赵奇江蒋星钟
浙江舜元建设有限公司
摘要:在公路工程中,路基承载着路面传递下来的大部分荷载。路基压实是施工的重要工序,压实度是路基检验评定的关键项目,为了保证路基足够的承载能力,必须对路基进行压实,达到设计要求。这样才能保证有足够的强度和稳定性,防止路面开裂、沉陷。通过探讨影响压实因素和施工现场控制技术,更好的对路基压实有效的质量控制,满足设计、施工要求。
关键词:公路路基;压实;影响因素;控制技术
1.前言
压实度是反映填土质量的重要指标,是土的最大干密度与含水率、压实能量互相影响的结果。路基在长期使用过程中,不仅受到路面行驶车辆的活荷载,还会受到周边气候环境的影响。压实度没有达到规定的质量标准,将会导致结构开裂的情况,严重影响了行驶车辆、人员的安全。在公路路基施工中,虚铺土层厚度,碾压遍数,压实机械的类型、功能、组合形式以及土的干密度,含水率,土的颗粒组成等都是影响路基压实的因素。所以,结合实际情况,采取适宜的压实技术,保证路基的压实度符合要求,提高公路的施工质量。
2.公路路基压实检测
2.1路基检测方法
路基压实是能够保证路基稳定性和强度的一项技术措施,通过压实度来衡量路基质量,路基压实度的检测方法通常采用环刀法、灌砂法、核子密度仪法等。其中,灌砂法是最常用的一种。需要注意的是:此方法原理虽然简单,但在现场实践操作过程中由于需要注意的细节太多而不好控制,任何一方面的操作不当,都会引起较大的误差或者错误。
2.2灌砂法检测压实度
在公路路基施工前,选取土场土料,在试验室中采用电动标准击实试验,算出路基填料的最大干密度和最佳含水量。在路基施工完毕后,利用清洁干燥的标准砂(粒径一般为0.30mm-0.60mm),用灌砂桶在现场开挖,采取体积置换的方法,将试坑内的压实土置换出来,算出试坑的体积,称量挖出湿土重量、测试集料的含水率,可求出试样的实测干密度。现场实测的干密度与室内标准击实试验所得到的最大干密度的比值即为该点的压实度。压实度的测试结果对于路基工程的验收起着举足轻重的作用。
3.路基压实影响因素
3.1含水量
在对路基进行压实作业时,土壤中的含水量对压实效果有非常重要的影响。在含水量较小时,土壤中保持一定的空隙,空隙中空气较多,水分较少,所以在收到外部压力的作用下,空气会被挤出,但是由于缺少水膜润滑的作用,所以土壤颗粒的移动比较空难,压实效果较差。如果土壤中的含水量较大,在土壤空隙中的自由水较多,在进行压实作业时,气体排出比较困难,而压实的部分功能被自由水所抵消,压实效果较差。所以只有当含水量达到最佳效果的时候,它的压实度也达到了最佳的效果,路基具备很高的强度,不易损坏。
3.2土的颗粒组成
土的颗粒组成不同,用作路基填土材料压实时的工程性质就不同,根据细粒成分的含量多少,可以划分为粗粒土和细粒土。
粗粒土具有高透水性,在土体压实时一般不用考虑超孔隙水压力以及压实后的遇水稳定性问题,可以放宽压实含水量的控制,这对达到压实度要求影响不大。粗粒土比较容易压实,且压实后具有较高的承载能力,冻结作用不敏感,粒径均匀的粗粒土表面压实困难,但可通过保持足够高的含水量用光轮压路机快速碾压。
细粒土的渗透性低,土体承受荷载一旦变化,就会在土体内发展超孔隙水压力,易造成失稳。尤其是膨胀变形主要取决于粘粒与水的作用。压实土含水量越低,土体压实后的干密度越大,即单位体积内粘土颗粒含量越多,遇水后土的膨胀变形就越大。
3.3碾压厚度、遍数、速度
