王 奇

(1.陜西高速機(jī)械化工程有限公司，陜西西安 710038;2.陜西高速集團(tuán)銅旬高速公路建設(shè)管理處，陜西咸陽 713800)

土是由土顆粒、水分及空氣組成，顆粒充當(dāng)骨架，顆粒間的孔隙被水分和空氣所填充，它們保持各自的特性，并互相制約存在于一個(gè)整體之中，形成土的各種物理、力學(xué)性質(zhì)。路基施工則是破壞了土體的天然平衡狀態(tài)，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散并重組，土的物理、力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，土體強(qiáng)度隨之降低。為確保路基土有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，只有通過壓實(shí)來提高其密實(shí)程度，但要想做好壓實(shí)，就必須正確分析影響壓實(shí)的因素，從而提出解決措施。

1 影響因素

1)含水量。壓實(shí)原理就是依靠壓實(shí)功克服土顆粒間的內(nèi)摩擦力、粘結(jié)力，使土顆粒產(chǎn)生相對(duì)位移。土中含水量較小時(shí)內(nèi)摩阻力大，壓實(shí)到一定程度時(shí)某一壓實(shí)功不能克服顆粒間的摩阻力，此時(shí)得到的干密度較小;含水量逐漸增加，水的潤滑作用使摩阻力逐漸減小，同一壓實(shí)功能得到較大干密度;當(dāng)單位土體含水量繼續(xù)增加到超過某一極限后(即最佳含水量ω0)，摩阻力雖仍在減小，但單位土體中的空氣體積已減到最小，水的體積卻不斷增加，由于水是不可壓縮的，因此在同等壓實(shí)功作用下土的干密度反而逐漸減小，如圖1所示，一定含水量之前γ隨ω增大而提高，主要在于水的潤滑作用使外力作用下的土顆粒容易產(chǎn)生相對(duì)位移，顆粒被擠緊形成新結(jié)構(gòu)從而γ得到提高;但是當(dāng)γ達(dá)到最大值后，ω繼續(xù)增大導(dǎo)致顆粒間孔隙被水充滿，外力無法直接作用于土粒上而是傳給了其周圍的水或被封閉的空氣，縱然耗費(fèi)再大的壓實(shí)功，土粒原來的位置也不會(huì)發(fā)生改變，因而隨著ω的增大γ卻隨之降低。由此可見，壓實(shí)時(shí)如能控制土的含水量處于最佳值，不僅壓實(shí)效果最好而且耗費(fèi)的壓實(shí)功也最經(jīng)濟(jì)。

2)土質(zhì)、壓實(shí)厚度。土質(zhì)不同，γ與ω0數(shù)值也不一樣，對(duì)不同土質(zhì)的擊實(shí)試驗(yàn)(如圖2所示)結(jié)果說明:

a.土質(zhì)不同，最佳含水量、最大密實(shí)度也不相同。b.液限較高、粘性較大的土其最佳含水量較大而最大密實(shí)度較小，主要是因?yàn)檎惩令w粒細(xì)、比表面積大，并且粘土中含有親水性較高的膠體物質(zhì)，需要較多的水分包裹土粒才能形成水膜。由此得出，砂性土的壓實(shí)效果較好，粘性土的壓實(shí)效果較差，所以在路基填筑過程中要求盡量使用砂性土，盡量不要使用粘性土或粉性土，不得已的情況下確實(shí)需要使用時(shí)須采取一定的技術(shù)措施。

土體受壓時(shí)，有效壓實(shí)深度約等于壓體直徑的兩倍或壓體與土體接觸表面最小橫向尺寸的兩倍，超出這個(gè)范圍，作用在土體的壓力急劇減小并逐漸趨于零，起不到任何壓實(shí)作用，土的密實(shí)度將未發(fā)生變化，由此得出作用于土體的外力隨深度增大而逐漸減小，當(dāng)超過一定深度時(shí)土的密實(shí)度不會(huì)發(fā)生變化，所以應(yīng)準(zhǔn)確控制碾壓厚度。

