公路路基质量控制方式分析
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编者按：本论文主要从路基的压实；填方铺筑压实的控制等进行讲述，包括了土基压实度的意义和作用、影响压实的主要因素、确定不同种类填土最大干密度和最佳含水量、检查控制填土含水量、分层填筑,分层压实,控制路基路面结构层厚度均匀性分析、全宽填筑,全宽碾压、轻重型击实标准和试验检测方法对压实均匀度的影响及压实控制等，具体资料请见：
【摘要】本文介绍了路基压实的意义、作用及影响压实度的主要因素,提出了解决此问题的具体控制方法,即确定不同种类填土最大干密度和最佳含水量,控制填土含水量,分层填筑、分层压实,全宽填筑、全宽碾压,加强测试检验及压实控制等,保证道路的整体强度及稳定性,从而保证压实度真正具有“有效性”。
一、路基的压实
1.土基压实度的意义和作用
压实使土的强度大大提高,使土基的塑性变形明显减小,使土的透水性降低,毛细上升高度减少。压实是改善土体工程性质的一种经济合理措施。相同的路基路面材料在不均匀的压实作用下可形成不同的物理力学指标,在道路结构工作寿命期间发生着向不良状态发展的动态变化,易导致各类道路病害现象,这反映出道路结构的稳定性与耐久性受压实合理性的控制。在路基顶面以下50cm深度范围,必须严格进行压实度控制,其中最小压实度控制,是检验压实工作有效性的限度,即要求不均匀的压实度,均不能低于最小压实标准,欲获得均匀合理的压实度必须采用合适的压实含水量及科学的拌和方法,碾压方法等。
2.影响压实的主要因素
(1)含水量分析
土壤含水量对压实效果的影响比较显著。当含水量较小时,由于粒间引力使土壤保持着比较疏松的状态或凝聚结构,土壤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,虽然土壤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,土粒相对移动不容易,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,压实不能使气体排出,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。因此,在最佳含水量情况下压实的土水稳性最好。
(2)土类
在同一压实功能作用下,含粗粒越多的土,其最大干密度越大,而最佳含水量越小。
不同掺量稳定土的对照试验结果表明:外掺料所含比例的变化,对稳定土的物理力学性能有很大的影响。施工中可用单位面积定量上应当足以保证大致均匀,特别是利用拖拉机牵引铧犁多次翻拌,稳定土拌和机拌和时,其强制破碎拌和作用及大面积连续作业,可使均匀度达到很高水平。实际施工中采用计算单位面积上所用外掺剂质量或体积,按所计算数量布料的方法进行控制。厂办法施工稳定土的均匀度能得到较好保证,路拌法施工虽然强制破碎拌和作用以大面积连续作业可使均匀度达到很高水平,但人为影响较大。一般存在两种可能,拌和深度浅,土料在稳定土中含量过高;拌和深度过大,使应有的素土层之外的土料掺入而降低了外掺剂剂量。但前者危害性大,因为素土夹层完全不具有稳定土的水稳性,并形成结层中的一个弱薄层。控制犁拌深度时必须遵循“宁深勿浅”原则,并控制外掺剂剂量。
(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。故对偏湿的土企图通过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,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厚度不同。
二、填方铺筑压实的控制
1.确定不同种类填土最大干密度和最佳含水量
用于填筑路基的沿线土石材料,其性质往往有较大的变化。在路基填筑施工前,必须对主要取土场采集代表性土样,进行土工试验,用规定方法求得各个土场土样的最大干密度和最佳含水量,以便指导路基土的施工。
2.检查控制填土含水量
由于含水量是影响路基土压实效果的主要因素,故需检测欲填入路基中的土的含水量。用透水性不良的土做填料时,应控制其含水量在最佳含水量的±2%之内。
3.分层填筑,分层压实,控制路基路面结构层厚度均匀性分析
关于道路结构压实度与结构层厚度的均匀性,应由压实效果及其产生的影响来评价,这实际上反映结构层的板体作用大小对道路整体形变与稳定性的影响,尤其粉性土质对水的抗侵蚀能力低,只有具备相当理想的压实度和良好的整体板体性后才得以稳定,才能实现对地表水的防渗封闭和对地下水的隔断作用,否则,某一局部强度不足,将扩至一片到整个道路产生破坏。
4.全宽填筑,全宽碾压
填筑路基时,应要求从基底开始在路基全宽范围内分层向上填土和碾压,尤其应注意路堤的边缘部分。路堤边缘往往压实不到,处于松散状态,雨后容易滑坍,故两侧可采取宽填40～50cm,压实工作完成后再按设计宽度和坡度予以刷齐整平。
5.轻重型击实标准和试验检测方法对压实均匀度的影响及压实控制
由轻型击实与重型击实对同一配比试件试验结果表明:试件的物理力学指标在不同的击实标准下产生大幅度变化,即在重复荷载交通情况下,轻型击实会造成产生较大残留变形的条件,同时,相应压实功能和遍数的不均匀易形成不同的压实效果,导致道路结构工作寿命中,可能出现严重的不平整度的变化是必然的。反之,若以重型击实标准控制压实度,可将此类影响降低到最小限度。
综上所述,在路基施工中必须控制压实度以确保工程质量,而同样重要的是在施工各个环节的工艺方法上应从均匀性的角度出发予以精心处置,填筑路基时,应分层碾压并分层检查压实,并要求填土层压实度达到要求后方能允许填筑上一层填土,只有分层控制填土的压实度,才能保证全深度范围内的压实质量。这是形成道路良好使用品质的必要保证。所以,压实度的均匀性控制不能单纯地理解为对压实过程的控制,这是一个系统工程,应在进行科学分析后,采取合理措施加以解决,使公路质量得以进一步提高。
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