高含水量粘土路基壓實動態(tài)預(yù)控方法
摘要：根據(jù)高含水量粘性土的液限、最大干密度、含水量、壓實度進行一系列相關(guān)關(guān)系的分析，提出了以現(xiàn)場壓實度計算標準的審核方法，并采用現(xiàn)場擊實、核子儀快速測試，建立一套土基壓實度動態(tài)預(yù)測、控制模式，以優(yōu)化監(jiān)理程序，加快土基施工進度，保證工程質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：高含水量，路基，壓實，預(yù)控
廣西三從公路路基土采用沿線取土較多，且天然含水量高難以滿足最佳含水量要求。冬季施工晾曬困難、周期長，夏季（6至9月）炎熱多雨，也很難控制其含水量。因此，通過土的含水量的預(yù)測，進行土基壓實度控制就顯得十分重要。具體目的為：對土的最大干密度、最佳含水量、土的室內(nèi)擊實與現(xiàn)場壓實性能、不同壓實度檢測方法等多種因素之間的關(guān)系進行現(xiàn)場應(yīng)用性研究，改進壓實工藝，提高檢測準確率，從而取得簡單易行的土基壓實控制方法�，F(xiàn)將具體作法簡述如下。
1、 土的WL、Wb、K基本關(guān)系的存在
土質(zhì)及其各項指標間的關(guān)系，是一個非常復(fù)雜的問題。但在某個劃定的區(qū)域，總是會出現(xiàn)一些相對的分布規(guī)律，找到這一規(guī)律，用其指導(dǎo)工程土的利用是一件十分有益的事。在該地區(qū)高速公路修筑的過程中，通過大量數(shù)據(jù)的分析整理，可以得到土的液限（WL）、相對含水量（Wb=W/WL）、壓實度（K，指施工壓實狀態(tài)）三者之間的大致對應(yīng)關(guān)系，并求得如下回歸方程式：
wb=8.2823-7.1639k-(1.6824-1.4867)1nwc（1）
上述事實可以證明，土的壓實度是隨相對含水量變化的。也就是說，要獲得一種土的工程壓實度，就必須獲得其相應(yīng)的相對含水量。這種關(guān)系的確立對于該地區(qū)土的工程利用有著不可估量的作用。同時，利用這一模式對任意一個地區(qū)的工程土進行實用性分析，進而求得最佳的效果，也是一個值得進一步探討的問題。
2、建立土基壓實度預(yù)控模式的基本作法
所謂高含水量土，是指工程土的相對含水量高于其規(guī)定壓實度在壓實曲線上所對應(yīng)的相對含水量。也就是說，直接用土的天然含水量進行施工碾壓，難以達到規(guī)定的壓實度。因此，在實際施工過程中，總是要將土的含水量降低到相應(yīng)的程度，才有可能使用土基壓實。然而，在冬季溫度低、夏季雨水頻繁地區(qū)，要使工程土在壓實之前將含水量降低到最佳含水量狀態(tài)是很困難的，土基總是要經(jīng)過反復(fù)的壓實和翻曬才能達到理想的密實度，嚴重影響生產(chǎn)效率和施工質(zhì)量。為此，新陽高速B5合同段施工中一套壓實度控制模式，其方法簡便，行之有效，基本操作如下。
2.1最大干密度的審核與確定
