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【摘 要】 本文根据对高速公路路基压实度的检测,分析影响路基压实度的几种因素,提出减小不利因素的方法,对以后高速公路的建设具有一定的借鉴作用。
【关键词】 路基;压实度;碾压
1.概述
路基是公路的基础部分,路基的好坏决定了公路寿命的长短。因此,在修筑公路时对路基填土都要进行机械碾压,使其达到不同等级的压实度。这样的路基工后沉降小,而且路基稳定性高。
由实践证明,路基的压实度受地基的强度、填土的压实性能、含水量、壓实功能、压实机械、碾压层的厚度和碾压遍数及填料的级配等因素影响。
2.地基或下承层的强度对路基压实度的影响
实践证明,在填筑路基时,如果地基没有足够的强度,路基的第一层是难于达到较高压实度的。如地基本身比较湿软,未经处理而直接在上面填筑路基,往往会发生困难,在填筑第一层甚至第二层时,层层都难以压实。如果用重型机械碾压,则容易出现“弹簧现象”。在这种情况下,应该先采取措施处理地基,或先在地基上用砂、砂砾、砂砾土或其它类似的材料填筑1~2层,进行适当的碾压后再进行填土。
3.填土的压实性能对压实度的影响
不同类型的填土,其压实性能是不同的。就填筑路基而言,最合适的填土是砂砾土、砂土及亚砂土,这些土容易压实,有足够的稳定性,遇水不致过分被泡软;粉质土和细亚砂土稍差些,这些低粘土也比较容易压实;亚粘土和重亚粘土的压实困难得多,但与粉质土比它们仍是比较有利的土;最难压实的土是粘土,在潮湿状态下这种土不稳定,并容易发生剪切变形,粘土的特点是液限大、最佳含水量大而最大干密度小。
4.含水量对压实度的影响
在压实过程中,填土的含水量对所能达到的压实度起着非常重大的作用。土的内摩阻力和粘结力是随压实度而增加的。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,某一压实功不能再克服土的抗力,压实所得的干密度小,因此,碾压含水量过小的填料,要达到高的压实度也是困难的。当土的含水量逐渐增加时,水在土颗粒间起着润滑作用,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。在这个过程中,单位体积土体中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积则逐渐增加。当土的含水量继续增加到超过某一限度后,虽然土的内摩阻力还在减小,但单位体积土体中的空气体积已减到最小限度,而水的体积却在不断增加。由于水是不可压缩的,因此在同样的压实功下土的干密度反而逐渐减小。所以,要想达到较大的压实度同样是困难的。由此可见要想得到最大的压实度就必须使填土在最佳含水量下进行碾压。
5.压实功能对压实度的影响
压实功能(指压实工具的重量、碾压次数、锤落高度及作用时间等)对压实效果的影响,是除含水量之外的另一重要因素。试验结果表明,对于同类土压实功能增加,其最佳含水量减少,而最大密实度增加;当含水量一定时,压实功越大则密实度越高。根据这一特性,在施工中如果土的含水量低于最佳含水量,加水又有困难时,可采用增加压实功能的办法来提高其密实度,即采用重碾或增加碾压次数,加重落锤或增加落锤高度的办法。如果土的含水量过大,此时若增加压实功能,必将出现弹簧现象,压实效果很差,造成返工浪费。然而当压实功能增加到一定程度后,土的密度就增加得不显著,如若再采用增加压实功能的办法来提高土的密实度就不经济了,此时若不能降低对压实度的要求,则应采取换土或其它措施来解决。
6.压实机械对压实度的影响
不同的压路机对路基的压实度也同样有很大的影响,使用轻型压路机只能得到较小的压实度,使用重型的压路机可以得到较大的压实度,振动压路机比相同重量的普通光面压路机的压实效果好得多。从静力光面钢轮压路机和振动压路机的各自压实特性可以得到如下结论:用压路机进行碾压时,振动压路机对下部某一深度压实效果较好;光面钢轮压路机对上部压实效果较好。但两种压路机对较深的土层,其压实度均不能达到理想的效果。
羊脚碾最适宜于压实粘性土,用羊脚碾碾压非粘性土的效果较差。羊脚碾的压实作用是由下而上的,用羊脚碾碾压后表层6~10cm的土仍是松的,需要用光面压路机压实。对处于平衡含水量下的几种土,用多种不同机具压实得到的压实度结果表明:
①光面压路机和轮胎压路机适合于压实各种土。
