浅谈公路路基压实质量控制

　　摘要：本文总结多年公路路基施工的实践经验，分析探讨了路基压实的原理及影响因素，提出了保证路基压实的控制措施。
　　关键词：公路路基压实；质量；控制
　　
　　在公路施工中，路基压实度质量的控制至关重要。压实度不达标是造成路面破损，使用状况差，通行能力差，交通事故多的主要原因。为保证路基路面具有足够的强度和稳定性，必须对筑路材料进行充分的压实，影响压实效果的因素很多，主要有土的含水量、土的颗粒组成，碾压层的厚度，碾压机械的类型和功能，碾压遍数以及地基的强度等。这些因素又与施工质量密切相关，所以路基施工质量的好坏直接影响到路面结构的安全性以及工程的经济性。
　　一、路基的压实
　　1、路基土的控制
　　路基一般是用自然土修筑的，在路基填筑之前应对自然土进行试验分析，确定其物理力学性质，测定其最佳含水量及最大干容重，以便指导路基施工及对路基填筑成品的检测，从有关试验结果分析：土质颗粒越细，其相应的回弹模量越低，而砂性土回弹模量比较高。这就是通常所说的砂性土是良好的筑路材料。施工选择取土场时，我们通过选择塑性指标较小的土来填筑路基。
　　当路基土的力学性质较差或路基施工受气候、水文等条件影响时，一般可采用如下方法对路基土进行稳定：
　　（1）石灰稳定路基土
　　此方法适用于土质较差或含水量比较高的土质，在换土不经济、工期要求比较紧的情况下，宜采用石灰改良土质，达到填筑路基的要求。
　　（2）掺加粒料
　　对高液限粘土或地下水位较高的路段，可采用掺加砂砾、碎石、炉渣等粒料的办法。
　　2、土基压实的原理
　　我们知道，土是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体，以土为骨架，水、气占据一定空洞充填孔隙，通常，对土进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近，使小颗粒充填大颗粒之间的孔隙，而部分水和空气将排出，产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加。由于土颗粒比重大于水、气而使单位体积的密度增大，减小孔隙率，称之为压实。工程上衡量路基路面的压实程度是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到最大干密度的比值百分数为压实度，提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大干密度，也增大了路基承载力，不易产生弹簧，所以，路基压实中，应尽量采取大吨位的压实机械，提高压实度。三凯九标内的填筑土多为强风化岩，裂隙发育强烈，中间多为沉积粘土，液限偏高，颗粒组成为大小不均匀的风化岩颗粒，中粒偏多，但易碾碎，通过对九标的土质进行分析，发现该种土质的液限为43%～48%之间，而塑限为30%左右，最佳含水量为12～18%之间，最大干密度在1.8～2.0之间，而土的容量在2.6左右，这表明土中砾石含量偏高，不易吸水而表明液塑限特征的液限在43～48%、塑限为30%左右的土最佳含水量最小应为20%以上，但实际最佳含水量在12～18%之间，原状土的天然含水量W>20%但由于试验室没有碾压设备，原状土中颗粒不易破碎，工地上用18吨以上压路机碾压，土中有了大量小于0.5mm的风化岩颗粒，不是单纯的粘土颗粒，故液限急剧下降，减小到WL为小于35%，WP为小于20，由于W>WP，也就是说天然含水量超过塑限，从而使粘土粒成塑性状态。实际中极易产生弹簧现象。假如填方下一层含水量偏高，由于上一层的压实作用使上下层之间产生毛细现象，从当前层显得含水量偏高，又造成压实不够，从而影响多层压实质量。针对这种情况，所以我们在实际工作中应注意观察土质的变化，严格控制含水量而随时采取措施。
　　3、影响压实的主要因素
　　（1）含水量。土中含水量对压实效果的影响比较显著。当含水量较小时，由于粒间引力使土保持着比较疏松的状态或凝聚结构，土中空隙大都互相连通，水少而气多，在一定的外部压实功能作用下，虽然土空隙中气体易被排出，密度可以增大，但由于水膜润滑作用不明显以及外部功能不足以克服粒间引力，土粒相对移动不容意，因此压实效果比较差；含水量逐渐增大时，水膜变厚，引力缩小，水膜起润滑作用，外部压实功能比较容易使土体相对移动,压实效果渐佳；土中含水量过大时，空隙中出现了自由水，压实功能不可能使气体排出，压实功能的一部分被自由水所抵消，减小了有效压力，压实效果反而降低。
