高速公路路基压实机理及质量控制探讨

朱永真

摘 要：本文结合工程实际，对高速公路路基压实的意义、机理、影响压实的主要因素及质量控制措施进行了分析和论述。

关键词：高速公路；路基；压实度；质量控制；探讨

1.引言

在一些高速公路上，常出现道路沉陷、变形、开裂、翻浆等病害，产生的原因有路面方面的，更有路基方面的问题。路基是路面的基础，与路面共同承受行车作用传递的荷载，没有坚固稳定的路基，就没有稳固的路面。保证路基的压实度和稳定性是保证路面强度和稳定性的重要先决条件。只有对路基进行充分压实达到规定要求的压实度，才能保证路基的强度和稳定性，从而保证路面的正常使用，因此路基压实具有重要的意义和作用。

2.路基压实的机理

土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的孔隙被水分和空气所占据，土在压实过程中，因土粒受到瞬时荷重或振动力的作用，使土粒重新调整位置重新组合，彼此挤紧，较小颗粒被挤入较大颗粒之间的孔隙中去，颗粒位置转移稳定，孔隙缩小，土的单位重量提高，形成密实的整体，从而致使强度增加，稳定性提高。

3.影响路基压实的因素

3.1土的含水量

路基压实过程中，当土的含水量小于最佳含水量时，水起润滑作用，土粒间摩阻力减小，施加外力作用后，孔隙减小，土粒易于被挤紧，所以随含水量的增加干密度增大。当土的含水量大于最佳含水量时，虽然土的内摩阻力还在减小，但单位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，且水比土粒轻，因此在同样压实功作用下，土的干密度逐渐减小。只有在最佳含水量时，土粒排列最紧密，相对位置最稳定，最易获得最佳压实效果。所以路基施工中，选用最佳含水量及相应的最大干密度作为控制土基压实的指标，施工中严格控制和掌握最佳含水量是能否保证土基压实的关键。

3.2土质的选择

土质对压实度的影响很大，土质不同，最佳含水量和最大干密度不一样，分散性（液限、粘性）较高的土，最佳含水量较高，最大干密度较低；砂土因其颗粒较大，呈松散状，水分易于散失，所以最佳含水量的概念对其没有太大的实际意义，然而没有足够的含水量，砂土的压实又是很困难的；亚砂土和亚粘土的压实性能较好，而粘性土的压实性能较差。实际施工中，应针对不同土质进行分析试验，采集有代表性的土样，进行标准击实试验，以求得各施工段中各类土的最佳含水量和最大干密度，作为控制土基压实的基准数据，同时依据上述规律，采取相应的措施指导施工。

3.3压实厚度的影响

压实厚度对压实效果具有明显的影响，在相同压实条件下（土质、湿度、功能不变），实测土层不同深度的密实度得知，土基的密实度随深度而递减，而不同压实工具的有效压实深度各有差异，因此对路基填土分层的最佳厚度应根据压实工具类型、土质、对土基压实的基本要求等因素现场试验测定，以确定适宜的分层压实厚度。由试验及工程实践得知，一般情况下，压实土层厚度不宜超过20cm；12-15T光面压路机压实土层厚度不宜超过25cm；振动压路机压实土层厚度不宜超过50cm。另外碾压速度越快，压实效果越差，因此必须正确掌握碾压的速度，以求得较好的压实效果，一般碾压速度宜控制在3-6KM/h。

3.4压实功能的影响

压实功能主要指压实工具的质量、碾压次数或锤落高度、作用时间等，试验表明，同一种土的最佳含水量随压实功能的增加而减小，而最佳密实度则随压实功能的增加而增加。在相同含水量条件下，压实功越大则密实度越高。据此规律，施工中如果土的含水量低于最佳含水量而加水有困难时，则可采用增加压实功能的办法来提高土基的密实度。然而，如果土的含水量过大，此时增大压实功能则必将出现：“弹簧现象”，既达不到压实效果，又造成返工浪费。同时还应注意在增加压实功时，其单位压力不应超过土的强度极限，否则会立即引起土基破坏。由此可见，不同的压实机具，对土基的压实效果是不同的，实际工作中，必须注意正确地选择使用碾压机具，以达到保证质量、提高功效、降低成本之目的。