②对于砂和砂砾土,轻型光面压路机及25t振动压路机都可以达到较高的压实度,对于粘性土需要用重型的光面压路机、振动压路机碾压,采用轮胎压路机则更合适。
③羊角碾不适宜碾压砂,但对其它土都能得到较高的压实度。
7.碾压层的厚度和碾压遍数对压实度的影响
①碾压厚度。碾压层的厚度应该与所用压路机的质量或功能相适应,它也随压路机的类型而改变。从光面钢轮压路机和振动压路机压实效果可以得到:土基的压实度高低与碾压厚度有直接关系。在沈阳绕城高速公路北李官互通立交D匝道路基处,做了两组试验,一组为路基土一次填筑的很厚,压实厚度达到40~45cm,然后测量其不同深度的压实度;另外一组为路基土一层的压实厚度为20~25cm,然后测量其不同深度的压实度。所得结果表明,碾压应当有适当的厚度。碾压层过厚不只是土层的下部压实度达不到要求,土层上部的压实度也会受到不利的影响。
②碾压遍数。压路机的碾压遍数对路基土压实度的影响是众所周知的。就是说,用同一压路机对同一种材料进行碾压时,最初的若干遍碾压,对增高材料的干密度影响很大;碾压遍数继续增加,干密度的增长率就逐渐减小;碾压遍数超过一定数值后,干密度实际上就不再增加了。当然,不同的材料或不同的土质对压实遍数要求不同。如一般砂性土压实遍数少,而粘性土压实遍数多。一般情况下,对于砂性土应达到五遍以上,而粘土则需七遍以上才能压实到所需要的压实度。对于不同土质较可靠的办法是在开始施工前分别进行碾压便数试验,并测定压实度,取得经验数据后再进行大面积施工。
8.填料的级配对压实度的影响
路基土的级配好坏对路基压实度的影响也是不可忽视的,实践证明,级配好的填料很容易压实,相反级配不好的路基填料是很难达到要求的压实度。在实际工作中尽量使用级配好的填料,如果级配不好应进行掺配或采取其它方法。
另外,在进行路基压实度的检测过程中,不同的检测方法都会产生一些误差,在工作中要多次试验多次校正,而且必须保证在室内得到的最大干密度和最佳含水量的准确性。在同一地点用核子密度仪测得的压实度较用灌砂法测得的结果小,而测得的含水量却比灌砂法大,对于不同的填土这种偏差也不相同。因此,在对路基压实度评价时,不能单纯用一种检测方法,在实际工作中要用灌砂法来对核子法进行校正。
9.结束语
为了延长公路的使用寿命,保证公路路基的质量,必须考虑以上各种因素。采取切实有效的方法,保证路基达到要求的压实度,才能铺筑一条高标准、高质量的公路。
【关键词】 路基;压实度;碾压
1.概述
路基是公路的基础部分,路基的好坏决定了公路寿命的长短。因此,在修筑公路时对路基填土都要进行机械碾压,使其达到不同等级的压实度。这样的路基工后沉降小,而且路基稳定性高。
由实践证明,路基的压实度受地基的强度、填土的压实性能、含水量、壓实功能、压实机械、碾压层的厚度和碾压遍数及填料的级配等因素影响。
2.地基或下承层的强度对路基压实度的影响
实践证明,在填筑路基时,如果地基没有足够的强度,路基的第一层是难于达到较高压实度的。如地基本身比较湿软,未经处理而直接在上面填筑路基,往往会发生困难,在填筑第一层甚至第二层时,层层都难以压实。如果用重型机械碾压,则容易出现“弹簧现象”。在这种情况下,应该先采取措施处理地基,或先在地基上用砂、砂砾、砂砾土或其它类似的材料填筑1~2层,进行适当的碾压后再进行填土。
3.填土的压实性能对压实度的影响
不同类型的填土,其压实性能是不同的。就填筑路基而言,最合适的填土是砂砾土、砂土及亚砂土,这些土容易压实,有足够的稳定性,遇水不致过分被泡软;粉质土和细亚砂土稍差些,这些低粘土也比较容易压实;亚粘土和重亚粘土的压实困难得多,但与粉质土比它们仍是比较有利的土;最难压实的土是粘土,在潮湿状态下这种土不稳定,并容易发生剪切变形,粘土的特点是液限大、最佳含水量大而最大干密度小。
4.含水量对压实度的影响
在压实过程中,填土的含水量对所能达到的压实度起着非常重大的作用。土的内摩阻力和粘结力是随压实度而增加的。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,某一压实功不能再克服土的抗力,压实所得的干密度小,因此,碾压含水量过小的填料,要达到高的压实度也是困难的。当土的含水量逐渐增加时,水在土颗粒间起着润滑作用,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。在这个过程中,单位体积土体中空气的体积逐渐减小,而固体体积和水的体积则逐渐增加。当土的含水量继续增加到超过某一限度后,虽然土的内摩阻力还在减小,但单位体积土体中的空气体积已减到最小限度,而水的体积却在不断增加。由于水是不可压缩的,因此在同样的压实功下土的干密度反而逐渐减小。所以,要想达到较大的压实度同样是困难的。由此可见要想得到最大的压实度就必须使填土在最佳含水量下进行碾压。
