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【摘 要】 高等级公路路基工程质量的好坏,压实度是最重要的内在指标之一,只有对路基进行充分压实,才能保证路基的强度、整体稳定性,并保证和延长公路的使用寿命。路基现场压实度检测主要检测方法有灌砂法、环刀法等检测方法。本文对路基压实中的一些问题,作简要地分析和探讨。
【关键词】 高等级公路;现场压实度
一、高等级公路土质路基的压实依据
压实施工应首先确定压实度,正确选定压实度,这关系到土基受力状态,路基路面设计要求、施工条件,必须兼顾需要与可能,讲求经济与实效。路床范围内的土层承受着强烈的行车荷载反复作用,路基下层,主要承受本身重量。因此,路床范围的压实度要求较高。路堤、路堑和路堤基底均应压实。高等级公路土质路堤(含土石路堤)的压实度应不低于下列标准:
现场路基压实的质量通常用压实度来衡量。路基压实度的检测有环刀法、灌砂法、核子密度仪法等试验方法,而灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法,适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。
压实度就是土在压实后达到接近最大干密度的程度,施工压实度公式:K=ρd/ρc×100%
式中:K——测设地点的施工压实度(%);
ρd——试样的干密度(g/cm3);
ρc——由击实试验得到的试样的最大干密度(g/cm3)。
试样最大干密度ρc的值通过击实试验方法来确定,而且土质不同它的值也不相同。《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)中明确规定,路基压实度以重型击实试验法为准。
二、影响公路施工压实度的因素
1、含水量对压实过程的影响
压实的机理是通过锤击或碾压克服土颗粒间的内摩擦力和黏结力,使土颗粒产生位移并互相靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度而增加的,土的含水量小时,土颗粒间的内摩阻力大,压实到一定程度后,某一压实力不能克服土颗粒间的抗力,压实所得的干密度小。当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,使土的内摩阻力减小,因此,同样的压实功可以得到较大的干密度。
2、碾压厚度对压实的影响
压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下,由实测土层不同深度的密实度或压实度得知,密实度随深度呈递减,表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求,路基分层压实的厚度有具体规定数值。
3、碾压遍数对压实的影响
压实功能对压实效果的影响,是除含水量而外的另一重要因素。
4、碾压方式对压实质量的影响
路基的施工技术规范都要求碾压时必须“先轻后重,先慢后快,先边缘后中间”,这是碾压时的总原则。这种合适的碾压方式既有利于提高压实度,又有利于提高平整度。但是,这种方式不是万能的,碰到非凡情况,碾压方式要随之改变。
5、碾压速度对压实的影响
在公路施工中,不管使用哪种形式或质量的压路机进行碾压,其碾压速度对路基土所能达到的密度有明显的影响。
6、压实机械对压实的影响
压实机械对一定含水量的路基土的压实质量有很大的影响。
7、集料级配对压实的影响
集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证实,均匀颗粒和砂,单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中,使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时所用的集料级配相同是很重要的。
8、地基或下承层强度对压实的影响
