對土方路基壓實度的質量控制研究

張霄霄

（昆山市交通科技研究中心有限公司,江蘇 昆山 215300）

0 引言

路基壓實度是評價路基施工質量的重要指標，能夠反映路基壓實后的密實程度，加強對該項指標的控制具有必要性[1]。切實做好路基壓實作業后，壓實度提高，路基的穩定性增強，有利于公路其他部分的順利建設和正常使用。

1 路基壓實的重要性

路基在自然狀態下呈松散狀，壓實后路基的強度提高，穩定性得到保障。路基壓實是路基建設全過程中的重要環節，在機械化施工的趨勢下，通常用壓實機具予以處理，借助外力作用改變三相土體中土塊和土顆粒的分布狀態。經過重新排列后相互靠近，大顆粒間的空隙被小顆粒填充，路基的密實度提高，內聚力和黏聚力均增加，充分保障了路基的強度和穩定性。在建設質量可靠的路基后，可更加有效地施工路面。由此可見，路基施工極具重要性。

2 土方路基壓實操作技術

壓實前檢測土層的厚度、平整度、含水量，綜合評價是否具備壓實的條件，有不達標之處安排處理。

正式壓實時，遵循“先弱后強、先輕后重”的原則，壓實初期靜壓，后續振動碾壓。對路基邊緣部分碾壓后，再向中間推進。壓實全程，壓路機操作人員嚴格聽從專員的指揮，精準控制壓實機械設備。碾壓速度、碾壓遍數、重疊量各方面均要合理，禁止隨意調頭、轉動方向。土方路基壓實過程中加強對填料含水量的檢測，根據實際含水量采取動態調控措施，含水量偏低時補充水分，偏高時翻曬，填料含水量達到要求后碾壓。

壓實期間路基邊坡可能堆積填料，需進行整平。壓實后組織質量檢查，結合平整度、壓實度判斷壓實效果。局部壓實度不足時，根據實測數據與設計要求的差異加強壓實，再用灌砂法檢測。

路基的穩定性易由于水侵蝕而受到影響，加強排水具有必要性。對于非滲水土的路基面，修筑排水橫坡，利用橫坡高效排水。對于巖石路基面，以設樁的方式測量平整高度，修筑路拱后進行壓實，提升路基的穩定性，抵御水的侵蝕。

3 對路基壓實度造成影響的關鍵因素

3.1 土料的含水量

土料含水量偏高時，壓實效果差，土料的穩定性有限，影響到路基的穩定性；含水量偏低時，壓實過程中土粒間存在過強的摩擦力，密實度也依然難以達到要求。因此，需遵循適中的原則，動態控制土料的含水量。

3.2 壓實機械

路基壓實普遍采取機械作業的模式，由于壓實機械設備類型的不同，經過壓實處理后的壓實度也存在差異。例如，輕型壓實機械壓實后的密實度偏低，重型壓實機械有利于提高密實度，但壓實機械過重易破壞土料的原有形態，可能由于外部壓力作用而分散，反而不利于壓實度的提高。因此，需根據土料的特性選擇適宜的壓實機械，再規范施工。

3.3 壓實厚度

偏厚時，壓實機械的作用力難以擴散至下層，存在上部密實度較好而下部較差的問題；偏薄時，土層承受的壓力有限而壓實作用力較強，破壞土粒中各物質的比例，也將影響壓實效果。

3.4 壓實遍數

壓實遍數較多時，壓實后土體的密實度較高，但需耗費較長的人力成本和物力成本，影響經濟效益；壓實遍數較少時，能夠縮短壓實作業時間，但土料經過壓實后的密實度有限。針對此狀況，需提前組織試驗，確定適宜的壓實遍數。

3.5 壓實速度

壓實速度過快，機械設備與土的接觸時間較短，壓實后路基的密實度不足；壓實速度過慢，土料得到充分的壓實處理，但工程成本增加，不利于工程經濟效益的提高。

3.6 土料類型

砂土、砂礫土及亞砂土易于壓實，土料經過壓實處理后有足夠的穩定性，因此此類土料適宜應用在路基建設中。相較而言，黏質土和細亞砂土也易于壓實，但對水較為敏感，飽水條件下呈流動狀，缺乏足夠的承載性能。為有效規避該類問題的發生，需要優先選擇壓實效果好、對水適應能力較強的土料，必要時對土料做改良處理，為路基壓實打下良好的基礎。