5.压实功能对压实度的影响
压实功能(指压实工具的重量、碾压次数、锤落高度及作用时间等)对压实效果的影响,是除含水量之外的另一重要因素。试验结果表明,对于同类土压实功能增加,其最佳含水量减少,而最大密实度增加;当含水量一定时,压实功越大则密实度越高。根据这一特性,在施工中如果土的含水量低于最佳含水量,加水又有困难时,可采用增加压实功能的办法来提高其密实度,即采用重碾或增加碾压次数,加重落锤或增加落锤高度的办法。如果土的含水量过大,此时若增加压实功能,必将出现弹簧现象,压实效果很差,造成返工浪费。然而当压实功能增加到一定程度后,土的密度就增加得不显著,如若再采用增加压实功能的办法来提高土的密实度就不经济了,此时若不能降低对压实度的要求,则应采取换土或其它措施来解决。
6.压实机械对压实度的影响
不同的压路机对路基的压实度也同样有很大的影响,使用轻型压路机只能得到较小的压实度,使用重型的压路机可以得到较大的压实度,振动压路机比相同重量的普通光面压路机的压实效果好得多。从静力光面钢轮压路机和振动压路机的各自压实特性可以得到如下结论:用压路机进行碾压时,振动压路机对下部某一深度压实效果较好;光面钢轮压路机对上部压实效果较好。但两种压路机对较深的土层,其压实度均不能达到理想的效果。
羊脚碾最适宜于压实粘性土,用羊脚碾碾压非粘性土的效果较差。羊脚碾的压实作用是由下而上的,用羊脚碾碾压后表层6~10cm的土仍是松的,需要用光面压路机压实。对处于平衡含水量下的几种土,用多种不同机具压实得到的压实度结果表明:
①光面压路机和轮胎压路机适合于压实各种土。
②对于砂和砂砾土,轻型光面压路机及25t振动压路机都可以达到较高的压实度,对于粘性土需要用重型的光面压路机、振动压路机碾压,采用轮胎压路机则更合适。
③羊角碾不适宜碾压砂,但对其它土都能得到较高的压实度。
7.碾压层的厚度和碾压遍数对压实度的影响
①碾压厚度。碾压层的厚度应该与所用压路机的质量或功能相适应,它也随压路机的类型而改变。从光面钢轮压路机和振动压路机压实效果可以得到:土基的压实度高低与碾压厚度有直接关系。在沈阳绕城高速公路北李官互通立交D匝道路基处,做了两组试验,一组为路基土一次填筑的很厚,压实厚度达到40~45cm,然后测量其不同深度的压实度;另外一组为路基土一层的压实厚度为20~25cm,然后测量其不同深度的压实度。所得结果表明,碾压应当有适当的厚度。碾压层过厚不只是土层的下部压实度达不到要求,土层上部的压实度也会受到不利的影响。
②碾压遍数。压路机的碾压遍数对路基土压实度的影响是众所周知的。就是说,用同一压路机对同一种材料进行碾压时,最初的若干遍碾压,对增高材料的干密度影响很大;碾压遍数继续增加,干密度的增长率就逐渐减小;碾压遍数超过一定数值后,干密度实际上就不再增加了。当然,不同的材料或不同的土质对压实遍数要求不同。如一般砂性土压实遍数少,而粘性土压实遍数多。一般情况下,对于砂性土应达到五遍以上,而粘土则需七遍以上才能压实到所需要的压实度。对于不同土质较可靠的办法是在开始施工前分别进行碾压便数试验,并测定压实度,取得经验数据后再进行大面积施工。
8.填料的级配对压实度的影响
路基土的级配好坏对路基压实度的影响也是不可忽视的,实践证明,级配好的填料很容易压实,相反级配不好的路基填料是很难达到要求的压实度。在实际工作中尽量使用级配好的填料,如果级配不好应进行掺配或采取其它方法。
另外,在进行路基压实度的检测过程中,不同的检测方法都会产生一些误差,在工作中要多次试验多次校正,而且必须保证在室内得到的最大干密度和最佳含水量的准确性。在同一地点用核子密度仪测得的压实度较用灌砂法测得的结果小,而测得的含水量却比灌砂法大,对于不同的填土这种偏差也不相同。因此,在对路基压实度评价时,不能单纯用一种检测方法,在实际工作中要用灌砂法来对核子法进行校正。
9.结束语
为了延长公路的使用寿命,保证公路路基的质量,必须考虑以上各种因素。采取切实有效的方法,保证路基达到要求的压实度,才能铺筑一条高标准、高质量的公路。