1.土基压实的意义及机理
土是由固体土颗粒、颗粒之间孔隙和水组成的三相体。路基施工破坏了土体的原始天然结构,使土体呈松散状态。因此,为使路基具有足够的强度和稳定性,必须对土体进行人工压实以提高其密实程度。压实的机理在于压实使土颗粒重新组合,彼此挤紧,孔隙减少,土的单位重量提高,形成密实的整体,内摩阻力和粘聚力大大增加,从而使土基强度增加、稳定性增强。实验证明:经过人工压实后的土体不仅强度提高、抗变形能力增强,而且由于压实使土体透水性明显减小、毛细水作用减弱和饱水量等减小,从而使其水稳性也大大提高。因此土基压实是保证路基获得足够强度和稳定性的根本技术措施之一。各级道路的路堤和路堑均应按规定进行压实并达到规定的密实度。
2.影响路基压实效果的因素
路基压实的效果受很多因素影响,对具有塑性的细粒土,影响压实效果的因素有内因和外因两方面:内因主要是土质和含水量,外因主要是压实功能、压实机具和压实方法等。
(1)含水量对压实效果的影响。如图7-39为室内击实试验获得的含水量同干密度的关系曲线,图中纵坐标为干密度,并用其表征土的密实程度。在同等压实功下,一定含水量以下,土的干密度随着含水量增加而提高,这主要是由于水在土颗粒之间起润滑作用,使得土粒间摩阻力减小,外力施加后,孔隙减小,土粒挤紧,干密度提高。干密度至最大值后,含水量再继续增大,土粒孔隙为过多水分占据,而水一般不为外力所压缩,因而土的干密度随含水量增加反而降低。通常在一定击实条件下得到的干密度的最大值,称为最大干密度,与之相对应的含水量称为最佳含水量。因此,在路基压实过程中,如能控制工地含水量为最佳含水量,就能获得最好的压实效果。试验表明,一般塑性土的最佳含水量(按轻型击实标准)大致相当于该种土液限含水量的0.58~0.62倍,平均约0.6倍。
图7-39 含水量与干密度关系曲线
图7-40 不同土质的压实曲线
(2)土质对压实效果的影响。不同的土质,其压实效果不同。如图7-40所示,不同的土质具有不同的最佳含水量及最大干密度。
分散性(液限、粘性)较高的土,其最佳含水量较高而最大干密度较低,这是由于土粒愈细,比面积愈大,土粒表面的水膜愈多,加之粘土中含有亲水性较高的胶体物质所致。对砂土,由于其颗粒粗并且呈松散状,水分易于散失,故最佳含水量对其没有更多的实际意义。
(3)压实功能对压实效果的影响。压实功能系指压实机具重量、辗压次数、作用时间等。压实功能是影响压实效果的又一重要因素。
通常对同一种土,随着压实功能的增大,最佳含水量会随之减小而最大干密度随之增加。因此,增大压实功是提高土基密实度的又一种方法,然而这种方法有一定局限性,因为压实功增加到一定程度后,土的密度增长就不明显了,因此最经济的办法是严格控制工地现场含水量,使碾压在接近最佳含水量时进行,这样便能容易地达到规定的压实度。
(4)压实工具和压实方法对压实效果的影响。不同的压实机具,其压力传布作用深度不同,因而压实效果也不同。通常夯击式作用深度最大,振动式次之,静力辗压式最浅。
不同压实厚度其压实效果也不同。通常情况下,夯击不宜超过20cm,8~12t光面碾不宜超过20~30cm。
压实作用时间愈长,土密实度愈高,但随时间进一步加长,其密实度的增长幅度会逐渐减小,故压实时,要求压实机具以较低速度行驶,以便达到预期的压实效果。
3.路基压实标准
通常采用干密度作为表征土基密实程度的指标。在路基施工中,如何衡量不同土质路基现场工地的密实度呢?压实度便是表征土基密实程度的重要标准。
压实度是指压实后土的干密度与该种土室内标准击实试验下所得的最大干密度之比。压实土体的干密度可按式(7-43)计算:
式中 γw——土的天然湿密度,g/cm;
w——土的含水量,%。(www.xing528.com)
不同道路等级及路床不同深度,其压实度要求不同。道路等级愈高压实度要求也愈高,路基上部压实度比路基下部为高。路基压实过程中只有达到规定的压实度,才能保证路基的强度和稳定性。
土质路基(含土石混填)的压实度标准见表7-3的规定。
压实度是以室内标准击实试验所得最大干密度为标准的。同一压实度时如采用不同击实标准,其实际密实度是大不一样的。目前标准击实试验有轻型击实试验和重型击实试验两种。已经证明,对同一土体,重型击实比轻型击实可获得更高的最大干密度和相对较低的最佳含水量。
目前随着高等级公路的发展,对公路路基质量的要求越来越严,因此,对高等级公路和城市重要干道,采用重型击实标准来控制压实度,对于确保路基路面质量,提高道路使用品质具有非常重要的意义。
表7-3 路基压实度标准
注1.表列压实度以重型击实法为准。
2.平均年降雨量少于150mm且地下水位低的特殊干旱地区,压实度标准可降低2%~3%。
3.过湿或多雨地区,土的含水量超过最佳含水量5%时,应采取综合稳定技术处理后再压实。
4.路基压实施工的组织与质量控制
(1)压实施工的组织。压实施工的组织一般应遵循下列步骤:
1)根据土质正确选择压实机具,掌握不同机具适宜的碾压土层松铺厚度及碾压遍数。
2)组织实施时,采用的压路机应遵循先轻后重,碾压速度应先慢后快。
3)碾压路线应先边缘后中间,超高路段则应先低后高,相邻两次的碾压轮迹应重叠轮宽的,以保证压实均匀而不漏压,对压不到的边角辅之以人力及小型机具夯实。
碾压过程中应经常检查含水量及压实度,以符合规定的密实度要求。
(2)路基压实质量的控制。路基在实施碾压的过程中,应经常检查含水量及压实度,以控制压实工作。
工地的含水量通常应接近最佳含水量。若含水量过大不易碾压密实时应摊开晾晒,等其接近最佳含水量时再行碾压;如含水量过低时,需均匀洒水至接近最佳含水量方可碾压。所需洒水量P为
式中 w0、w——土的最佳含水量及原来含水量,%;
G——需加水的土的质量,kg。
工地含水量的检查常采用比重法、酒精燃烧法和烘干法几种。
工地压实度的检查通过检查压实后土的干密度进行时,达到规定压实度K的干密度γ应为γ0K,γ0为标准击实法所得最大干密度。
干密度通常采用环刀法、灌砂法、水袋法和核子密度法等法测定。
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