道路工程路基土压实技术探析

来源:用户上传      作者:王祺超　赖淏　翟健梁　张超　陶富华

　　摘 要：文章从道路工程路基土压实的机理、必要性、意义、影响因素、检测和施工要点对道路工程路基土压实技术进行探析，为优化道路工程路基土压实效果提供理论支持与经验参考。
　　关键词：道路工程;路基土压实;技术探析
　　
　　1 道路工程路基土压实的机理
　　路基土是由空气和水填充于固体的土颗粒骨架之中而形成的固—液—气三相体，是道路工程中修筑路基的基本材料。路基土颗粒之间存在摩擦阻力和粘结力，因此土的颗粒难以在位置上产生相对变动。道路工程上的路基土压实指通过施加外界压力，在克服路基土颗粒间摩擦阻力和粘结力的情况下对路基土做功，使土的颗粒分布更加均匀，土的颗粒间距被挤压缩小，土体逐渐密实化的过程。
　　2 道路工程路基土压实的必要性
　　结构层或路基变形导致路面损坏。路基变形源于荷载作用下的路基土塑性变形、自重作用下的短期压密沉降以及长期固结沉降。对道路工程而言，在路基的稳定性得到保证之后，其他施工环节方可顺利开展，工程质量方能达到预期效果和标准。一旦路基存在过大的变形量时，在路面板的底部往往会出现脱空的情况。板底脱空致使路面出现开裂甚至断裂。为控制路基变形量，需要对路基土进行充分的壓实施工，使得路基土具有适当的抗变形能力，从而保证路基具有可靠的使用性能和耐久性。因此，在道路工程的路基修筑施工过程中，必须对路基土的压实环节给予高度重视，路基土的压实效果越好，路基可能出现的变形量越小，道路整体结构便具有更好的稳定性。
　　3 道路工程路基土压实的意义
　　道路工程路基土压实的意义可归纳为以下三点：（1）提升路基的强度和回弹模量，降低路基的可压缩性;（2）最大限度地减小路基因水分干湿作用引起的体积变化;（3）减小路基土的空隙率、渗透系数，减少持水和渗流。[1]
　　4 道路工程路基土压实的影响因素
　　4.1 土质
　　土质是影响路基土压实的基础性因素，也是压实施工的首要考虑因素。施工单位应当从材料经济性和施工技术性两方面综合考虑，对路基土的土质进行合理选择和严格控制。除了应注意塑性指数高于26或有机质含量高于5%的不良土质不可直接用于道路工程的路基修筑之外，亦不宜选用水稳定性不良或可压缩性较大的土质作为路基土，而砂性土因易被压实而常用于路基修筑，是路基土的理想选择材料。
　　4.2 路基土的颗粒粗细程度
　　一般而言，在土质相同的条件下，土的颗粒越粗，其回弹模量值也越大，在相同条件下对路基土进行压实，所得土的最大干密度越大，而最佳含水量越小。鉴于不同颗粒粗细程度的路基土压实效果间具有明显差异，应该根据工程实际和施工环境的要求对路基土的颗粒粗细程度进行合理筛选和严格控制。
　　4.3 含水率
　　含水率较低的路基土，水膜的润滑作用相对微弱，在压实过程中，路基土中的空气易通过连通孔向外排出，但土的颗粒间存在的摩擦阻力和粘结力强，土的颗粒间难以在位置上产生相对变动，路基土的压实受到限制。路基土的含水率增高会导致水膜厚度增大，水膜的润滑作用增强，限制土的颗粒移动的阻力被大大削弱，路基土的压实度增大。
　　但是，路基土的含水量过大或过小均无法充分压实。路基土的含水量过高时会产生大量残存于路基土孔隙的自由水，这部分水不但会阻碍路基土中空气的排出，损耗压实功，而且会因蒸发作用在路基土内部产生连通的毛细孔，对路基土结构的密实性造成不利影响。路基土的含水率过低时，路基土经压实后，内部仍然残存大量孔隙，其密实度和强度会在吸水后大大降低。综上所述，应控制路基土在最佳含水率下压实，方能得到理想的压实效果。
　　4.4 压实功
　　在一定范围内，压实功的增大导致土的最大干密度提高，最佳含水量降低。压实功的增大可以有效提高低含水量路基土的干密度，但对高含水率路基土的干密度影响不显著，因此在工程中难以通过提高压实功的途径达到改善高含水率路基土压实效果的目的。
　　5 道路工程路基土压实的检测
　　路基土的压实效果通过压实度反映。压实度指施工路段压实后测得的干密度与标准击实后测得的最大干密度之比。路基土压实度越大则表明其密实度越高，压实效果越好。
　　灌砂法、环刀法和核子仪法为常用的压实检测方法[2]。各种检测方法均存在局限性，应根据实际情况进行选择。各类土压实情况均可用灌砂法进行检测。细粒土特别是粘性土干密度的检测往往选择环刀法。核子仪在标定后方可使用，并需与灌砂法比较，进行数值修正，才能得到准确的检测结果。
　　6 道路工程路基土压实的施工要点
　　6.1 分层压实施工
　　距离路面越近的路基部分需要承受越强的荷载作用，所以在路基施工中，对不同深度的路基土提出的压实度要求是不同的。距离路面越近的路基土层，应该具有越大的压实度。因此，进行分层压实施工是保障路基土实现预期压实效果的必要措施。
　　6.2 压实试验
　　在路基土正式压实之前，需要先对拟压实方案进行试验。对试验路段的压实效果进行检测和评价，并以此为根据，对压实方案的进行调整和优化，确定出符合压实标准的最佳分层厚度、压实次数、压实速度等施工参数。基于压实试验对压实方案进行的再次调整，不但能够优化压实效果，还能够使工程更加经济，是路基土压实不可或缺的环节。
　　7 结语
　　近年来，我国的交通量逐年快速增长，科学技术不断发展，施工的水平和要求也逐步提高，道路交通建设越来越受到重视。为提高道路工程的工程质量，必须对路基土压实施工环节给予高度的重视和严格的控制，只有如此，才能为其他施工环节的顺利开展和整体道路结构的稳定提供必要保障。
　　参考文献：
　　[1]孙立军.铺面工程学[M].上海：同济大学出版社，2012：51.
　　[2]林向东.瑞雷面波法在铁路路基压实度检测中的应用及理论研究[D].兰州交通大学，2015.
　　作者简介：王祺超（1999-），男，长安大学材料科学与工程学院本科生，研究方向：道路材料与结构。
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