高速公路路基压实探讨

 高速公路路基压实探讨

  1　土质

   1.1　各种土质的压实特点

   就填筑路堤而言,最合适的填料是砂砾土、砾土及亚砂土。这些土的内摩阻力小,粘结力小,渗水性强,其合理含水量空间较大,容易压实,又有足够的强度、稳定性,遇水不致过分软化,用这些土作填料不易引起路基沉陷;粉质土和细砂土的土质稍差些,这些低粘性土,也比较容易压实,在饱和状态下,这些土容易变成流塑状并失去承载能力。用这种土填筑路堤,在良好的水文地质条件下是足够稳定的,但是若不做与之配套的防护工程,是容易受水冲刷的;亚粘土和重亚粘土的压实比较难,但与粉质土相比较它们仍是比较有利的土,这些土具有较高的粘性与不透水性;粘土是最难压实的土,在潮湿状态下,这种土不稳定,塑性较差,并容易发生剪切,在干燥状态下,其容易丧失水分,使土体龟裂,其特点是液限大,最佳含水量大,而最大干密度小,路基碾压不实,易形成“软簧”,这种土不宜选用。石料具有透水性强、抗剪强度高、压实密度大、沉陷量小等工程特性,是良好的填方材料,但是填石路堤由粒径成分不同的块石组成,且不同岩石的物理力学性能不同,在路基和路面的重力及行车荷载作用下,加上自然环境等因素的影响,使填石路堤的石料有可能被压碎、重新排列、挤密、产生沉降、收缩等不均匀变形,也可能造成局部或大面积的滑坍。

   1.2　施工中应注意土质的变化

   不同的土质其性质、最大干密度和最佳含水量是不同的。不注意这一点,始终生搬硬套一个最大干密度标准,采用同一种机械,相同的碾压遍数和松铺厚度,就会出现压实度始终达不到设计要求。因此在施工现场管理中,针对不同土场、不同的土质(甚至同一种土场、不同层的土质),测试人员应经常注意进行土样的试验,注意调整土料的最大干密度及最佳含水量,合理调整施工机械之间的组合,确定相应的碾压遍数及松铺厚度,这样才能快速有效地达到设计所要求的压实效果。

   2　含水量

   2.1　最佳含水量

   填料(土)含水量的控制是保证路基压实度质量的一道关键工序。土只有在某一含水量下,才能压实到最大干密度,这个含水量称为最佳含水量ω0。在施工现场,应根据标准击实试验确定的最佳含水量以严格控制其含水量,这样才能确保较高的压实度。含水量控制得越严格,越接近最佳含水量,则碾压效果一般会越好。

   2.2　含水量的控制

   1)天然含水量的变化。在施工时,要测定取土场土的天然含水量(包括不同时间、天气、季节的天然含水量)以及在运到工地和摊铺后碾压前的含水量;以最佳含水量为准,算出需要补充的水量。所需的水量可以在取土之前及时浇筑,让水分充分均匀地渗透到土体中,碾压时注意测试,达到最佳含水量方可碾压。

   2)取土场的选择。高速公路路基土石方施工用土数量较大,设计所给出的取土场分布较散,数量多,各个不同土场土质不一样,其压实性能亦不同,在施工中除考虑就近利用的原则外,还应注意应按新颁《公路路基施工技术规范》,首先对所选土场土样进行CBR试验,若其强度达不到相应层次的要求是不允许使用的;其次土场的天然含水量应尽可能在合理含水量区间,以减少土中洒水。所以在施工时,不应选定土场再做CBR试验,而应先做CBR试验再确定土场。

   3)碾压时的含水量控制。在击实试验中求出跟最大干密度相对应的最佳含水量,说明该土体只有在该含水量时才能压得最密实。因此土层虚铺后即应测其土的含水量ω,跟ω0比较,倘若ω>ω0,说明土太湿,需晾干或掺灰处理;若ω<ω0,说明土太干,需适当洒水;只有当ω=ω0或者两者相近,即含水量在合理的范围内时方可碾压。

   3　压实方法与压实机械的影响

   3.1　压实功能的影响

   同一种土的最佳含水量随压实功能的增加而增加,在相同含水量条件下,压实功能越大则密实度越高,所以当土壤的密实度不足时应改用大击实能量补充压实,以达到要求的密实度。当然,如土的含水量过大,增大压实功能则必将出现“弹簧现象”,既达不到压实效果,又造成返工浪费。

   3.2　压实机具的选择

   1)对于粘性土的压实,可以选用羊足(凸块)、光轮和振动压路机,较均匀的砂质土选用轮胎压路机较好,而对于含有砂石、碎石和砾石的土,则采用振动压路机效果较好。2)当填土含水量较小且难以进行加水湿润时,宜采用重型的压实机械;当填土含水量较大且干容重较低时,宜采用轻型压实机械。3)对压实机械本身而言,各种不同规格、不同类型的机械对各种施工条件的适应也各不相同:重型光轮压路机对粘性薄层土壤的压实最为有效,但对含水量高的粘土或粒度均匀的砂土则不适用;羊足(凸块)压路机对湿度较大、粒度大小不等的粘性土及土块、破碎的岩块压实效果较好,而对表层及砂土的压实则完全不适用;轮胎压路机能适应各种土质条件的压实作业;振动压路机能适应各种土质的压实工作,特别是对砂质土壤的压实效果最好,大型振动压路机对深层的压实效果比其他机型都好,小型振动压路机和小型夯实机械适用于小规模工程和狭窄的场合,对构筑物回填土的压实效果也较好。4)压路机械的选择和配备必须考虑工程类型、施工规模及压实作业的允许时间等因素。

   3.3　压实厚度的影响

   压实厚度对压实效果具有明显的影响,在相同压实条件下(土质、湿度、功能不变),土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。这就是规范要求分层压实的道理。对路基填土分层的最佳厚度应根据压实工具类型、土质、对土基压实的基本要求等因素通过铺设试验段确定。国内的某些技术人员根据多年来的施工实践得出参考数据,人工夯实土层虚铺厚度不宜超过20 cm;12 t~15 t光轮压路机不宜超过25 cm25 t振动压路机不超过30 cm。

   3.4　碾压程序的控制

   路基碾压前应确定和调整好作业参数,并按初压、复压和终压3个步骤进行:

   1)初压:对铺筑层最初的1遍~2遍的碾压作业称为初压。路基初压一般可采用重型履带式拖拉机和羊足(凸块)碾进行碾压,也可选用中型压路机进行静力压实,其碾压速度应不超过1.5 km/h~2 km/h。初压后,应用平地机对铺筑层进行整平。

   2)复压:在初压的基础上连续进行的压实作业,复压通常碾压5遍~8遍。复压是主要的压实阶段,在复压作业中,应尽可能发挥压路机的最大压实功能,以使被压层迅速达到规定的压实度。增加压路机的配重或调节轮胎式压路机的气压,使之单位线载荷和平均接地比压达到最佳状况;调节振动压路机的振频和振幅,都可充分发挥压路机的压实功能,提高压实效果。

   3)终压:在竣工前对铺筑层进行的最后1遍~2遍碾压作业称为终压。分层修筑路基时,只在最后一层实施终压。终压的目的是使压实层表面达到平整度要求,因而适宜采用中型静压或振动式压路机以静力碾压方式进行碾压,碾压速度要适当高于复压速度。如果采用振动压路机或羊足(凸块)碾滚压路机进行分层压实时,由于表层存在松散现象,可将各分层表层10 cm左右厚度作为下一铺筑层范围进行压实,这样就可使相邻铺层结合得更为紧密。