。當(dāng)壓路機(jī)滾筒經(jīng)過(guò)時(shí),凸出的地方承受壓力較大土被壓實(shí)。但同時(shí)又將滾筒支承起來(lái),導(dǎo)致凹處承受壓不夠而沒(méi)有達(dá)到好的壓實(shí)效果。那么怎樣才能達(dá)到較好的平整度呢?首要是應(yīng)該嚴(yán)格要求推土機(jī)的推平操作。即推土機(jī)前進(jìn)時(shí)推平,后退時(shí)落下鏟刀拖平,這樣它既能調(diào)節(jié)整體坡度及平整度,又能達(dá)到局部平整度要求。之后,壓路機(jī)每碾壓一遍,平地機(jī)緊跟著削平。這樣就可保證凹處與凸處相對(duì)壓實(shí)度差異很小,同等厚度能達(dá)到相同壓實(shí)度。如果等到碾壓多遍后再刮,即使刮平凸處,但由于小范圍壓實(shí)度差異大,壓實(shí)度差處仍會(huì)下陷,達(dá)不到比較理想的平整度,同樣不能達(dá)到好的壓實(shí)效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

控制土的最佳含水量、提高壓實(shí)功能、調(diào)整壓實(shí)厚度及平整度等均是提高土基壓實(shí)效果的有效方法?？刂坪渴顷P(guān)鍵所在,但有的是相互影響的,如壓實(shí)功能稍低可以減小壓實(shí)厚度來(lái)解決;而調(diào)整平整度能保證整個(gè)土層的壓實(shí)度均勻。

[1]方左英.路基工程[M].北京：人民交通出版社.

[2]鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社.

[3]李峻利，姚代祿.路基設(shè)計(jì)原理與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社.