在工程實施過程中，受諸多影響因素的制約，各施工段的最大干密度往往不能十分準確地確定：①施工單位、監(jiān)理單位、中心試驗室取樣有偏差；②土場土質(zhì)的變化及交叉使用；③試驗方法的不統(tǒng)一和人為的提高壓實度標準。通過土的最大干密度分析，建立一個帶有普遍規(guī)律的關(guān)系式，從而判斷出土的最大干密度大致是否真實、準確。施工期間所取30個土樣的液限與干密度的關(guān)系曲線見圖1。
圖1土樣液限、最大干密度關(guān)系曲線
由圖1，得出如下回歸方程式：ρ=2.654-0.215lnwL（2）
由圖可見，土樣最大干密度點大多沿回歸曲線分布有序，且在+0.02范圍以內(nèi)，技術(shù)依據(jù)充分，可以作為該土樣最大干密度標準。
但是，具體的規(guī)律并不能涵蓋個體的差異。對于個別有爭議的土采取現(xiàn)場擊實和現(xiàn)場碾壓的方法加以進一步核實。所謂現(xiàn)場擊實和現(xiàn)場壓實就是采用手動擊實儀擊實方法或現(xiàn)場重型壓實工藝，求得工程土在現(xiàn)有的含水量狀態(tài)所能達到的密實度，是否與提供的擊實曲線一致，以資作出土是否被壓實的評判。
2.1核子儀的利用與對比試驗
在土基施工現(xiàn)場，要施行壓實預(yù)控必須采用快速的含水量、壓實度的檢測方法。烘干法往往滯后，微波爐法對某些含鐵的土不適應(yīng)，最為快捷、有效的還是采用核子儀法，而采用核子儀法的一個重要的工作就是與灌砂法的對比校正試驗。對比試驗一般按如下步驟進行：
（1）選擇不同含水量的土基予以充分碾壓，同時選擇相同含水量的土基，予以不同碾壓遍數(shù)碾壓，從而獲得不同的壓實度，其區(qū)間最好為80%-100%。
（2） 初始試驗階段，應(yīng)將灌砂儀做比較試驗，使測試結(jié)果在規(guī)定誤差范圍內(nèi)。
（3）一般同一土樣的對比次數(shù)不少于10次，多種土的混合對比次數(shù)不少于30次。設(shè)核子儀的測試結(jié)果為X，灌砂儀測試結(jié)果為Y，作回歸分析，推導(dǎo)修正回歸方程式，要求R＞0.9。土的+2s的特異值應(yīng)予舍去。
�。�4） 盡可能簡化修正計算式，或預(yù)先計算出修正對比表，供查用。所使用的核子儀與灌砂法對比試驗的回歸方程為：
Y=1.176X-18.68（3）
R=0.92≥0.9
在常規(guī)的生產(chǎn)中，壓實土基的壓實度總是趨向于規(guī)定壓實度，對比的范圍小，取得的對比點往往比較集中，無法進行線性回歸。在此情況下，可以借助公式：X（Y）=X（Y）-tas/√n（4）
計算出X值和Y值的代表值，以1組Y值的代表值和1組X值的代表值之比作為其統(tǒng)計范圍內(nèi)的修正值。采用此方法時，甚至可不采用原點對比方法，而采用在同一檢測段面加大測試頻率的方法，利用成組數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算。
2.3利用擊實曲線或土的液限進行預(yù)壓實土的壓實度預(yù)測
擊實曲線表明，在土的最佳含水量以上土的含水量越大，擊實壓實度就越低。各種土的現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出這一趨勢。綜合各施工點用核子儀和灌砂儀測試出的含水量與壓實度的總體關(guān)系趨勢圖見圖2.
