孫員風(fēng),李浦達(dá)（鷹潭市公路管理局）

0 引言

公路路基承受著本身巖土自重和路面重量以及由路面?zhèn)鬟f下來的車荷載,屬于一種線形結(jié)構(gòu)物,具有路線長,與大自然接觸面廣等特點(diǎn),路基壓實(shí)度是保證路面質(zhì)量的重要保障。路基的質(zhì)量主要看壓實(shí)度,壓實(shí)度的強(qiáng)度直接影響公路使用的壽命。影響路基其壓實(shí)效果的因素主要有土質(zhì)、含水量、壓實(shí)功能及操作,土層厚度和以及人為因素。在高速公路建設(shè)中,路基壓實(shí)度的質(zhì)量至關(guān)重要。壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)會(huì)使路面破損、使用狀況差、通行能力差、交通事故發(fā)生多。因此,只有把路基結(jié)構(gòu)層充分壓實(shí),才能充分保證路基強(qiáng)度、剛度及平整度,保證及路面的使用壽命、延長路基。

通常采用壓實(shí)度指標(biāo)來控制衡量路基施工的質(zhì)量,即通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出路基土的最大干密度,并以它為標(biāo)準(zhǔn)來控制施工時(shí)路基土的干密度。為了保證評定標(biāo)準(zhǔn)的最大干密度的準(zhǔn)確性和對應(yīng)性,在建設(shè)施工中,施工單位的試驗(yàn)人員和工程監(jiān)理人員對路基填料除了按照規(guī)定的頻率進(jìn)行檢驗(yàn)外,如果路基填料發(fā)生變化還應(yīng)及時(shí)測定,確定填料的最大干密度和最佳含水量,保證所測定的路基的壓實(shí)度是該種土樣的真實(shí)壓實(shí)度。

路基是公路工程的重要構(gòu)成部分,它和路面共同承擔(dān)著行車作用傳遞來的負(fù)載,沒有堅(jiān)固、穩(wěn)定的路基,就不可能有穩(wěn)固的路面。因而,保證路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性是保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及增強(qiáng)公路整體強(qiáng)度的前提,同樣,只有穩(wěn)固的路基,沒有結(jié)構(gòu)合理、密實(shí)、穩(wěn)定的路面也是不行的。理論和試驗(yàn)及工程實(shí)踐表明,在技術(shù)方面的主要措施是對路基進(jìn)行碾壓和技術(shù)處理,使其達(dá)到要求的密實(shí)度后,路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性就得到了可靠的保證,修建路面時(shí)就不會(huì)被破壞,然后,對路面的礦料級配、路面種類的選擇等加以比較、精心施工,才能使公路整體強(qiáng)度增加,整體穩(wěn)定才能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

1 對高速公路路基強(qiáng)度的基礎(chǔ)分析

土是三相體,路基的承載壓力由頂部到底部逐漸減小,因此采用路基填料的土的強(qiáng)度必須從下到上逐漸提高,在許多國家的施工規(guī)范中都明確規(guī)定了路基各層填料的強(qiáng)度和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn),來確保路基各層填料符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn),為使填充的土達(dá)到真正的標(biāo)準(zhǔn),還必須采用輪重不小于4t的輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)力不小于25 t的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí),以確保路基整個(gè)壓實(shí)面的密實(shí)度都能達(dá)到規(guī)定的要求。在雨季施工中,被雨水浸泡過的土一概不能用來填筑路基。所有的路基填料都要經(jīng)過施工技術(shù)人員、管理人員認(rèn)可檢驗(yàn)才能使用,此外對于不同強(qiáng)度的土填充不同層面的路基也是所規(guī)定的,不容許將CBR值較大的填在CBR值較小的土層下面,也不容許將CBR值較小的土填在路基頂面。

在檢測路基填料的含水量和壓實(shí)度時(shí),除按規(guī)范規(guī)定的距離取樣外,還應(yīng)找薄弱環(huán)節(jié)取樣試驗(yàn),以確保路基填方都能達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度和強(qiáng)度,這也是施工規(guī)范中規(guī)定要用輪胎壓路機(jī)和平地機(jī)配合振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)的原因。因?yàn)檩喬郝窓C(jī)是受壓力控制而自動(dòng)調(diào)整輪胎的高度和壓力,使路基填土的壓實(shí)度達(dá)到均勻一致。

2 影響高速公路路基壓實(shí)度的主要因素

2.1 施工區(qū)域土質(zhì)的影響

土的性質(zhì)對壓實(shí)效果有很大的影響,土質(zhì)不同,γ0和W0數(shù)量不同。液限、粘性較高的土,W0就高,γ0就低。砂土因其顆粒較大,呈松散狀水分易于散失,對W0的概念沒有多少實(shí)際意義,然而水分的不足砂土的壓實(shí)也是很困難的,亞砂土和亞粘土的壓實(shí)性能較好,粘性土的壓實(shí)性能較差。在施工中,應(yīng)對不同土質(zhì)進(jìn)行分析與試驗(yàn)選取代表性土樣,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí),以求得各類土的最大干容重γ0和最佳含水量W0作為控制土基壓實(shí)的基本數(shù)據(jù)。

