高速公路膨脹土路基壓實工藝研究

關(guān)鍵詞：高速公路 膨脹土 路基壓實 

中圖分類號：u412.36+6文獻標識碼： a 文章編號： 

灰土混合料通過集中預(yù)拌路拌法充分拌和后，成為合格的路基填料，進入下一道關(guān)鍵工序：壓實。要使路基具有足夠的強度和穩(wěn)定性，壓實工藝很關(guān)鍵。本章首先選擇石灰處治膨脹土路基的壓實方法，通過現(xiàn)場試驗，提出無錫某高速公路路基石灰處治膨脹土路基壓實工藝關(guān)鍵技術(shù)。 

1.石灰處治膨脹土路基壓實方法 

1.1石灰處治膨脹土路基壓實方法分類 

目前公路路基的壓實方法，主要有沖擊壓實、強夯壓實、靜壓實、振動壓實。 

（1）沖擊壓實 

沖擊壓實技術(shù)是20世紀70， 80年代在南非發(fā)展成熟并應(yīng)用于工程建筑中的一種新型壓實技術(shù)，19%年引入我國。沖擊壓實是利用工作裝置的勢能與動能相互間的瞬時轉(zhuǎn)化而工作的，一般多用于地基沖擊碾壓、土石混填、填石路基分層沖壓、路基補壓等，在土方路基的分層壓實中應(yīng)用較少。 

（2）強夯壓實 

強夯壓實技術(shù)是從原始夯實法和重錘夯實法演變而來的，其動力夯實機理主要體現(xiàn)在對土體的夯實擠密作用。在公路工程中，強夯法主要被用于處理各種不良地基。 

（3）靜壓實 

靜壓實指靜力滾壓機械的滾輪沿被壓材料表面往復(fù)滾動，靠自重產(chǎn)生的靜壓力作用使被壓層產(chǎn)生永久性變形，達到壓實的目的。 

常見的靜力滾壓機械有靜力光輪壓路機、靜力羊足（或凸塊）式滾輪壓路機及輪胎式壓路機等。 

1）靜力光輪壓路機 

光輪壓路機按其整機質(zhì)量可分為特輕型、輕型、中型、重型、特色型五類。 

靜力光輪壓路機進行壓實作業(yè)時，滾輪與土的接觸面積大、單位線壓力小，壓實深度淺，而且壓實是從土層表面向下，上層的密實度大于下層密實度。一般適宜于壓實較薄填土或路堤表面，可使土層表面密實、平整（特別適宜于砂礫、砂礫石、泥沙等壓實）。光輪壓路機一般可通過增加或減少配重（在滾輪內(nèi)灌砂或注入水），調(diào)整其單位線壓力。施工實踐證明，用光輪壓路機壓實土基時，宜采用：“薄填、慢駛、多次碾壓”的方法，即填土厚度控制在25-30cm，碾壓時一定要遵循先慢后快，先輕碾后重碾的壓實工藝。 

2）羊足碾 

羊足碾（國外常用的是凸塊碾）按單位壓力可分為輕型、中型、重型三類。 

羊足碾在松土上滾過時，各羊足深陷土中，經(jīng)過多次反復(fù)滾壓，就將所壓面積上的松土全部壓實。羊足碾的特點是：碾壓時對土壤的接觸面積小，單位面積壓力大，壓實效果、壓實深度都較同質(zhì)量光輪碾好，并可擠碎土塊，廣泛用于粘性土料的分層碾壓，但對于砂性土，由于碾壓時土粒產(chǎn)生向上和側(cè)向移動，而得不到壓實，故不宜用于壓實 

3）輪胎壓路機 

輪胎式壓路機是利用充氣輪胎對鋪裝材料進行壓實。有拖式與自行式之分，由于自行式使用方便，機動靈活性高，所以目前大都采用自行式。自行式輪胎壓路機的輪胎數(shù)目為：前輪3-5只，后輪4-6只，前后輪相錯排列，用以清除碾壓空隙，根據(jù)壓實需要，輪胎還可同時升降或單只升降。 