4 路基壓實度的質量控制

4.1 路基填料的質量控制

（1）填料的選擇。優先選用易被壓實且經過壓實后密實度可達到要求的填料，禁止采用液限超50或塑性指數超26的土，亦不可采用沼澤土、凍土、淤泥等，否則在壓實后仍缺乏足夠的穩定性。除了土料的選擇外，還需加強質量檢查，不可摻雜樹根、草皮等雜物。若由于條件限制而必須選用黃土膨脹土，根據此類土料的特性做相應的處理，而后方可投入使用。

表1 路基填料的最小強度和最大粒徑

（2）填筑前的試驗。試驗內容包含：顆粒大小分析試驗；密度試驗；相對密度試驗；CBR值試驗；擊實試驗；液限、塑限試驗；含水量試驗；重型擊實試驗等。根據試驗產生的數據綜合判斷土料的性質，確定不達標的土料并予以剔除。在完成重型擊實試驗后，匯總測定的數據，繪制土料的干密度和含水量關系曲線，直觀分析土料的性質。

4.2 正式壓實前的試驗

取具有代表性的路段組織試驗，根據試驗情況選擇適宜的機械設備，確定包含壓實遍數、壓實速度在內的各項參數。為保證試驗結果的可靠性，要求試驗段的長度不小于200 m，試驗過程中加強對各項數據的采集與記錄。經過試驗后，確定一套可行性較高的作業方案，為路基的大面積施工提供引導。

4.3 土料含水量的控制

施工中，先采取路基排水措施，加強對路塹施工土方含水量的控制，必要時開挖縱、橫向滲水溝，減小水對施工的干擾。對于存在于含水區的路塹，宜采取D75鏈軌與3Y15/18間隔穩壓的方法；施工條件較差時，填適量的無機結合料，用于抑制地下水位的上升；還可采取無砂管降水的方法，實現對含水量的有效控制。路基填筑時，按比例摻入黏土和砂土，做充分的混合后予以填筑。遇土料的含水量偏高時，用鏵犁及旋耕犁拌和晾曬，降低土料的含水量。壓實與填筑分段、分層穿插進行，在此方式下有充足的時間對土方含水量做靈活的調整。此外，加強對土方水分散失系數的控制也具有必要性，此項指標富有參考價值，能夠更加有效地控制碾壓作業段的長度，使施工作業有條不紊地進行。

壓實前檢測路基土的含水量，在最佳含水量的正負2%~5%為宜，合理的含水量可取得良好的壓實效果。路基土含水量偏高時，有軟彈現象，即便做充分的碾壓也依然難以達到壓實度要求。針對含水量偏高的情況，考慮攤開晾曬的處理方法，待實測含水量與最佳含水量的差值在許可范圍內后方可安排壓實。由于工期緊張無法以攤開晾曬的方法降低含水量時，采用摻拌石灰的含水量降低措施，但此方法存在成本增多的局限性，需要獲得監理工程師許可后方可應用。路基土的含水量偏低時，根據實際含水量適量灑水。路基土含水量的高低易受到環境溫度的影響，一日內各時段的環境溫度存在差異，因此需加強對路基土含水量的檢測，根據檢測結果及時采取動態化的含水量調控措施。

4.4 土質的質量控制

土料保持最佳含水量時，便于壓實作業的高效進行，在減少壓實功的同時取得良好的壓實效果。各類型土料對應的最佳含水量控制要求不盡相同，需根據實際情況動態控制。例如，細砂、高液限黏土的最佳含水量以9%~12%為宜，粉質低液限砂土以12%~16%為宜。純砂屬于散狀材料，缺乏凝聚性，在經過充分的壓實后砂土有液化的情況，不利于正常碾壓。針對此類特殊的材料，采取如下處理方法：

首先用水沖密實法，在增加水分后使砂呈飽水的狀態；而后，于周邊開挖試坑，向坑內放置籮筐或是其他具有過濾作用的裝置；啟用小型抽水機，向上抽取多余的水。除前述基礎操作外，還可用輕型振動式壓路機做碾壓處理，進一步提高土料的密實度。碾壓含水量約為10%，碾壓遍數無特定的要求，具體視實際情況而定。

