影响高速公路路基压实度的因素及处理方法

畅奕　黄洋

摘 要：介绍了影响高速公路路基压实度的主要因素及达到最佳压实度效果的几种方法。

关键词：高速公路，路基压实度，含水量

从技术方面讲，高速公路路基压实度达不到要求是造成路面局部沉陷或过早破坏的主要原因之一。因此，当前在路基施工中的交工验收时， 把其作为七个验收指标中的主要质量控制指标；同时也说明压实度是现场施工过程中较难达到的指标。因为实际施工时影响因素较多，所以在进行高速公路路基施工过程中，我们必须结合实际情况认真分析每种因素及其对压实度的影响程度。

从现场施工情况及路基检测分析，影响路基压实度的因素有压实功能、碾压工艺及方法、下承层强度、路基含水量等。

可以通过选择合理的压路机械，试铺试验段确定松铺厚度及碾压遍数，填前对路基进行处理和压实等，解决压实功能、碾压工艺、下承层强度等问题。而填料含水量则由于取土场、土石类型、气候、气象等因素影响变化较大，施工中极难控制，因此，含水量是造成路基压实度难以达标的主要因素。

1. 选择合理的填土含水量

高速公路通过重型击实试验，用土的含水量和相应的干密度绘出含水量～干密度关系曲线，当压实功能与压方法不变时，土的干密度随含水量的增加而增大，当干密度达到某一最大值后，含水量的增加反而使密度下降。由此，得出一个路基填土的最大干密度ρ及相应最佳含水量ωo 。现行路基压实，采用了干密度比的压实检测方法。即以实测压实土的干密ρ和标准击实试验重锤或轻锤得到的最大干密度ρdmax之比，作为路基压实度K的检测标准K=ρ/ρdmax。根据路堤填土高度及要求的相应的压实度，计算出必须达到的干密度ρd，并由此得出ωa及ωb，在ωa与ωb之间的任一含水量，均可保证路基所需之压实度K。即：0～80cm，K=0.95；80～150cm，K=0.93；大于150cm，K=0.9。

应当指出的是，合理的含水量区间ωa～ωb将与土质有很大的关系，对非渗水性土，该区间较小，对渗水性土，该区间较大。从理论上分析，这是由击实实验固定击实所确定的。实际上，各土石方施工单位在某一路段所采用的压路机类型是不一致的，由上述方法确定的合理含水量区间是无法直接使用的，若简单机械套用，将可能出现无论如何碾压，压实度仍不能满足设计的现象。最科学的做法是，根据该路段所具有的压路机类型，选200m左右长路段作试验段，在某一试铺厚度下，改变填土含水量与碾压遍数，测定对应的干密度，用土的含水量和相应的干密度绘制规定碾压遍数下的含水量、干密度关系曲线；依据这条曲线确定该压路机可达到的最大干密度和相应的最佳含水量。在纵坐标上标出要求干密度ρd的点，（这里要求的干密度ρd是通过室内击实试验求出最大干密度ρdmax后，按要求的压实度计算出的干密度），并以该点作平行于横坐标的水平线。这时可能会出现三种情况，：⑴水平线在含水量干密度关系曲线上方通过；⑵水平线与含水量干密度关系曲线顶点相切；⑶该水平线与含水量干密度关系曲线在两点相交。如果是第一种情况，则说明增加碾压遍数已不起作用，只能根据施工单位的具体机械情况，减薄松铺厚度或改用较重的压路机。

如果是第二种情况，则证明所选用的压路机、碾压遍数以及适宜的松铺厚度恰能满足要求。但碾压时的含水量必须是最佳含水量，而不是一个可移动的范围，所以很难控制。这种情况对于施工很不方便，也不好掌握。

如果是第三种情况，则证明压路机械选型合理，给施工创造了非常有利的条件。如果前所述，实际上路基填土含水量不可能都相等，经常有一定碾压遍数后所测得的干密度也不可能都相等，经常具有一定的误差。例如，对于路基土的干密度，其偏差系数常达3%～4%，因此，根据上述方法确定碾压遍数或碾压松铺厚度时，必须考虑上述含水量的非均匀性。也就是说，应该使干密度的这条水平线与曲线在两点之间的范围内，是较容易控制的，也符合前面从理论上分析所得出的结果。在此前提下按照确定的压实机械、松铺厚度、碾压遍数施工是完全可以达到要求的压实度的。不需要经常因压实不够而增加碾压遍数，或减薄松铺厚度，或改用较重的压路机。只需把含水量控制在合理的含水量区间即可。