大量试验证实,在填筑路堤时,如地基没有足够的强度,路堤的第一层是难于达到较高的压实度的。因此,在填筑路堤之前,必须先碾压地基即清场,使其达到足够的压实度和强度。若地基比较湿软,如公路修在稻田或沼泽地带,直接在上面填筑路堤,往往会发生困难。
三、路基压实度控制方法
1、填土厚度的控制
压实厚度对压实效果具有明显的影响,相同压实条件下(土质、湿度与功能不变)实测土层不同深度的密实度(压实度),密实度随着深度逐渐减小。如果填土厚度过大,超过压实机具影响范围,土体的密实度就达不到要求。所以,填方作业应分层平行摊铺,每层松铺厚度应根据试验路段确定的填土厚度、松铺系数、并且按施工规范规定最大松铺厚度不应超过30cm,填筑至路床顶面最后一层的最小厚度,不应小于8cm原则,计算出单位面积的用土量,用灰线标出方格网,每个方格网内铺筑固定的土方量,现场由专人负责指挥。每排填土分布相互错开,以便于平整。在碾压前由现场施工管理技术人员会同现场旁站监理检查松铺厚度,符合要求方可碾压。
3、土的含水量控制
土在最佳含水量时进行压实才能达到最大密实度,因此,在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量,当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业,减少雨淋、暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。
1)根据路基压实机理,土的最大干密度,随着含水量的变化,含水量过小,土颗粒间的摩阻力增大,在相同壓实机具作用下,不易将相邻土颗粒挤紧,孔隙增大,达不到密实的目的。含水量过大,土颗粒间的孔隙被水分占据,而水一般又不为外力所压缩,在碾压过程中出现“弹簧”现象,同样达不到压实度要求。因此在施工过程中为了土壤在土击上能及时晾晒,把整个标段划分成若干个施工段,以便形成有效的流水作业面,当测定某段含水量达到或接近最佳含水量时,迅速进行平整、碾压,当然度压实度K≥90、K≥93的区域,含水量大于或小于最佳含水量一定数值仍能碾压达到要求,但是碾压的遍数要增加,而不是试验段所确定的遍数。
2)控制路基排水,路基排水损害是公路一大祸害,路基遇侵蚀、软化造成路基下沉、滑坡、坍塌的教训很多,因此控制路基排水系统的质量对确保路基工程质量是非常必要的。路基排水包括两个方面,一方面是路基与周围排水的系统相关联,不能因汛期的到来而使路基长时间受水浸蚀,应形成排水流畅的完整系统,另一方面是公路本身的排水体系,如边沟,截水沟、急流槽、分散排水、集中排水、纵坡、横破、中央分隔带纵向横向排水管等较为完善,能是公路路本身的雨水得到及时排出,保持路基干燥。 四、路基基底处理压实技术
公路路基基底处理的好坏,直接影响整个公路的质量和后期使用问题,目前我国的公路施工中会因为施工路段的存在软土路基、湿土路基和黄土路基等不良的地质环境情况影响到道路的质量问题,进而造成交通安全隐患,因此,在进行路基基底施工前一定要充分考虑路段的地质、类型和气候条件等方面的原因。
1、施工前的材料、技术和设备准备
在进行路基基底施工前,要做好一切填土和压实施工的前期准备。对施工现场周边的杂草、妨碍物彻底清理;材料员要选择符合国家规范要求的沙土和粘土作为路基的填充材料;施工技术人员要在施工前进行土液塑试验及击实试验,从而确保填充土质可以用于本路段的施工要求;准备好一切施工设备例如:挖掘机、推土機、装载机、压路机、平地机等。
2、路基的填土压实施工技术
1)过湿的土质的压实要求
对于过湿的土质来说,应该按照设计的压实度的标准,根据设计提供的数据,进行2%~3%的实际降低压实;将其土层的天然稠度降低到1.1以下,液限控制在40以上,进行下路床的填料施工作业时,应使用轻型的压实标准;进行填料性质的改善,于土中增加对生石灰的使用量,也可以采取对新型的吸水材料的加固。
2)黄土路基的压实要求
对于黄土路基的压实施工技术,应该尽量使土中的水分不断进行扩散固结来进行挤密压实土体的功效,使黄土土质不断进行加固,保证黄土路基的压实效果能够达到最好,其中对于冲压的遍数的要求是30遍左右,要保证含水量达到最佳水平,进行路堤的边沿压实时应该保持较慢的速度,防止施工机车滑下路堤,对于掉头出现的褶皱现象应该注意二次返压。