輪胎壓路機由于輪胎具有彈性，在碾壓時土與輪胎同時變形，其接觸壓力主要取決于輪胎壓力，可通過附加載荷的增減調(diào)節(jié)機重和與被壓實表面的接觸面積。在壓實土料過程中，開始時，土料很松，輪胎變形小，土層壓縮變形大，之后隨土壤逐漸壓實，輪胎變形也增大，輪胎與被壓表面的接觸面積變大，壓力分布均勻，且土壤承壓時間較長，有利于壓實。輪胎壓路機的另一個特點是可以改變輪胎的內(nèi)壓力，可根據(jù)土壤不同而把作用于其上的最大應(yīng)力控制在土料極限抗壓強度內(nèi)。因此，可用于壓實各種粘性及非粘性土壤，對砂石和上壤混合料的壓實效果明顯。 

（4）振動壓實 

振動壓實是振動壓路機利用機械高頻率（1000-3000次/min）振動使材料微粒產(chǎn)生共振，此時材料微粒間由于動荷載的作用，其摩擦阻力減小，又因為材料微粒的質(zhì)量不同，它們運動的速度也各異，從而破壞了材料微粒間的原始結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相對位移，互相楔緊，使密實度大大增加。 

振動壓路機有光輪、羊足、鋼輪三種。光輪振動壓路機適合壓實非粘性土（砂石、砂礫石）、碎石、塊石等，其效果大大優(yōu)于其它壓實機械，但對粘性土和粘性較強的土壓實效果不理想。羊足振動壓路機是一種新型的碾壓機械；它既可以壓實非粘性土，又可壓實含水率不大的粘性土和細粒砂礫以及碎石與土的混合料 

1.2石灰處治膨脹土壓實方法選擇 

沖擊壓實法與強夯壓實法多用于小面積地方的地基處理，因其工作效率不及其它方法，所以在大面積的公路路基壓實中很少使用。 

靜壓實法與振動壓實法都適合在大面積的公路路基壓實中使用。由于無錫某石灰處治膨脹土路基的填料是灰土混合料，為了保證石灰處治土的壓實效果，借鑒以往工程經(jīng)驗，參照有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，采用靜壓實與振動壓實相結(jié)合的方法。 

壓實機械選用：英格索蘭sd175光輪振動壓路機，自重18t，振動頻率21.7-30. 4hz，激振力36/18t，名義振幅1.86/0.93mm，行駛速度0-13.2km/h，用于填料靜壓；中聯(lián)重科yzd20凸輪振動壓路機，自重20t，振動頻率28hz，激振力34/18t，名義振幅1. 9/1. mm，行駛速度0-7. 2km/h，用于振動碾壓與重壓。 

先用sd175鋼輪振動壓路機靜壓，再用yzd20凸輪振動壓路機振動碾壓，最后用sd175鋼輪振動壓路機靜壓收光。 

進行現(xiàn)場壓實工藝試驗，以確定工藝參數(shù)。主要確定以下幾項內(nèi)容：（1）最佳含水率控制范圍（2）填料壓實系數(shù)與滿足壓實要求的碾壓遍數(shù)。 

2.石灰處治膨脹土路基壓實工藝流程 

2.1壓實工藝流程 

為了保證石灰處治膨脹土的壓實效果，參照有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，按照施工技術(shù)管理要求，結(jié)合無錫某高速公路膨脹土路段路基施工具體情況，研究編制了石灰處治膨脹土壓實工藝的基本流程，如圖1所示。 

圖1石灰處治膨脹土路基壓實工藝流程圖 

2.2基本要求 

石灰處治膨脹土路基壓實過程中各道工序的基本要求如下： 

（1）填料松鋪厚度應(yīng)嚴格控制在試驗確定的合理厚度內(nèi)。 

（2）填料含水率必須嚴格控制在試驗所得最佳含水率控制范圍內(nèi)。 

（3）石灰處治膨脹土路基碾壓時遵循“由邊到中、先輕后重、由慢到快”的原則，前后兩次輪跡重疊15-20cm 。 

3石灰處治膨脹土路基壓實工藝的關(guān)鍵技術(shù) 