2.控制含水量应注意的几个问题

2.1天然含水量的变化

在施工时，要测定取土场土的天然含水量（包括不同时间、天气、季节的天然含水量）以及在运料到工地和摊铺后碾压前的含水量；以最佳含水量为准，算出需要补充的水量。所需的水量可以在取土之前及时浇注，让水分充分均匀地渗透到土体中，碾压时注意测试，达到最佳含水量方可碾压。

2.2取土场的选择

高速公路立即土石方施工用土数量较大，设计所给出的取土场分布较散，数量多，各个不同土场土质不一样，其压实性能亦不同，在施工中除考虑就近利用的原则外，还应注意两个问题：（1）应按新颁《公路路基施工技术规范》首先对所选土场土样进行CBR试验，若其强度达不到相应层次的要求是不允许使用的；（2）土场的天然含水量应尽可能在合理含水量区间，以减少土中撒水。所以在施工时，不应选定土场再作CBR试验，而应先作CBR试验再确定土场。

2.3选择合适的填土

就填筑路基而言，最合适的土是砂砾土、砾土、及亚砾土。这些土的内摩擦阻力小、粘结力小，渗水性强、其合理含水量空间较大，容易压实，又有足够的强度、稳定性，遇水不致过分软化。用这些土作填料不易引起路基沉陷。另外，施工中应注意填料粒径不能超标，若填料粒径超标过多过大，就容易形成骨架作用，使压路机压不实，出现空隙，这样就达不到要求的干密度。

粉土质土和细砂土的土质稍差些，这些低粘性土，也比较容易压实，在饱和状态下，这些土容易变成流塑状失去承载能力。用这种土填筑路堤的边坡，在良好的水文地质条件下是足够稳定的。但是若不作与之配套的防护工程，是容易受水冲刷的。

亚粘土和重粘土的压实比较难，但与粉质土相比较它们仍是比较有利的土。这些土具有较高的粘性与不透水性。

最难以压实的土是粘土，在潮湿状态，这种土不稳定，塑性较差，并容易发生剪切，在干燥状态下，容易丧失水分，使土体龟裂。其特点是液限大，最佳含水量大，而最大干密度小。路基碾压不实，易形成“软簧”，这种土不宜选用。

2.4土质的变化

土质的变化是施工中随时应注意的问题，不同的土质其最大干密度ρdmax和最佳含水量ωo是不同的，不注意这一点，始终生搬硬套一个最大干密度标准，采用同一种机械，相同的碾压遍数和松铺厚度，就会出现压实度始终达不到设计要求。因此在施工现场管理中，针对不同的土质（甚至同一土场不同层的土质）测试人员应经常注意进行土样的试验，注意调整土料的最大干密度ρdmax及 最佳含水量ωo，合理地调整施工机械之间的组合，确定相应的碾压遍数及松铺厚度，这样才能快速有效地达到设计所要求的压实效果。

2.5进行击实试验时，取样一定要有代表性

进行土样分析试验所选的土样，在进行重型击实时，应使其所确定的最大干密度ρdmax和最佳含水量ωo具有指导性、代表性；注意含水量干密度关系曲线的形状。某些填料的含水量干密度关系曲线中含水量最小的一侧曲线段较陡，或整个曲线陡较陡，在现场施工碾压过程中就需要仔细控制含水量，如填料太干，就需要增加碾压吨位及碾压遍数，如果过湿就不稳定。如果填料的含水量干密度曲线比较平稳，则施工中就不需要非常仔细控制含水量，因为碾压时，含水量不是那么敏感。

总之，在高速公路路基施工过程中，采用几种不同的方法排除不利因素，特别是含水量，直接影响公路的验交和质量，虽然很难控制，但十分重要。针对上述提到的几个问题加以注意，适时进行试验调整，压实度是完全可以达到设计要求的。