浅析土质路基的压实

浅析土质路基的压实

袁健

鞍山市公路工程质量安全监督处辽宁鞍山114001

摘要：在一些新建和改建的公路上，都有路面过早破损的现象，常见到公路产生沉陷、变形、开裂及翻浆等多种病害，影响路面的使用年限和服务质量，造成了经济损失和妨碍了公路正常的通行能力。本文就对土基压实机理及影响压实的因素进行了分析和论证。

关键词：土质路基压实；压实度；影响因素

1前言

目前，<<公路路基施工技术规范>>（JTGF10-2006）及<<公路工程质量检验评定标准>>（JTGF80-1-2017）已规定了路堤、路堑、路堤基底以及路槽底面下不同深度的路基压实度标准。实践证明，对路基进行必要的碾压。达到规定的压实度值和弯沉值后，路基的强度和稳定性是有保证的。然而，土基如何压实，影响压实效果的主要因素有哪些，如何才能使路基达到最佳压实效果，达到规定的压实度，是路基施工中长期研究和探讨，并应重点解决的问题。

2土基压实机理

在公路路基的施工过程中，常经汽车荷载作用则产生较大沉陷而影响工程质量。尤其是取土填高路基时，新填土体的原有结构状态被施工挖运破坏，致使结构松散，强度降低，水稳性差，颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度与稳定性，必须予以压实，以提高其密实程度路基的压实工作，是路基施工过程中一个重要工序，亦是提高路基强度与稳定性的根本技术措施之一。此时，工程中一般采用机械碾压土体的办法来达到路基质量要求。

土为固相、气相和液相组成的三相体系，压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的单位提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高，大量实验证明土基压实后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等均有明显提高。固相部分又有不同成分、不同粒径的颗粒所组成，所以路基土在应力作用下呈现的变形同理想的线形特性同理想的线形弹性体有很大区别。土粒为骨架，颗粒之间的孔隙被水分和空气所占据。土的压实特性可简要地理解为：压实的作用是使土块变形和结构调整以致密实。土在压实过程中，因土粒受到瞬时荷载和振动力的作用，使土重新组合，彼此挤紧，较小颗粒被挤入较大颗粒的孔隙中去。颗粒位置转移稳定，孔隙缩小，土的单位质量提高，形成密实整体，从而致使强度增加，稳定性提高，提高了土体的抗压强度。由此可见，土质路基只有充分压实及达到规定要求的高压实度后，才能满足强度和稳定性等技术质量要求，从而保证路基的正常使用粒重新排列。

3影响压实的主要因素

3.1含水量的影响

当土的含水量小于最佳含水量时，土的干密度随着含水量的增加而增加。当土的含水量达到最佳含水量时，土的干密度达到最大值；当土的含水量超过最佳含水量时，土的干密度则随含水量的增加而减小，不同类别的土，其最大干密度及最佳含水量亦不相同。砂性土的击实曲线较缓，适宜的最佳含水量范围较大，施工时易于控制，较易压实；黏性土的击实曲线较陡，最大干密度较小，施工时较难控制最佳含水量，相对砂性土而言不易压实。

分析其原因是：在同等条件下，在一定的含水量之前干密度随含水量增加而提高，这是因为水起润滑作用，土粒间摩阻力减小，施加压实功能作用后孔隙减少，土粒移动而被挤密，压实效果渐佳，土的干密度得以提高。当土的含水量接近于最佳含水量时，土中所含的水量最有利于土粒受压实时发生相对移动使土变密，以致于能被压实至最大干密度，当土的含水量再继续增大到偏湿状态时，土粒的孔隙出现了自由水，而水是不可压缩的，压实时不可能使土中气体排出而孔隙压力却更为显著，抵消了部分压实功，这时土的含水量增大而土的干密度随之降低。

