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影響路基壓實(shí)度的因素剖析

2014-04-29 12:12:38劉常福
中華民居·學(xué)術(shù)版 2014年3期
關(guān)鍵詞:壓實(shí)度路基影響

劉常福

摘 要:本文從八個(gè)方面對(duì)路基壓實(shí)度的影響進(jìn)行了分析,并做出總結(jié),以方便在設(shè)計(jì)、設(shè)施中找出控制路基壓實(shí)度的可行辦法。

關(guān)鍵詞:路基;壓實(shí)度;影響

1 地基或下承層的強(qiáng)度對(duì)路基壓實(shí)度的影響

實(shí)踐證明,在填筑路基時(shí),如果地基沒有足夠的強(qiáng)度,路基的第一層是難于達(dá)到較高的壓實(shí)度的。如地基本身比較濕軟,未經(jīng)處理,直接在上填筑路基,往往會(huì)發(fā)生困難。在填筑第一層甚至第二層時(shí),層層都難以壓實(shí)。如果用重型機(jī)械碾壓則容易出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象。在這種情況下,應(yīng)該先采取措施處理地基,或先在地基上用砂、砂礫、砂礫土或其它類似的材料填筑一至二層,進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺汉笤龠M(jìn)行填土。

2 填土的壓實(shí)性能對(duì)壓實(shí)度的影響

土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果的影響也很大,對(duì)不同土質(zhì)的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明:①不同的土類,有不同的最佳含水量及最大密實(shí)度;②分散性較高(液限較高,粘性較大)的土其最佳含水量的絕對(duì)值較高,而最大密實(shí)度的絕對(duì)值較低。這是由于粘土顆粒細(xì),比表面積大,需要較多的水份包裹土粒以形成水膜,另外還由于粘土中含有親水性較高的膠體物質(zhì)所致。砂性土的壓實(shí)效果較好,粘性土的壓實(shí)效果較差。所以,在路基工程中,特別強(qiáng)調(diào)要用砂性土填路堤,而不能用粘性土或粉性土填路堤。

3 含水量對(duì)壓實(shí)度的影響

在壓實(shí)過程中,土或材料的含水量對(duì)所能達(dá)到的壓實(shí)度起著非常大的作用。錘擊或碾壓的功需要克服顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力,才能使土顆粒產(chǎn)生位移并互相靠近。土的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力是隨壓實(shí)度而增加的。土的含水量小時(shí),土顆粒間的內(nèi)摩阻力大,壓實(shí)到一定程度后,某一壓實(shí)功不再能克服土的抗力,壓實(shí)所得的干密度小。當(dāng)土的含水量逐漸增加時(shí),水在土顆粒間起著潤滑作用,使土的內(nèi)摩阻力減小,因此同樣的壓實(shí)功可以得到較大的干密度。在這個(gè)過程中,單位體積土體中空氣的體積逐漸減小,而固體體積和水的體積則逐漸增加。當(dāng)土的含水量繼續(xù)增加到超過某一限度后,雖然土的內(nèi)摩阻力還在減小,但單位體積土體中的空氣體積已減到最小限度,而水的體積卻在不斷增加。由于水是不可壓縮的,因此在同樣的壓實(shí)功下,土的干密度反而逐漸減小。土的干密度與含水量的這樣一種緊密關(guān)系,就形成了駝峰形擊實(shí)曲線。因此,細(xì)顆粒土以及天然砂礫土、紅土砂礫、級(jí)配碎石、級(jí)配礫石、石灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土等多種路面材料,都只有在一定的含水量條件下才能壓實(shí)到最大干密度。這個(gè)與最大干密度相對(duì)應(yīng)的含水量,通常稱作最佳含水量。最佳含水量是通過擊實(shí)試驗(yàn)求得的。

4 壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)度的影響

壓實(shí)功能(指壓實(shí)工具的重量、碾壓次數(shù)、錘落高度及作用時(shí)間等)對(duì)壓實(shí)效果的影響,是除含水量之外的另一重要因素。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于同類土壓實(shí)功能增加,其最佳含水量減少,而最大密實(shí)度增加;當(dāng)含水量一定時(shí),壓實(shí)功越大則密實(shí)度越高。根據(jù)這一特性,在施工中如果土的含水量低于ω0,加水又有困難時(shí),可采用增加壓實(shí)功能的辦法來提高其密實(shí)度,即采用重碾或增加碾壓次數(shù),加重落錘或增加落錘高度的辦法。如果土的含水量過大,此時(shí)若增加壓實(shí)功能,必將出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象,壓實(shí)效果很差,造成返工浪費(fèi)。然而當(dāng)壓實(shí)功能增加到一定程度后,土的密度就增加得不顯著,如若再采用增加壓實(shí)功能的辦法來提高土的密實(shí)度就不經(jīng)濟(jì)了,此時(shí),若不能降低對(duì)密實(shí)度的要求,則應(yīng)采取換土或其它措施來解決。