3、不同横坡的基底处理技术
1)在横面坡度低于1比5时,可以直接进行路堤的填筑,并且利用沁水挡墙或者浆砌片石对路基进行防护。
2)在横面坡度介于1比5到2比2.5之间时,要在自然地面上挖不小于2米的台阶,如果基底面的覆盖层较薄必须要先做好覆盖层的清除工作再挖台阶。
3)在横面坡度大于1比2.5时,就要先做好路堤整体基底和下层滑动的稳定性检算,确保抗滑动系数不小于规范要求中的规定值。对于不符合标准的基底要根据不同情况进行不同的支档防护如下:
植物对于土壤具有很好的固定作用,可以有效的防止水土流失,因此在进行路基边坡防护设计时,经常采用种植植物作为防护设计。在植物防护设计中还分为:骨架植物防护、空心块植物防护和锚杆混凝土框架植草防护。
①骨架植物防护:常用于地质较为松软且风化较为严重的岩石边坡,通过骨架植物防护可以有效的防止边坡因遭受雨淋的侵蚀而形成沟槽,这种防护设计对边坡的风化地质层起到稳固的支撑作用。
②空心块植物防护:通常用于全被风化了的岩石路基边坡,这种防护设计通常采用六边形的混凝土预制空心块把边坡分割成小块儿进行支撑防护,这种设计方法更具有抵抗雨水的侵蚀能力,对于边坡的支撑也具有更好的稳定性,因此,这种防护设计具有既美观又易施工,防护效果更佳的优点。
③锚杆混凝土框架植草防护:这种防护设计通常用于没有不良结构面和没有经过风化破碎的岩石边坡,这种方法既避免了边坡因开挖卸荷造成的楔形破坏,又兼顾了骨架植草防护,具有便于造型、绿化美观等优点。
4、进行有效夯实工作
进行夯实,必须用技术较高的夯实机,将8~40吨位的夯锤吊到6~25米的高度,使其自由下落,将地基进行有效的冲击夯实,使土层和内部的空隙能够不断结合,防止气体、水的溢出,使路基能够达到结实紧密,加强其地基的承载能力,使路基的土粒更加紧凑,保证路基的结实程度能够达到最好水平。
五、结语
公路路基的压实并达到合理的密实度,是公路施工的重要工序,也是达到有关公路施工的国家标准,实现高等级公路使用寿命和服务质量的重要保证之一。充分压实可以发挥路基土的强度,减少路基在行车荷载作用下产生的永久变形,同时还可以增加路基土的不透水性和强度稳定性,增强道路的使用性能和延长道路的使用寿命。
参考文献:
1、《公路路基施工技术规范》(JTG F10―2006)
2、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1―2004)
【关键词】 高等级公路;现场压实度
一、高等级公路土质路基的压实依据
压实施工应首先确定压实度,正确选定压实度,这关系到土基受力状态,路基路面设计要求、施工条件,必须兼顾需要与可能,讲求经济与实效。路床范围内的土层承受着强烈的行车荷载反复作用,路基下层,主要承受本身重量。因此,路床范围的压实度要求较高。路堤、路堑和路堤基底均应压实。高等级公路土质路堤(含土石路堤)的压实度应不低于下列标准:
现场路基压实的质量通常用压实度来衡量。路基压实度的检测有环刀法、灌砂法、核子密度仪法等试验方法,而灌砂法是路基压实度检测中最常用的试验方法,适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。
压实度就是土在压实后达到接近最大干密度的程度,施工压实度公式:K=ρd/ρc×100%
式中:K——测设地点的施工压实度(%);
ρd——试样的干密度(g/cm3);
ρc——由击实试验得到的试样的最大干密度(g/cm3)。
试样最大干密度ρc的值通过击实试验方法来确定,而且土质不同它的值也不相同。《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)中明确规定,路基压实度以重型击实试验法为准。
二、影响公路施工压实度的因素
1、含水量对压实过程的影响
压实的机理是通过锤击或碾压克服土颗粒间的内摩擦力和黏结力,使土颗粒产生位移并互相靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度而增加的,土的含水量小时,土颗粒间的内摩阻力大,压实到一定程度后,某一压实力不能克服土颗粒间的抗力,压实所得的干密度小。当含水量增加时,水在土颗粒间起润滑作用,使土的内摩阻力减小,因此,同样的压实功可以得到较大的干密度。
