王博逸
壓實(shí)是為了提高道路路基的緊密性而進(jìn)行的一道工序。路基的承載能力和強(qiáng)度要依靠對(duì)被壓實(shí)材料的壓實(shí)來提供,道路的穩(wěn)定性也和路基的壓實(shí)息息相關(guān)。
路基的壓實(shí)是筑路的材料被壓實(shí)的過程。對(duì)筑路材料壓實(shí)后的干密度進(jìn)行測(cè)量,然后和標(biāo)準(zhǔn)最大干密度相比,得到一個(gè)比值,這個(gè)比值就是路基的壓實(shí)度。路基的壓實(shí)度是路基的整體性能的直接反映,也是對(duì)路基強(qiáng)度的直接體現(xiàn)。路基的壓實(shí)度和材料的密度成正比,也和路基的整體質(zhì)量成正比。路基的壓實(shí)度越高,筑路材料的密度就越大,路基的整體質(zhì)量就越好,反之,如果路基的壓實(shí)度過低,筑路材料則過于松散,路基的整體質(zhì)量則越差。
(1)只有地基的強(qiáng)度足夠,才能確保路基的第一層壓實(shí)度足夠,因此,地基的強(qiáng)度必須按照標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。路基地表的雜物有可能讓路基的壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),因此,在路基壓實(shí)之前,必須進(jìn)行地表的清理和碾壓步驟。要確保地基的條件符合壓實(shí)條件,才能開始對(duì)地基的壓實(shí)步驟。如果地基的強(qiáng)度達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn),地基則會(huì)彈性很大,就像彈簧一樣,出現(xiàn)這種情況,就必須更換地基的土體,確保地基的強(qiáng)度足夠,才能確保地基的強(qiáng)度足夠。
(2)地基是由土質(zhì)構(gòu)成的,而不同材質(zhì)的土質(zhì),有不同的壓實(shí)性能,也有不同的填筑效果,因此,必須選擇合適的土質(zhì)對(duì)地基進(jìn)行填筑,才能讓填筑后的土質(zhì)更容易被碾壓,而且壓實(shí)效果較好。砂性土、砂土、沙礫土等都屬于容易碾壓的土質(zhì),在選擇地基材質(zhì)時(shí),可以優(yōu)先考慮。
(3)壓實(shí)機(jī)械是對(duì)路基進(jìn)行壓制的機(jī)械,選擇壓實(shí)機(jī)械時(shí),要根據(jù)路基的實(shí)際壓實(shí)需要,還有路的特性,來選擇壓實(shí)機(jī)械。不同的壓實(shí)機(jī)械對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)產(chǎn)生的壓實(shí)度是不同的,重型機(jī)械的壓實(shí)密度要大于輕型壓實(shí)密度,但是在實(shí)際使用過程中,重型機(jī)械容易讓路基的壓實(shí)度過大,也容易讓路基承受過大的承載力,因此,要慎重選用[2]。
(4)壓實(shí)度和碾壓的厚度有一定關(guān)系。土層的深度越大,填土的密度越小,而且不同壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)生的壓實(shí)深度也是不同的,因此,要按照路基的鋪設(shè)要求和鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn),選擇不同的壓實(shí)機(jī)。
(5)碾壓的遍數(shù),是指對(duì)路基被壓實(shí)機(jī)械碾壓的次數(shù),路基被碾壓的次數(shù)越多,路基的密度就會(huì)越大,碾壓的遍數(shù)要根據(jù)施工要求來設(shè)定,但不意味著碾壓次數(shù)越多就是越高,因?yàn)槟雺罕閿?shù)過多的話,容易讓路基被過度碾壓,對(duì)路基造成傷害。
(6)碾壓的速度對(duì)壓實(shí)度有一定的影響,碾壓機(jī)械的速度越慢,碾壓的壓實(shí)度越高,如果碾壓的速度過于快,則會(huì)讓路基的壓實(shí)度變差。這是因?yàn)槟雺核俣仍铰?,碾壓機(jī)械在路基的表面上做的功就越大,這樣碾壓的路基就越平整。為了獲得合適的碾壓速度,可以在全路基碾壓之前,鋪筑一段試驗(yàn)路段,然后通過反復(fù)試驗(yàn),確定最適合的碾壓速度,再以這種速度,對(duì)全公路的路基進(jìn)行碾壓,可以獲得更好的碾壓效果。