5 壓實(shí)工具和壓實(shí)方法對(duì)壓實(shí)的影響

從靜力光面鋼輪壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)的各自壓實(shí)特性可以得到如下結(jié)論:用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí),振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)下部某一深度,壓實(shí)效果較好;光面鋼輪壓路機(jī)對(duì)上部壓實(shí)效果較好。但兩種壓路機(jī)對(duì)較深的土層,其壓實(shí)度均不能達(dá)到理想的效果。目前,江蘇地區(qū)一般壓實(shí)厚度在20cm之內(nèi),具體壓實(shí)過程為:先采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,第一遍應(yīng)不振動(dòng)靜壓,然后先慢后快,由弱振至強(qiáng)振。振動(dòng)壓路機(jī)碾壓結(jié)束,采用光面鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,碾壓遍數(shù)一般在五至七遍,碾壓速度開始時(shí)宜用慢速,最大速度不宜超過4km/h;碾壓時(shí)直線段由兩邊向中間,小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè),縱向進(jìn)退式進(jìn)行;橫向接頭振動(dòng)壓路機(jī)一般重疊0.4~0.5m;對(duì)三輪壓路機(jī)一般重疊后輪寬的1/2,前后相鄰兩區(qū)段(左壓區(qū)段之前的平整預(yù)壓與其后的檢驗(yàn)區(qū)段)宜縱向重疊1.0~1.5m。在整個(gè)碾壓過程中應(yīng)達(dá)到無漏壓、無死角,確保碾壓均勻。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況看,按每層20cm厚度用光面鋼輪壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)相結(jié)合進(jìn)行碾壓,能保證每層上下壓實(shí)度均超過規(guī)范要求。羊腳碾最適宜于壓實(shí)粘性土,用羊腳碾碾壓非粘性土的效果較差。羊腳碾的壓實(shí)作用是由下而上的,用羊腳碾碾壓后表層6~10cm的土仍是松的,需要用光面壓路機(jī)壓實(shí)。對(duì)處于平衡含水量下的幾種土,用多種不同機(jī)具壓實(shí)得到的壓實(shí)度結(jié)果表明:①光面壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)適合于壓實(shí)各種土;②對(duì)于砂和砂礫土,輕型光面壓路機(jī)及25t振動(dòng)壓路機(jī)都可以達(dá)到較高的壓實(shí)度,對(duì)于粘性土需要用重型的光面壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī),采用輪胎壓路機(jī)則更合適;③羊腳碾不適宜碾壓砂,但對(duì)其它土都能得到較高的壓實(shí)度。

6 碾壓層的厚度和碾壓遍數(shù)對(duì)壓實(shí)度影響

(1)碾壓厚度。碾壓層的厚度應(yīng)該與所用壓路機(jī)的質(zhì)量或功能相適應(yīng),它也隨壓路機(jī)的類型而改變。從光面鋼輪壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)效果可以得到:土基的壓實(shí)度高低與碾壓厚度有直接關(guān)系。在沙202國道紅透山改線K0+700~K0+800處,做了兩組試驗(yàn),一組為路基土一次填筑的很厚,壓實(shí)厚度達(dá)到40~45cm,然后測(cè)量其不同深度的壓實(shí)度;另外一組為路基土一層的壓實(shí)厚度為20~25cm,然后測(cè)量其不同深度的壓實(shí)度。所得結(jié)果表明,碾壓應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)暮穸?。碾壓層過厚不只是層的下部壓實(shí)度達(dá)不到要求,層的上部的壓實(shí)度也要受到不利的影響。

(2)碾壓遍數(shù)。壓路機(jī)的碾壓遍數(shù)對(duì)路基土的壓實(shí)度的影響是眾所周知的。就是說,用同一壓路機(jī)對(duì)同一種材料進(jìn)行碾壓時(shí),最初的若干遍碾壓,對(duì)增高材料的干密度影響很大;碾壓遍數(shù)繼續(xù)增加,干密度的增長率就逐漸減??;碾壓遍數(shù)超過一定數(shù)值后,干密度實(shí)際上就不再增加了。當(dāng)然,不同的材料或不同的土質(zhì)對(duì)壓實(shí)遍數(shù)要求不同。江蘇地區(qū)以粘土、砂土偏多。而對(duì)于砂土和粘土的壓實(shí)遍數(shù)是不同的,一般砂性土壓實(shí)遍數(shù)少,而粘性土壓實(shí)遍數(shù)多。一般情況下,對(duì)于砂性土應(yīng)達(dá)到五遍以上,而粘性土則需七遍以上才能壓實(shí)到所需要的壓實(shí)度。對(duì)于不同土質(zhì)較可靠的辦法是開始施工時(shí),應(yīng)多碾壓幾遍,并測(cè)定壓實(shí)度。如合格后可根據(jù)壓實(shí)度情況再確定應(yīng)碾壓的遍數(shù)。

7 填料的級(jí)配對(duì)壓實(shí)度的影響

路基土的級(jí)配好壞對(duì)路基壓實(shí)度的影響也是不可忽視的。實(shí)踐證明,級(jí)配好的填料很容易壓實(shí),相反,級(jí)配不好的路基填料很難達(dá)到要求的壓實(shí)度。在實(shí)際工作中盡量使用級(jí)配好的填料,如果級(jí)配不好應(yīng)進(jìn)行摻配或采取其它方法。

8 檢測(cè)方法不同對(duì)壓實(shí)度的影響

在進(jìn)行路基壓實(shí)度的檢測(cè)過程中,不同的檢測(cè)方法都會(huì)產(chǎn)生一些誤差,在工作中要多次試驗(yàn)多次校正,而且必須保證在室內(nèi)得到的填土的最大干容重和最佳含水量的準(zhǔn)確性。在同一地點(diǎn)用核子密度儀測(cè)得的壓實(shí)度較用灌砂法測(cè)得的結(jié)果小,而測(cè)得的含水量卻比灌砂法大,對(duì)于不同的填土這種偏差也不相同。因此,在對(duì)路基壓實(shí)度評(píng)價(jià)時(shí),不能單純用一種檢測(cè)方法,在實(shí)際工作中要用灌砂法來對(duì)核子法進(jìn)行校正。

參考文獻(xiàn)

[1]公路路基施工技術(shù)規(guī)范:中華人民共和國交通部發(fā)布,2007-01-01.

[2]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):中華人民共和國交通部發(fā)布,2005-01-01.

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