2.2 壓實(shí)材料土含水量的影響

對于壓實(shí)過程中土或材料的含水量對所能達(dá)到的壓實(shí)度起著非常大的影響作用。錘擊或碾壓的功需要克服顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力,才能使土顆粒產(chǎn)生位移并互相靠近。土的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力是隨壓實(shí)度而增加的。土的含水量小時(shí)粒間的內(nèi)摩阻力大,壓實(shí)到一定程度后,某一壓實(shí)功不再能克服土的抗力,壓實(shí)所得的干密度小。當(dāng)土的含水量逐漸增加時(shí),水在土顆粒間起著潤滑作用使土的內(nèi)摩阻力減小,因此同樣的壓實(shí)功可以得到較大的干密度。在這個(gè)過程中,單位體積土體中空氣的體積逐漸減小,而固體體積和水的體積則逐漸增加。

當(dāng)土的含水量繼續(xù)增加到超過某一限度后,雖然內(nèi)摩阻力還在減小,但單位體積土體中的空氣體積已減到最小限度,而水的體積卻在不斷增加。由于水是不可壓縮的,因此在同樣的壓實(shí)功下,土的干密度反而逐漸減小。土的干密度與含水量的這樣一種緊密關(guān)系,就形成了駝峰形擊實(shí)曲線。因此,細(xì)顆粒土以及天然砂礫土、紅土砂礫、級配碎石、級配礫石、石灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土等多種路面材料,都只有在一定的含水量條件下才能壓實(shí)到最大干密度。這個(gè)與最大干密度相對應(yīng)的含水量,通常稱作最佳含水量。最佳含水量是通過擊實(shí)試驗(yàn)求得的。

2.3 路基壓實(shí)功能的影響

壓實(shí)功能（指壓實(shí)工具的重量、碾壓次數(shù)、錘落高度及作用時(shí)間等）是除含水量之外對壓實(shí)效果的影響另一種重要因素。試驗(yàn)結(jié)果表明對于同類土壓實(shí)功能增加,其最佳含水量減少,而最大密實(shí)度增加；當(dāng)含水量不變時(shí),壓實(shí)功越大,則密實(shí)度越高。根據(jù)這一特性,在施工中如果土的含水量低于ω0,加水又有困難時(shí),可采用增加壓實(shí)功能的辦法來提高其密實(shí)度,即采用重碾或增加碾壓次數(shù),加重落錘或增加落錘高度的辦法。如果土的含水量過大,此時(shí)若增加壓實(shí)功能,必將出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象,壓實(shí)效果差,必將造成返工浪費(fèi)。然而當(dāng)壓實(shí)功能增加到一定程度后,土的密度就增加的程度不是很顯著,如若再采用增加壓實(shí)功能的辦法來提高土的密實(shí)度很不符合經(jīng)濟(jì)效益的。此時(shí),若不能降低對密實(shí)度的要求,就應(yīng)采取換土或選擇其他措施來解決這類問題了。

2.4 路基壓實(shí)的厚度影響

（土質(zhì)、濕度、功能不變）土基的密實(shí)度隨深度而遞減,而對于不同壓實(shí)工具的有效壓實(shí)深度是有所差距的。這就是規(guī)范要求分層壓實(shí)的道理,因而,對路基填土分層的最佳厚度應(yīng)根據(jù)壓實(shí)工具類型、土質(zhì),對土基壓實(shí)的基本要求等因素通過鋪筑試驗(yàn)段確定。依據(jù)實(shí)際施工的經(jīng)驗(yàn)所知,人工夯實(shí)土層虛鋪厚度不宜超過20 cm；12～15 t光輪壓路機(jī)不宜超過25 cm；25 t振動(dòng)壓路機(jī)不超過30 cm。在近幾年高速公路大量修建,由于高速公路土方量大而集中,工期緊,大噸位壓路機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,因而壓實(shí)厚度也隨著加厚,虛鋪厚度一般接近50 cm,采用合理的機(jī)械組合也能使虛鋪厚度得到適當(dāng)提高。另外,還有壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)機(jī)具及碾壓速度等,都會(huì)對路基壓實(shí)產(chǎn)生實(shí)際的影響。

3 確保高速公路路基強(qiáng)度穩(wěn)定性的有效措施

公路路線合理設(shè)計(jì)以及附近壞境的相關(guān)分析,是保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的基本條件。水文地質(zhì)調(diào)查主要有當(dāng)?shù)貧鉁睾徒涤炅康拇笮?、地面水位的深度、流向?以便采取相應(yīng)措施加以治理和選擇合適的填料來填充。根據(jù)沿線水文調(diào)查,搞好排水設(shè)施,尤其是搞好互通內(nèi)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),使水排出路基的范圍之外保證路基的穩(wěn)定性。土質(zhì)調(diào)查主要與挖方路基頂部和填方原地面以下的土質(zhì)類別,對于軟土、沼澤等地帶提出治理方案。筑路材料調(diào)查主要對沿線挖方及附近的各類土壤進(jìn)行全面調(diào)查,摸清可作填料的質(zhì)量和數(shù)量。各項(xiàng)調(diào)查都要認(rèn)真細(xì)致,如做不準(zhǔn)調(diào)查,將強(qiáng)度較差的材料填到路基頂部,強(qiáng)度高的材料就有可能得不到充分利用,既造成浪費(fèi)又影響路基的強(qiáng)度。

4 結(jié)論

路基壓實(shí)度對整個(gè)公路整體強(qiáng)度的影響非常明顯,當(dāng)然,影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的原因是也是多方面的,有內(nèi)因也有外因同樣可受荷載的作用。如果在以后的道路修建中對以上所述的幾個(gè)問題加以重視和注意,公路路基整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性都會(huì)有一個(gè)可靠的保證。

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