3)壓實(shí)功。壓實(shí)功由碾壓或錘擊的次數(shù)以及其單位壓力所決定的，若在一定范圍內(nèi)增加壓實(shí)功，可起到降低含水量提高密實(shí)度的效果。據(jù)此特征，工程實(shí)踐中可采取增加壓實(shí)功來提高路基強(qiáng)度或降低最佳含水量，但要明白，一味靠增加壓實(shí)功的方法來提高路基強(qiáng)度有一定的限度，壓實(shí)功增加到一定程度以上，強(qiáng)度提高變得極為緩慢，在經(jīng)濟(jì)效益和施工組織上不盡合理，甚至如果功能過大會(huì)破壞土基結(jié)構(gòu)，壓實(shí)效果適得其反。

圖1 含水量與干密度關(guān)系示意圖

圖2 幾種土質(zhì)的壓實(shí)曲線對(duì)照?qǐng)D

4)碾壓機(jī)械、碾壓速度及碾壓方式。土的有效壓實(shí)深度隨碾壓機(jī)械不同而不同:一般來說夯擊式壓力深度最大，震動(dòng)式次之，碾壓式最小，由此根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)可確定不同碾壓機(jī)械的最佳壓實(shí)深度，但同時(shí)也要明白同一機(jī)械的壓實(shí)深度在壓實(shí)過程中并不是一成不變的，土松軟時(shí)作用深度較大，隨著壓實(shí)度逐漸增大作用深度逐漸變小。不同土質(zhì)使用不同類型的碾壓機(jī)械壓實(shí)效果也不相同:一般而言，砂性土使用振動(dòng)式效果最好，夯擊式次之，碾壓式較差;粘性土則是使用碾壓式和夯擊式較好，振動(dòng)式較差甚至無作用。不管使用哪種類型的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓，傳送至被壓層的能量與速度成反比，所以不同碾壓機(jī)械的最佳碾壓速度不相同，因此要嚴(yán)格控制碾壓速度處于最佳狀態(tài)。

“先輕后重，先慢后快，先邊緣后中間”是路基施工技術(shù)規(guī)范最基本的碾壓方式，它不僅有利于提高壓實(shí)度，還可提高平整度，但這種方式也不是萬能的，遇到特殊情況時(shí)，碾壓方式也要相應(yīng)改變，如碾壓碎石穩(wěn)定土?xí)r，由于填料中含有一定的碎石，采用高頻低幅、緊跟慢壓不僅能得到較好的壓實(shí)度而且平整度也好。

2 施工應(yīng)用

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，根據(jù)含水量和壓實(shí)功能特性，要得到最大壓實(shí)度，應(yīng)該使壓實(shí)土保持在最佳含水量，并采用適當(dāng)壓實(shí)功;如果土的含水量低于最佳含水量，可采取噴水措施提高土體含水量至最佳，如果現(xiàn)場(chǎng)加水有困難，也可通過提高壓實(shí)功的途徑來提高其密實(shí)度;如果土的含水量過大，僅靠增加壓實(shí)功來提高壓實(shí)度將會(huì)出現(xiàn)“彈簧現(xiàn)象”，壓實(shí)效果差，應(yīng)立刻停止壓實(shí)，待路基風(fēng)干含水量達(dá)到最佳或加入石灰降低含水量至最佳后方可進(jìn)行壓實(shí)，特別在非常干旱或潮濕地區(qū)，須特別注意最佳含水量這一點(diǎn)，必要時(shí)在實(shí)際施工中可適當(dāng)降低對(duì)壓實(shí)度的要求。

根據(jù)土質(zhì)、土層厚度、壓實(shí)機(jī)械對(duì)壓實(shí)度的影響特性，通過鋪筑路基試驗(yàn)段來選擇確定合適的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)厚度，一般情況下，夯實(shí)不宜超過20cm，12 t～15 t光面壓路機(jī)，不宜超過25cm，振動(dòng)壓路機(jī)或夯擊機(jī)，宜以50cm為限。

根據(jù)碾壓速度、方式的影響特性，在施工現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)不同的碾壓材料和壓實(shí)機(jī)械，可通過鋪筑試驗(yàn)段選定合適的碾壓速度、方式，并嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行碾壓，確保路基壓實(shí)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

根據(jù)路基土壓實(shí)原理，正確運(yùn)用壓實(shí)的特性，精確控制最佳含水量，選擇合適的壓實(shí)機(jī)械、碾壓遍數(shù)以及碾壓速度，選定最佳壓實(shí)厚度，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求施工，以指導(dǎo)路基壓實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工作，能取到事半功倍的效果。

［1］沙慶林.公路壓實(shí)與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［2］鄧學(xué)鈞.路基路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2003.