4.路基压实的质量控制措施

4.1填筑土含水量的控制

施工过程中必须控制好填土的含水量，使路基压实在接近最佳含水量时进行。实践证明，含水量接近最佳含水量（±2%）时，碾压效果最好，含水量过高，不易压实，且易起：“湿弹簧”，含水量过低，压不实，会造成松散现象，俗称“干弹簧”，所以一般来说，应随时测定土的含水量，以便达到最佳碾压效果。另外压实路基前后，因为降雨、日照或土的混填等因素将会导致同一施工面的含水量不均匀，土的透水性不一致，同样无法达到最大压实度，所以在具体施工时，除了要遵循常规的施工要求外，应尽量使土料的含水量均匀一致。对于偏湿土，我们可以采取晾晒方法，使之接近最佳含水量再碾压；对于过湿土，在考虑进度的条件下，可以加石灰进行拌合，从而降低含水量接近最佳含水量提高干密度；对于偏干土，我们可以采取增加压路机吨位或增加碾压遍数的办法来进行压实，压实机械增大吨位和增加碾压遍数相当于增加了土的压实功，尽量使土中的空气排出，增加土的颗粒成分，增大干密度。对于土很干的时候可考虑洒水碾压来达到最好压实效果。

4.2路基填土的选择

路基修筑首先考虑在线路上用自然土进行移挖作填，需要先将不适合作为路基填料的表土清除，一般清除厚度为30cm，需要清除淤泥、沼泽土、有机土、草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土。液限超过50、塑性指数大于26及含水量超过规定的土，需要采取满足设计要求的技术措施后，经检查合格后方可使用。同时在路基填筑之前应对沿线的自然土根据规范要求的频率进行试验分析，确定其物理力学性质，测定其最佳含水量及最大干密度，以便指导路基施工的控制。试验不及时则现场无对照指标，无法判定压实质量；取样的代表性要好，否则实际填筑料和给出的最大干密度之间的相关关系差，容易造成无论如何碾压均达不到规范要求或压实度超百的情况发生。如果在施工中揭露出不同土质，需要及时补做室内标准击实试验。

4.3松铺厚度的控制

《公路路基施工技术规范》中明确要求必须根据道路的设计断面分层填筑、分层压实。采用机械压实时，分层的最大松铺厚度，高速公路和一级公路不应超过30cm。由于超厚填土，造成虽然路基填土上层符合要求，但开挖后下层仍比较松散，这就为以后路基的稳定埋下质量隐患。另外路基填土也不宜过薄，填土厚度不应小于15cm，太薄会发生“叠皮”现象。

4.4碾压过程的控制

碾压过程控制包括选取合适的压路机吨位、型号、压实遍数、压实方法及压实均匀性等。高速公路采用重型击实标准和要求较高的压实度，要求大吨位的压路机与之相配套。不同种类的压路机对不同土质的压实效果不同，振动碾压砂砾土能得到良好的压实效果，而振动碾压粘性土能得到最佳压实效果。同一种型号的压路机对不同土质的压实效果不一样，这就决定对不同土质，同一压路机碾压采用不同的压实遍数。压实方法对压实效果也有影响，压实均匀性要求控制被碾压路段的压实度一致，不至于出现一部分超密，而另一部分欠密的不均匀现象。一般在碾压过程中采用先轻后重、先静后动、先外侧后中间的碾压方法。碾压速度控制在1.15-2.5KM/h，相邻轮迹应重叠1/3±，碾压遍数控制在4-6遍。

5.结语

高速公路的路基质量对其使用性能影响较大，而路基压实度又是影响路基质量的重要指标，因此在路基施工时应严格按照规范要求进行，同时针对不同的影响因素制定相应的处理控制措施，才能保证高速公路路基路面的质量。

参考文献

[1] 公路路基施工技术规范.JTG F10-2006.人民交通出版社，2006

[2] 公路土工试验规程.JTG E40-2007.人民交通出版社，2007

[3] 高等级公路路基路面施工技术.人民交通出版社，2003