2、碾压厚度对压实的影响
压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下,由实测土层不同深度的密实度或压实度得知,密实度随深度呈递减,表层5cm最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求,路基分层压实的厚度有具体规定数值。
3、碾压遍数对压实的影响
压实功能对压实效果的影响,是除含水量而外的另一重要因素。
4、碾压方式对压实质量的影响
路基的施工技术规范都要求碾压时必须“先轻后重,先慢后快,先边缘后中间”,这是碾压时的总原则。这种合适的碾压方式既有利于提高压实度,又有利于提高平整度。但是,这种方式不是万能的,碰到非凡情况,碾压方式要随之改变。
5、碾压速度对压实的影响
在公路施工中,不管使用哪种形式或质量的压路机进行碾压,其碾压速度对路基土所能达到的密度有明显的影响。
6、压实机械对压实的影响
压实机械对一定含水量的路基土的压实质量有很大的影响。
7、集料级配对压实的影响
集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证实,均匀颗粒和砂,单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中,使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时所用的集料级配相同是很重要的。
8、地基或下承层强度对压实的影响
大量试验证实,在填筑路堤时,如地基没有足够的强度,路堤的第一层是难于达到较高的压实度的。因此,在填筑路堤之前,必须先碾压地基即清场,使其达到足够的压实度和强度。若地基比较湿软,如公路修在稻田或沼泽地带,直接在上面填筑路堤,往往会发生困难。
三、路基压实度控制方法
1、填土厚度的控制
压实厚度对压实效果具有明显的影响,相同压实条件下(土质、湿度与功能不变)实测土层不同深度的密实度(压实度),密实度随着深度逐渐减小。如果填土厚度过大,超过压实机具影响范围,土体的密实度就达不到要求。所以,填方作业应分层平行摊铺,每层松铺厚度应根据试验路段确定的填土厚度、松铺系数、并且按施工规范规定最大松铺厚度不应超过30cm,填筑至路床顶面最后一层的最小厚度,不应小于8cm原则,计算出单位面积的用土量,用灰线标出方格网,每个方格网内铺筑固定的土方量,现场由专人负责指挥。每排填土分布相互错开,以便于平整。在碾压前由现场施工管理技术人员会同现场旁站监理检查松铺厚度,符合要求方可碾压。
3、土的含水量控制
土在最佳含水量时进行压实才能达到最大密实度,因此,在路基填土压实过程中,必须随时控制土的含水量,当含水量过大时,应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业,减少雨淋、暴晒,防止土壤中的含水量发生大的变化。
1)根据路基压实机理,土的最大干密度,随着含水量的变化,含水量过小,土颗粒间的摩阻力增大,在相同壓实机具作用下,不易将相邻土颗粒挤紧,孔隙增大,达不到密实的目的。含水量过大,土颗粒间的孔隙被水分占据,而水一般又不为外力所压缩,在碾压过程中出现“弹簧”现象,同样达不到压实度要求。因此在施工过程中为了土壤在土击上能及时晾晒,把整个标段划分成若干个施工段,以便形成有效的流水作业面,当测定某段含水量达到或接近最佳含水量时,迅速进行平整、碾压,当然度压实度K≥90、K≥93的区域,含水量大于或小于最佳含水量一定数值仍能碾压达到要求,但是碾压的遍数要增加,而不是试验段所确定的遍数。
2)控制路基排水,路基排水损害是公路一大祸害,路基遇侵蚀、软化造成路基下沉、滑坡、坍塌的教训很多,因此控制路基排水系统的质量对确保路基工程质量是非常必要的。路基排水包括两个方面,一方面是路基与周围排水的系统相关联,不能因汛期的到来而使路基长时间受水浸蚀,应形成排水流畅的完整系统,另一方面是公路本身的排水体系,如边沟,截水沟、急流槽、分散排水、集中排水、纵坡、横破、中央分隔带纵向横向排水管等较为完善,能是公路路本身的雨水得到及时排出,保持路基干燥。 四、路基基底处理压实技术