在进行碾压作业时,碾压的厚度、遍数以及速度都是影响压实度的重要因素,这些影响因素与压实机械、土壤的含水量以及碾压技术都有很大的关系。若碾压厚度过大,底层土壤可能压实的不够充分,容易出现松软的现象,碾压厚度过小,就会影响到每层的粘合度,尤其是路面与路基之间的粘合性。为了提高压实度,有时会采取增加碾压遍数的方法来实现,但是也需要控制在一定的限度范围内。碾压的速度慢,在单位面积上停留的时间就长,压实的也就越充分,有利于压实效果的提高,如果碾压速度过快,就会导致土层卷起,路面的平整度就会受到影响。所以,为了有效的提高路基压实度,应该合理控制碾压的厚度、遍数以及速度,保证路基的压实质量。填土适当压实会使土体抗剪强度高,压缩性低,静载作用下沉降小,CBR值高,反复荷载作用下变形小,渗透性低,吸水倾向小,冻结和冻胀可能小等。另外,过分碾压不仅存在能量浪费问题,而且对于细粒土,压实度过高会使土体易于吸水膨胀,膨胀后强度会下降,更容易破坏,失稳。
4.路基压实控制技术
4.1土质的选择
在长期的公路施工实践中,在进行路基压实时,选取有代表性的土样,进行标准击实求得各类土的最大干容重和最佳含水量。在填筑路堤而言,最合适的填料是砂砾土,砾土及亚砂土。这些土的内磨阻力小,粘结力小,渗透性强。其合理含水量空间较大,容易压实,有足够的强度,稳定性,遇水不会软化。
4.2控制含水量
在压实过程中,土的含水量对所能达到的密度起着非常大的作用。通过对最佳含水量的控制,可以有效的确保碾压的效果。只有当其含水量在最佳含水量时,才能获得现场最大干密度,达到最佳压实效果,保证路基土的稳定性。
4.3虚铺土层厚度控制
在相同压实条件下(土质、湿度、功能不变)路基的密实度随深度而递减,而不同压实工具的有效压实深度各有不同,这就是分层压实的道理。根据压实工具类型、土质、对路基压实的基本要求等确定路基填土分层的最佳厚度。根据施工实践,12-15t光轮压路机不宜超过30cm,25t振动压力机不超过40cm。填土厚度明显影响路基土的压实效果,在土质含水量等相对不变的条件下,且在相同压实遍数下,不同的填筑厚度,其密实度随填土厚度的增大而逐渐减小。
施工铺土厚度的控制方法:1.施工现场按填土厚度,松铺系数,计算出每工作段单位面积的用土量。2.现场设专人指挥车辆,严格收方计量并随时用钢尺测量、检查松铺厚度等。3.测量人员事先将虚铺土厚度用布条绑在边桩上。4.为保证运输土的一致性,在取土场装车采用装载机和挖掘机装土,操作手严格控制每车斗数,现场并派专人计数等。
4.4碾压过程控制
压路机的碾压遍数对路基土的压实度影响较大。用同一种机械对同一种土进行碾压时,开始的碾压遍数对土的干密度影响较大,但随着碾压遍数的增加,干密度的增加逐渐减少,碾压遍数超过一定数值后,干密度实际上就不在增加了。碾压潮湿土填筑的路堤适宜的压路机形式、规格、填层的适宜遍数和压实度,可以通过试验确定。为使路基强度和稳定性满足设计要求,施工中可综合使用各类冻融翻浆防治方法,震动压路机压实,以及合理操作,都会影响路基压实的效果。
5结语
严格控制路基压实度是保证路基强度与稳定性的一项最经济、有效的措施,如果在道路修筑中能对上面几个问题加以重视,加强路基填料土质的选择,含水量的控制,碾压遍数等技术措施,公路路基整体强度及稳定性都会有一个可靠的保证。
参考文献:
[1]公路土工试验规程(JTGE40-2007)[S].北京:人民交通出版社,2008
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[4]公路路基施工技术规范(JTGF10-2006)[S].北京:人民交通出版社,2006