(7)用于鋪筑路基的土質(zhì)的含水量,影響著路基的壓實(shí)質(zhì)量。土質(zhì)中一般都含有一定的水,這些水在路基被碾壓的過程中會(huì)被釋放,而土顆粒之間可以依靠這些水的存在,產(chǎn)生黏性,有了黏性的土質(zhì),可以更好地結(jié)合在一起,碾壓之后,會(huì)讓土的密度變大,也就可以獲得很好的壓實(shí)度,而土質(zhì)中的含水量過少的時(shí)候,會(huì)增加土之間的摩擦力,這時(shí)候土就不容易結(jié)合在一起,密度比較松散,在碾壓后獲得的壓實(shí)度也越小。路基土質(zhì)的含水量可以通過實(shí)驗(yàn)獲得,施工隊(duì)伍要根據(jù)路基的實(shí)際需要,選擇合適含水量的土質(zhì),才能讓路基的壓實(shí)度更好。
土體的密度是選擇填筑土體的重要因素,土質(zhì)的密度不是一成不變的,會(huì)根據(jù)著氣候的變化而產(chǎn)生變化,路基的彈簧現(xiàn)象,就是土質(zhì)塑性在不同氣候下的體現(xiàn)。因此,在路基填筑之前,必須對(duì)路基土質(zhì)的塑性進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),只有塑性符合使用要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),才能對(duì)填筑的土體進(jìn)行壓實(shí)步驟,否則有可能要更換合適塑性的土質(zhì)再進(jìn)行壓實(shí)步驟。
路基在施工之前,一定要先對(duì)路基的土質(zhì)進(jìn)行含水量測(cè)試和最大干密度測(cè)試,看土場(chǎng)土質(zhì)的含水量是否能夠符合壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),然后選擇合適含水量的土質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。土質(zhì)的含水量不是越大越好,有一定的適用范圍。過大的含水量會(huì)讓土質(zhì)的壓縮量過大,會(huì)影響土質(zhì)的強(qiáng)度,也不利于壓實(shí),而過小的含水量的土質(zhì)則會(huì)在壓實(shí)時(shí)產(chǎn)生非常大的摩擦力,也不利于土的壓實(shí)。只有適宜的含水量,才會(huì)讓路基的土質(zhì)在壓實(shí)時(shí),能夠產(chǎn)生一定的黏合效應(yīng),讓土質(zhì)能夠緊密地結(jié)合在一起,得到合適的壓實(shí)度。對(duì)于土質(zhì)含水量不合適的,可以進(jìn)行一定的預(yù)處理,對(duì)于干土,在路基壓實(shí)之前,可以采用灑水的方式,讓土質(zhì)的含水量上升,而對(duì)于濕度過大的土,可以摻入一定的石灰,或者也可以采用晾曬的方法,以降低土的含水量。
路基的壓實(shí)機(jī)械直接影響著路基壓實(shí)的效果,為了讓壓實(shí)的效果更好,一定要選擇合適的壓實(shí)機(jī)械。如果壓實(shí)機(jī)械的重量過輕,壓實(shí)機(jī)械產(chǎn)生的荷載作用時(shí)間也越長(zhǎng),在碾壓的過程中,會(huì)因?yàn)橥恋母擅芏炔粩嘣龈?,而讓路基的密度度不斷減少。如果壓實(shí)的機(jī)械重量過重,壓實(shí)的密度會(huì)隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷延長(zhǎng),而且壓實(shí)密度會(huì)急速上升,這種碾壓下,路基容易出現(xiàn)變形。而且壓實(shí)機(jī)械自身重量過重的話,還會(huì)破壞土質(zhì)的結(jié)垢,因此,要根據(jù)路基填土的實(shí)際情況和道路的鋪設(shè)要求選擇合適的壓實(shí)機(jī)械。在碾壓過程中,可以先采用輕型碾壓設(shè)備,然后再用重型碾壓設(shè)備,先碾壓路基的兩邊,再碾壓路基的中間,先慢速碾壓,再快速碾壓。隨著土層密度的不斷增加,可以逐步提高碾壓速度。在采用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械時(shí),可以先采用靜壓的方式讓土層的密度有一定程度的提升,然后再進(jìn)行振動(dòng)碾壓。而土層的厚度越大,產(chǎn)生的土壓實(shí)層的密度越少,而土層的厚度、遍數(shù)、壓實(shí)機(jī)械、土體種類的選擇要通過試驗(yàn)來確定。