公路路基基底处理的好坏,直接影响整个公路的质量和后期使用问题,目前我国的公路施工中会因为施工路段的存在软土路基、湿土路基和黄土路基等不良的地质环境情况影响到道路的质量问题,进而造成交通安全隐患,因此,在进行路基基底施工前一定要充分考虑路段的地质、类型和气候条件等方面的原因。
1、施工前的材料、技术和设备准备
在进行路基基底施工前,要做好一切填土和压实施工的前期准备。对施工现场周边的杂草、妨碍物彻底清理;材料员要选择符合国家规范要求的沙土和粘土作为路基的填充材料;施工技术人员要在施工前进行土液塑试验及击实试验,从而确保填充土质可以用于本路段的施工要求;准备好一切施工设备例如:挖掘机、推土機、装载机、压路机、平地机等。
2、路基的填土压实施工技术
1)过湿的土质的压实要求
对于过湿的土质来说,应该按照设计的压实度的标准,根据设计提供的数据,进行2%~3%的实际降低压实;将其土层的天然稠度降低到1.1以下,液限控制在40以上,进行下路床的填料施工作业时,应使用轻型的压实标准;进行填料性质的改善,于土中增加对生石灰的使用量,也可以采取对新型的吸水材料的加固。
2)黄土路基的压实要求
对于黄土路基的压实施工技术,应该尽量使土中的水分不断进行扩散固结来进行挤密压实土体的功效,使黄土土质不断进行加固,保证黄土路基的压实效果能够达到最好,其中对于冲压的遍数的要求是30遍左右,要保证含水量达到最佳水平,进行路堤的边沿压实时应该保持较慢的速度,防止施工机车滑下路堤,对于掉头出现的褶皱现象应该注意二次返压。
3、不同横坡的基底处理技术
1)在横面坡度低于1比5时,可以直接进行路堤的填筑,并且利用沁水挡墙或者浆砌片石对路基进行防护。
2)在横面坡度介于1比5到2比2.5之间时,要在自然地面上挖不小于2米的台阶,如果基底面的覆盖层较薄必须要先做好覆盖层的清除工作再挖台阶。
3)在横面坡度大于1比2.5时,就要先做好路堤整体基底和下层滑动的稳定性检算,确保抗滑动系数不小于规范要求中的规定值。对于不符合标准的基底要根据不同情况进行不同的支档防护如下:
植物对于土壤具有很好的固定作用,可以有效的防止水土流失,因此在进行路基边坡防护设计时,经常采用种植植物作为防护设计。在植物防护设计中还分为:骨架植物防护、空心块植物防护和锚杆混凝土框架植草防护。
①骨架植物防护:常用于地质较为松软且风化较为严重的岩石边坡,通过骨架植物防护可以有效的防止边坡因遭受雨淋的侵蚀而形成沟槽,这种防护设计对边坡的风化地质层起到稳固的支撑作用。
②空心块植物防护:通常用于全被风化了的岩石路基边坡,这种防护设计通常采用六边形的混凝土预制空心块把边坡分割成小块儿进行支撑防护,这种设计方法更具有抵抗雨水的侵蚀能力,对于边坡的支撑也具有更好的稳定性,因此,这种防护设计具有既美观又易施工,防护效果更佳的优点。
③锚杆混凝土框架植草防护:这种防护设计通常用于没有不良结构面和没有经过风化破碎的岩石边坡,这种方法既避免了边坡因开挖卸荷造成的楔形破坏,又兼顾了骨架植草防护,具有便于造型、绿化美观等优点。
4、进行有效夯实工作
进行夯实,必须用技术较高的夯实机,将8~40吨位的夯锤吊到6~25米的高度,使其自由下落,将地基进行有效的冲击夯实,使土层和内部的空隙能够不断结合,防止气体、水的溢出,使路基能够达到结实紧密,加强其地基的承载能力,使路基的土粒更加紧凑,保证路基的结实程度能够达到最好水平。
五、结语
公路路基的压实并达到合理的密实度,是公路施工的重要工序,也是达到有关公路施工的国家标准,实现高等级公路使用寿命和服务质量的重要保证之一。充分压实可以发挥路基土的强度,减少路基在行车荷载作用下产生的永久变形,同时还可以增加路基土的不透水性和强度稳定性,增强道路的使用性能和延长道路的使用寿命。
参考文献:
1、《公路路基施工技术规范》(JTG F10―2006)
2、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1―2004)