　　然而，含水量较小时，土粒间引力较大，虽然干密度较小，但其强度可能比最佳含水量时还要高。可是此时因密实度较低，空隙多，一经饱水，其强度会急剧下降。这又得出一个结论：在最佳含水量情况下压实的土水稳性最好。
　　最佳含水量和最大干密度是两个十分重要的指标，对路基设计和施工很有用处。
　　（2）土类
　　在同一压实功能作用下，含粗粒越多土，其最大干密度越大，而最佳含水量越小。
　　（3）压实功能
　　同一类土，其最佳含水量随压实功能的加大而减小，而最大干密度则随压实功能的加大而增大。当土偏干时，增加压实功能能对提高干密度的影响较大，偏湿时则收效甚微。故对偏湿的土企图加大压实功能的办法来提高土的密实度是不经济的，若土的含水量过大，此时增大压实功能就会出现“弹簧”现象。另外，当压实功能加大到一定程度后，对最佳含水量的减少和最大干密度的提高都不明显了，这就是说单纯用增大压实功能来提高土的密度未必合算，压实功能过大还会破坏土体结构，效果适得其反。
　　（4）压实土的厚度
　　在相同土质和相同压实功能的条件下，压实效果随压实厚度的递增而减弱。试验证明，表层压实效果最佳，越到下面压实效果逐渐减小。因此，对不同压实机械和不同的土质压实时控制的层度不同。
　　二、路基压实的质量控制措施
　　1、填土厚度的控制
　　压实厚度对压实效果具有明显的影响，相同压实条件下，实测土层不同深度的压实度随着深度逐渐减少,如果填土厚度过大,压实机具影响范围外的土体密实度就达不到要求。目前我们最重的光轮压路机是18～21T，振动压路机为CA25型，通过试验路确定填土厚度不宜超过20cm（压实厚度）。施工时根据填土厚度、松铺系数，计算出单位面积的用土量，用灰线标出方格网，每一方格内铺筑固定的土方数，现场由专人指挥。每排土堆分布相互错开，以便推土机、平地机整平。碾压前应再次检查松铺厚度，符合要求后开始碾压。为了使每方格土方体积一致，每个断面实际用土量与计算量相吻合，在取土场用挖掘机装土时，操作手严格控制每车的斗数。并且路基土方运输车辆应尽量不要大小混用，避免产生差错。
　　2、含水量的控制
　　根据路基压实机理，土的最大干密度，随着含水量的变化而变化，含水量过小，土颗料间的摩阻力增大，在相同压实机具作用下，不易将相邻土颗挤紧，孔隙增大，达不到密实的目的。含水量过大，土颗粒间的孔隙被水分占据，而水一般又不为外力所压缩，在碾压过程中出现“弹簧”现象，同样达不到压实度要求。因此在施工过程中为了土壤在土基上能及时晾晒，把整个标段划分成若干个施工段，以便形成有效的流水作业面，当测定某段含水量达到或接近最佳含水量时，迅速进行整平、碾压，当然对压实度K≥90%、K≥93%的区域，含水量大于或小于最佳含水量一定数值仍能碾压达到要求，但是碾压的遍数要增加，而不是试验段所确定的遍数。
　　3、碾压程序的控制
　　压实机的选择，以及合理的操作，是影响路基压实效果的另一个综合因素。通过试验路，我们的一个工作段应配备D80推土机，平地机，带铧犁75KW推土机，旋耕机各一台，CA25型振动压路机一台，18～21T光轮压路机4台。在上述压实机具，碾压遍数已选定的条件下，压实操作必需遵循“先轻后重，先慢后快，先边后中，相邻两次的轮道重合轮宽的1/3”的原则，对振动压路机而言，先用低频，后用高频，因低频碾压时振幅大，有利于深层密实，高频碾压时振幅小，有利于浅层密实。在最佳含水量时，90区土质路基的碾压，振动压路机低频一遍，高频一遍，18～21T光轮压路机3遍，即可达到压实度要求，对93区，低频两遍，高频一遍，18～21T光轮压路机4～5遍，对95区，低频两遍，高频两遍，18～21T光轮压路机7～8遍，对于两个工作段搭接部分的碾压，前一段留5～8M不碾压，在下一段施工时一起碾压。
　　4、压实度的检测
　　路基的压实度反映了土体在碾压后达到的密实程度，能否达到规定的标准，直接影响到路基的强度和稳定性，由于本段路基填料均为土质，工地实际干密度的测定工作量相对较大，因此，在90区，93区采用灌沙和环刀法相结合，一般灌沙法取样占检测频率的1/3，环刀法占检测频率的2/3,对95区一律采用灌沙法检测,检测频率严格按规范要求进行的。工地试验室样品含水量测定时，对90区、93区主要采用酒精法，对95区一律采用烘干法。自检合格，经监理工程师抽检合格后，继续填筑下一层。
　　三、结语
　　由此可知，公路路基施工质量的好坏将直接影响到路面的稳定性和整条路线的使用品质。在施工中，我们要综合考虑土质、含水量、压实功能及压实时外界自然和人为等因素，采取适当的质量控制措施，以提高路基的压实质量。