3.2土质的影响

土质对压实效果的影响也很大。不同的土类由不同的工程性能，因而将直接影响路基和路面的强度和稳定性。不同的土类含有不同粒径的土颗粒，砂粒成分多的土，强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水影响小，但施工时不宜压实。较细的砂，在渗流情况下，容易流动，形成流砂。粘粒成分多的土，强度形成以粘聚力为主，其强度随密实程度的不同，变化较大，并随湿度的增大而降低粉土类毛细现象强烈，路基路面的强度和承载力随着毛细水上升、湿度增大而下降。在负温度坡差作用下，水分通过毛细作用移动并积聚，使局部土湿度大幅度增加，造成路基冻胀，最后导致路基翻浆，路面结构层断裂等各种破坏。土质不同，最大干密度和最佳含水量数值不一样，其压实性能也不一样；分散性（液限、粘性）较高的土，最佳含水量数值较高，而最大干密度较小，且压实性能较差，而亚砂土和低粘土的压实性能较好；砂土因其颗粒较大，呈松散状，水分易散失，所以最佳含水量的概念对其没有多大的实际意义，然而没有足够含水量砂土的压实是很难的，且砂砾是填筑路基最合适的材料之一。

3.3压实功能的影响

压实功能（主要指压实机械的性能、碾压次数或锤落高度、作用时间等）对压实效果的影响是含水量之外的另一重要因素。当土的含水量在最佳含水量时，如能保证足够的压实功，其压实度很容易达到要求；当土偏干时，可以靠增加压实功来增加压实度；当土偏湿时则收效甚微，甚至出现弹软现象。所以，压实过程中要有足够的压实功，但不能单纯靠增大压实功来提高土的压实度。试验表明，同一种土的最佳含水量随压实功能的增加而减少，而最大干密度则随压实功能的增加而增加。在相同含水量条件下，压实功越大则密实度越高。据此规律，施工中如果土的含水量低于最佳含水量而加水有困难时，可以采用增加压实功能的办法提高土基密实度。然而如果土的含水量过大，此时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。同时还要注意在增加压实功能时，其单位压力不应超过土的强度极限，否则会立即引起土基的破坏。

3.4压实厚度的影响

压实厚度对压实效果也具有明显影响。压实土层的密实度随深度递减，如果松铺厚度太大，是需提高压实功或者更换更重型或压实功率更大的压实机具才能达到规定压实度，或者根本达不到规定压实度，费时、费力、经济效益差。所以不同压实机具压实不同土质应确定适宜厚度。在相同压实条件下（土质、含水量、压实功能不变）实测土层不同深度的密实度得知，土基的密实度随深度而递减，而不同压实机械的有效压实深度各有差异。因此，对路基分层填土的最佳厚度应根据压实机械类型、土质和对土基压实的基本要求等因素现场试验测定，以确定适宜的压实厚度、压实机械及压实方法。一般情况下，夯实不宜超过20cm，12—15t光面压路机，不宜超过25cm振动压路机或夯实机，宜在50cm为限。

3.5碾压的影响

碾压速度越快，压实效果越差。因此必须掌握正确的碾压方法，以求得较好的压实效果。碾压前应对填土层的松铺厚度、平整度和含水量进行检查，符合要求后方可进行碾压。采用振动压路机碾压时，第一遍应静压，然后先慢后快，由弱振至强振。各种压路机的碾压行驶速度开始时宜采用慢速，最大速度不宜超过4km/h。碾压时，直线段由两边向中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行。要达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。

结论

高标准压实对公路土质路基的质量具有十分重要的意义。而由于道路直接修筑于自然环境中，受地形、气候及地质条件等诸多因素的影响，情况十分复杂。必须铺筑试验段，取得准确数据来指导施工。在土基压实过程中，控制好最佳含水量是首要之关键，在此前提下，通过试验段和实践经验针对不同的土质，采取分层填土，控制好土层厚度，正确、合理地选用碾压机械，掌握适宜的碾压遍数和碾压速度，则是土基压实工作的基本要领。