在路基的壓實(shí)中,除了要注意以上的施工工藝之外,還要密切的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)工作,必須及時(shí)對(duì)壓實(shí)情況進(jìn)行掌握,并且實(shí)時(shí)作出調(diào)整,才能確定整條施工路段的路基壓實(shí)度符合要求。如果發(fā)現(xiàn)路基的壓實(shí)度不夠,則說明壓實(shí)不足,要及時(shí)作出參數(shù)調(diào)整,如果發(fā)現(xiàn)路基的壓實(shí)度比期待的壓實(shí)度要高出很多,說明該路段的路基土質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化,壓實(shí)過度了,也有及時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。而且在路基的壓實(shí)時(shí),要分層次進(jìn)行,在一層的壓實(shí)度檢測(cè)合格之后,才能進(jìn)行下一次的壓實(shí)步驟[3]。
缺點(diǎn)是需要攜帶較多的量砂,稱量次數(shù)較多,含水量測(cè)定時(shí)間長(zhǎng),測(cè)量速度慢,因人為原因有時(shí)易造成檢測(cè)偏差。(1)在檢測(cè)工作中人為加重了所采集到的材料的質(zhì)量或者減少了試坑里的砂量,使現(xiàn)場(chǎng)的干密度輕易接近理論的最大干密度,或者是采集點(diǎn)經(jīng)過多次碾壓,使得檢測(cè)結(jié)果明顯大于100%。(2)路基土料成分不均勻,使得檢測(cè)結(jié)果偏離。因?yàn)樗捎玫膿魧?shí)試樣是現(xiàn)場(chǎng)比較有代表性的土樣,進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)后得出的最大干密度和最佳含水量只是代表該種土類的性質(zhì),并不包括所有的土樣,這就出現(xiàn)了一定的偏離。(3)擊實(shí)試驗(yàn)本身存在的問題。擊實(shí)試驗(yàn)通過施加沖擊荷載對(duì)被壓料進(jìn)行壓實(shí),與現(xiàn)場(chǎng)靜力壓路機(jī)的作用過程雖不盡相同,但都是通過對(duì)材料產(chǎn)生剪應(yīng)力使之壓實(shí)的。在試驗(yàn)室用擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)壓實(shí),測(cè)量確定的最大干密度和最佳含水量不一定就是材料在現(xiàn)有壓實(shí)機(jī)械下所能達(dá)到的最大干密度和所需的最佳含水量。擊實(shí)力對(duì)土類的最佳含水量和最大干密度的影響是隨著擊實(shí)功而變化的。對(duì)于同一種混合料而言,擊實(shí)功增加時(shí),其最佳含水量減小,而最大干密度增大。隨著壓路機(jī)重量的增加,混合料的最佳含水量要降低,而最大干密度要增加。但這是有一定限度的,超過這個(gè)限度,即使繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)或使用很重的壓路機(jī)也不會(huì)明顯降低含水量和明顯增加最大干密度。另外,擊實(shí)試驗(yàn)中,一般試驗(yàn)人員只取一組材料擊實(shí)以決定最大干密度和最佳含水量,但是對(duì)于粗粒土,一個(gè)石塊的變化都能影響取值。因此,擊實(shí)試驗(yàn)本身的代表性值得商榷。
環(huán)刀法的優(yōu)點(diǎn)是儀器簡(jiǎn)單,攜帶方便,操作簡(jiǎn)便,樣品數(shù)量少;缺點(diǎn)是破壞結(jié)構(gòu)層,人為因素影響大,含水量測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)。用灌砂法或核子密度儀法測(cè)得的密度,一般都是整個(gè)碾壓層厚度的平均密度,而用環(huán)刀法測(cè)得的容重只是環(huán)刀內(nèi)土樣所在某一深度層中的平均密度,它不能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。由于碾壓后土的密實(shí)度是從上到下逐漸減少的,若環(huán)刀所取的是表層范圍的土樣,則所測(cè)密度值將偏大,若是取得底層范圍的土,則所測(cè)密度將偏小。
對(duì)于不同的公路建設(shè),有不同的壓實(shí)度指標(biāo),我國(guó)的路面使用狀況差,路面容易出現(xiàn)破損,大部分是因?yàn)槁坊膲簩?shí)度不達(dá)標(biāo)。施工者必須根據(jù)公路的建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行合理的壓實(shí),還要及時(shí)在壓實(shí)過程中進(jìn)行檢測(cè),以確保整體道路路段的壓實(shí)度。