由圖可知，核子儀和灌砂法兩種測試方法的含水量與壓實度的趨勢線是基本一致的�？梢杂脙煞N方法通過含水量分析進行壓實度預(yù)測。
圖2土樣含水量與壓實度關(guān)系
當(dāng)土質(zhì)變化不大，已經(jīng)取得準確的擊實結(jié)果時，以以三從路№2合同段K10+900段為例：
�。�1） 求擊實曲線回歸方程式
擊實的含水量（大于最佳含水量）與壓實度數(shù)據(jù)為：含水量（%）13.7，17.23，19.9；擊實壓實度（%）100，97，92。設(shè)含水量為X，壓實度為Y，Y=A+BX得回歸方程式
Y=121.28-1.455X（5）
R=0.9919
�。�2） 該段面含水量代表值：首先用核子儀測試出施工段10個以上（如段面較長，可增至30個點以上）的含水量數(shù)據(jù)。測試結(jié)果，含水量代表值=18.7%。
�。�3） 壓實度預(yù)測計算與現(xiàn)場處理：從圖2可以看出，核子儀和灌砂法含水量與壓實度的關(guān)系是基本一致的，可用公式（5）計算其可能達到的壓實度為94.1%；而該施工段處壓實度標準為96%區(qū)范圍，證明現(xiàn)有含水量無法壓實到此規(guī)定值。同樣利用公式（5）可以計算出壓實度為96%時的含水量應(yīng)該為17.4%，也即該段面日的含水量的代表值必須由18.7%降至17.4%以下，才有可能壓實到96%以上。
因此，對該段的土進行了翻曬處理。翻曬處理后，再次用核子儀測試含水量,其計算代表值為16.8%，再次利用公式（5）計算可能達到的壓實度為96.8%。于是，正式施行碾壓，用核子儀測試的壓實度代表值為97.8%。
再利用公式（3）計算出核子儀測結(jié)果96.8%，灌砂法測試結(jié)果96.3%，壓實度達到了規(guī)定要求大于96%，證明預(yù)測的結(jié)果基本準確有效的。同時證明沒有必要將該土的含水量翻曬至最佳含水量14.5%，如果土基處壓實標準93%區(qū)則更是如此,則含水量為19.4%即可，也不必翻曬。因為翻曬時間過長，遭遇雨天的可能性就會增大，一旦遇雨，就會前功盡棄。
3、處理方法的靈活運用
�。�1）當(dāng)填筑的土質(zhì)產(chǎn)生變化與原有的擊實土不相符時，而又來不及做擊實試驗時，可以直接做液限試驗，通過公式（1）計算出取土場的含水量與壓實度的大體關(guān)系，并采用取現(xiàn)場擊實方法，驗證該土的天然含水量與壓實度的關(guān)系是否處在曲線的范圍內(nèi)。也可以在取土場取得比較純凈的高含水量原狀土，直接快速地進行現(xiàn)場液限測試和計算推導(dǎo)。
�。�2）當(dāng)填筑段未壓實土的含水量過高時，是否采用翻曬措施與施工季節(jié)和天氣有關(guān)。如預(yù)測有連續(xù)晴天則采取翻曬措施：如有雨天出現(xiàn)，為了防止連續(xù)吸收雨水而增大含水量，應(yīng)對填筑土進行預(yù)壓實。預(yù)壓實時應(yīng)施以足夠的壓實遍數(shù)，此時土基會出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，證明含水量處于飽和狀態(tài)，而只有在飽和狀態(tài)，土基吸入雨水的可能性才會小，待晴天來時才有可能在原有含水量的基礎(chǔ)上曬干，從而達到進水少出水多的目的。如果土質(zhì)偏砂，可以在晴天直接對預(yù)壓土基進行加壓使含水量逐漸排出，測試含水量所預(yù)測的壓實度可以達到壓實標準值時，才正式終壓。如土質(zhì)偏粘，則應(yīng)在預(yù)測的連續(xù)晴天進行翻曬，翻曬耕松時不宜過分擾動，使土質(zhì)保持一定的塊狀，具有毛細散發(fā)作用。如果急需壓實，且有條件時，可采用摻加生石灰的方法降低土的含水量。如果含水量的偏差是由于某一集中段面含水量過高引起的，則進行小段面重點處理，直至整段面含水量代表值達到壓實度預(yù)測的最佳值為止。
總之，利用核子儀快速測定含水量進行壓實度預(yù)測的方法，對于冬雨季高含水量粘性土是行之有效的方法，與盲目進行碾壓的方式相比，可以達到事半功倍的目的。
參考文獻：
【1】 JTGE40—2007公路土工試驗規(guī)程
【2】 JTGF10—2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范
【3】 JTGE60—2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程