3.1填料含水率控制范圍 

填料含水率過大，碾壓時容易起“彈簧”現(xiàn)象，不能達到規(guī)定的壓實度；含水率過小，碾壓表層又容易疏松起皮，也難以達到要求的壓實度。為了使路基滿足相應(yīng)的壓實度要求，必須將填料的含水率控制在一定范圍內(nèi)。 

《公路施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定路基施工碾壓時，填土含水率應(yīng)控制在最佳含水率土2%以內(nèi)。石灰處治膨脹土不同于一般路基填料，并且經(jīng)過了預(yù)拌及路拌，在施工過程中，水分既會蒸發(fā)，又會參與化學(xué)反應(yīng)而消耗，所以，此填土含水率控制范圍不適用于本路段，需要試驗確定。 

以最佳含水率為基準，采用增加1%，2%，3%，4%，5%，6%六種含水率，分段進行碾壓試驗，取樣測定填料壓實度。試驗結(jié)果表明，填料含水率較最佳含水率高3%-7%，可滿足壓實度要求，故確定無錫某高速公路石灰處治膨脹土路基壓實含水率控制范圍為高于最佳含水率3%-7%。 

含水率過大時，應(yīng)反復(fù)翻曬至控制范圍內(nèi)才能碾壓。 

含水率過小時，應(yīng)適當灑水再碾壓。加水量按下式計算： 

式中：ml為所需加水量（kg）， m2為所需加水的土的量（kg）， 為填土原有含水率， 為填土的最佳含水率。 

3.2填料層壓實系數(shù)與碾壓遍數(shù) 

在路基壓實前，準確選擇石灰處治膨脹土混合料的松鋪厚度，對路基壓實的施工質(zhì)量與作業(yè)效率、成本具有重要意義。 

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（jtg f 10-2006 ）中規(guī)定，膨脹土路基填筑松鋪厚度不得大于30cm，也不應(yīng)小于10cm。 

為了得到填料層壓實系數(shù)，在無錫某高速公路膨脹土路基施工現(xiàn)場，選擇30m長的試驗段。將路基填料分別按三種松鋪厚度攤鋪在路基填筑面上，采用常見碾壓方式：靜壓2遍、振動碾壓1遍、重壓3-4遍碾壓。在實驗過程中跟蹤檢測壓實度。結(jié)果見表1. 

通過表中可以看出，兩種碾壓方式，層厚為15.98cm的一組壓實度已超過93區(qū)標準，但表層脫落，影響路基質(zhì)量，不宜采用；層厚為25. l0cm的一組在靜壓2遍，弱振動碾壓1遍，重壓3遍后，壓實系數(shù)為1. 176，壓實度已超過94區(qū)標準，且表面平整光潔，再重壓1遍后，壓實系數(shù)為1. 203，壓實度己超過96區(qū)標準，且表面平整光潔，宜采用；層厚為29.13cm的一組，在靜壓2遍，弱振動碾壓1遍，重壓4遍后，壓實系數(shù)為1.219，壓實度己超過94區(qū)標準，宜采用。 

根據(jù)以上試驗和分析，本著技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則，該高速公路石灰處治膨脹土路基的碾壓方案為：對93， 94區(qū)，壓實系數(shù)1.219，對96區(qū)，壓實系數(shù)1.203，壓實遍數(shù)為靜壓2遍、弱振動碾壓1遍、重壓4遍。 

 

表1壓實系數(shù)及壓實度 

 

結(jié)束語 

本文對高速公路石灰處治膨脹上路基效果只進行了2次沉降觀測，如果有條件，建議對該路段長期跟蹤檢測，觀察路基變形情況，進一步驗證本文提出的處治方案及其施工技術(shù)的實施效果。 

參考文獻: 

[1]秦勤、徐建東、程華龍、程友明.公路工程特殊地基處理技術(shù).合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2007. 

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。