4.5 路基的合理壓實

壓實采取先穩壓、再震動碾壓的基本作業思路（圖1），具體要點為：

圖1 路基壓實流程

（1）直線段和大半徑曲線段，首先對邊緣部分做壓實處理，再轉向中間區域，最終實現對路基的全方位碾壓；小半徑曲線段，先對內側碾壓，再轉向外側。

（2）為保證路基得到全面的碾壓，碾壓輪需重合，具體以輪寬的1/3~1/2為宜。

（3）震動壓路機碾壓時，通常經過6~8遍碾壓后即可取得良好的壓實效果。

（4）壓路機勻速運行，速度適中，過快將縮短與土的接觸時間，影響壓實效果，若過慢將延長工期。壓實速度的控制主要根據壓實機械的類型而定，例如振動壓路機為3~6 km/h，光輪靜壓壓路機為2~5 km/h。

（5）根據前述有關于壓實效果影響因素的分析可知，土料的含水量屬于重要影響因素，為取得良好的壓實效果，必須加強土料含水量的控制。在路基施工中，需要及時檢測土料的含水量，對比分析實測數據與設計值，將兩者的差值控制在許可范圍內。若實測結果顯示含水量偏高，直接碾壓將出現軟彈現象，為此可考慮將土攤開晾曬的處理方法，待該值與最佳含水量的差值在許可范圍內時，方可安排碾壓；含水量偏低時，適當灑水補充，直至實際測定的含水量達到要求為止。

4.6 壓實層厚度的控制

各類壓實機具的運行特性不同，壓實有效深度存在差異，壓實有效深度由淺至深依次為碾壓式、振動式、夯擊式。土體松軟時，壓力傳播較深，經過多次壓實后，上部土層保持密實狀態，壓實難度逐步增加，作用深度減小。壓實機具的重量不大時，隨壓實時間的延長，密實度的增長率呈減小的變化趨勢，初期易于壓實，后期壓實難度較大；壓實機具較重時，壓實初期土體的密實度迅速增加，達到某限度后土體發生變形，嚴重時土體形態遭到破壞。因此，選擇適宜重量的壓實機具是有效碾壓的重要前提。壓路機的速度也會對壓實效果帶來影響，鋪土層較厚或壓實度要求較高時，適當放慢壓實速度，使土經過充分的碾壓后具有密實性。壓實初期以慢速為宜，土層的密實度有所增加后，適當加快速度，即遵循“先慢后快”的原則；初期土體偏松散，易于壓實，可輕壓，土體經過一段時間的壓實后密實度增加，為保證壓實的有效性，增加壓實強度，即遵循“先輕后重”的原則。各碾壓設備的運行特性各異，有特定的應用方法，以振動壓路機為例，按照先弱振后強振的方式作業，使填土層各處均得到有效的壓實處理，保證路基的壓實度和平整度。填土分層的壓實厚度與土料特性、壓實機械性能有關，選取具有代表性的路段組織試驗，根據試驗結果確定合適的壓實厚度。以22~25 t振動壓路機、12~25 t光輪壓路機為例，各自的壓實厚度分別不超過50 cm、20 cm。

4.7 壓實平整度的控制

相同壓路機對平整度不同的路基土碾壓后的應用效果各不相同。路基土較為平整時，壓實條件良好，壓路機對各處的壓實功基本一致，壓實后各點的壓實度無顯著差異，基于壓實數據繪制的統計曲線離散程度較小，壓實效果較好。壓實發生在平整度不足的路段時，壓路機提供的沖擊力分布不均，壓實后各點的壓實功存在差異，壓實度的均勻性不足，易由于某處平整度偏低而出現壓實度不達標的情況。因此，經過壓實后加強對整個作業區域的壓實度檢測，確定不達標的路段，加強壓實，再次安排檢測，根據檢測結果判斷是否達到要求。

4.8 加強對路基壓實度的檢測與控制

壓路機作用于平整路基時，壓實后各點的壓實度具有均勻性，基于壓實測定數據繪制的曲線離散程度較小。若路基的平整性不足，壓路機對路基的作用力存在差異，局部有向下的沖擊力，由于力的分布不均，碾壓后各點的壓實功不盡相同，各點的壓實度不一，局部壓實度可能明顯低于設計要求。為此，增加壓實度檢測頻率，及時發現壓實度不達標的路段，做針對性的加強碾壓處理，而后再次檢測，直至達到要求為止。

5 結語

綜上所述，壓實是路基施工全流程中的重要環節，在壓實作業時需遵循因地制宜的原則，根據現場工程條件挑選出適宜的填料，組織試驗，綜合含水量、液塑限等相關指標評價填料的性質，確定適宜的作業方案，而后嚴格依據規范施工，保證壓實的有效性。壓實期間加強對土料含水量、壓實度等關鍵參數的檢測與控制，確保路基的壓實效果能夠達到工程要求。