高速公路膨胀土路基压实工艺研究

关键词：高速公路 膨胀土 路基压实 

中图分类号：u412.36+6文献标识码： a 文章编号： 

灰土混合料通过集中预拌路拌法充分拌和后，成为合格的路基填料，进入下一道关键工序：压实。要使路基具有足够的强度和稳定性，压实工艺很关键。本章首先选择石灰处治膨胀土路基的压实方法，通过现场试验，提出无锡某高速公路路基石灰处治膨胀土路基压实工艺关键技术。 

1.石灰处治膨胀土路基压实方法 

1.1石灰处治膨胀土路基压实方法分类 

目前公路路基的压实方法，主要有冲击压实、强夯压实、静压实、振动压实。 

（1）冲击压实 

冲击压实技术是20世纪70， 80年代在南非发展成熟并应用于工程建筑中的一种新型压实技术，19%年引入我国。冲击压实是利用工作装置的势能与动能相互间的瞬时转化而工作的，一般多用于地基冲击碾压、土石混填、填石路基分层冲压、路基补压等，在土方路基的分层压实中应用较少。 

（2）强夯压实 

强夯压实技术是从原始夯实法和重锤夯实法演变而来的，其动力夯实机理主要体现在对土体的夯实挤密作用。在公路工程中，强夯法主要被用于处理各种不良地基。 

（3）静压实 

静压实指静力滚压机械的滚轮沿被压材料表面往复滚动，靠自重产生的静压力作用使被压层产生永久性变形，达到压实的目的。 

常见的静力滚压机械有静力光轮压路机、静力羊足（或凸块）式滚轮压路机及轮胎式压路机等。 

1）静力光轮压路机 

光轮压路机按其整机质量可分为特轻型、轻型、中型、重型、特色型五类。 

静力光轮压路机进行压实作业时，滚轮与土的接触面积大、单位线压力小，压实深度浅，而且压实是从土层表面向下，上层的密实度大于下层密实度。一般适宜于压实较薄填土或路堤表面，可使土层表面密实、平整（特别适宜于砂砾、砂砾石、泥沙等压实）。光轮压路机一般可通过增加或减少配重（在滚轮内灌砂或注入水），调整其单位线压力。施工实践证明，用光轮压路机压实土基时，宜采用：“薄填、慢驶、多次碾压”的方法，即填土厚度控制在25-30cm，碾压时一定要遵循先慢后快，先轻碾后重碾的压实工艺。 

2）羊足碾 

羊足碾（国外常用的是凸块碾）按单位压力可分为轻型、中型、重型三类。 

羊足碾在松土上滚过时，各羊足深陷土中，经过多次反复滚压，就将所压面积上的松土全部压实。羊足碾的特点是：碾压时对土壤的接触面积小，单位面积压力大，压实效果、压实深度都较同质量光轮碾好，并可挤碎土块，广泛用于粘性土料的分层碾压，但对于砂性土，由于碾压时土粒产生向上和侧向移动，而得不到压实，故不宜用于压实 

3）轮胎压路机 

轮胎式压路机是利用充气轮胎对铺装材料进行压实。有拖式与自行式之分，由于自行式使用方便，机动灵活性高，所以目前大都采用自行式。自行式轮胎压路机的轮胎数目为：前轮3-5只，后轮4-6只，前后轮相错排列，用以清除碾压空隙，根据压实需要，轮胎还可同时升降或单只升降。 

轮胎压路机由于轮胎具有弹性，在碾压时土与轮胎同时变形，其接触压力主要取决于轮胎压力，可通过附加载荷的增减调节机重和与被压实表面的接触面积。在压实土料过程中，开始时，土料很松，轮胎变形小，土层压缩变形大，之后随土壤逐渐压实，轮胎变形也增大，轮胎与被压表面的接触面积变大，压力分布均匀，且土壤承压时间较长，有利于压实。轮胎压路机的另一个特点是可以改变轮胎的内压力，可根据土壤不同而把作用于其上的最大应力控制在土料极限抗压强度内。因此，可用于压实各种粘性及非粘性土壤，对砂石和上壤混合料的压实效果明显。 

（4）振动压实 

振动压实是振动压路机利用机械高频率（1000-3000次/min）振动使材料微粒产生共振，此时材料微粒间由于动荷载的作用，其摩擦阻力减小，又因为材料微粒的质量不同，它们运动的速度也各异，从而破坏了材料微粒间的原始结构，产生相对位移，互相楔紧，使密实度大大增加。 

振动压路机有光轮、羊足、钢轮三种。光轮振动压路机适合压实非粘性土（砂石、砂砾石）、碎石、块石等，其效果大大优于其它压实机械，但对粘性土和粘性较强的土压实效果不理想。羊足振动压路机是一种新型的碾压机械；它既可以压实非粘性土，又可压实含水率不大的粘性土和细粒砂砾以及碎石与土的混合料 

1.2石灰处治膨胀土压实方法选择 

冲击压实法与强夯压实法多用于小面积地方的地基处理，因其工作效率不及其它方法，所以在大面积的公路路基压实中很少使用。 

静压实法与振动压实法都适合在大面积的公路路基压实中使用。由于无锡某石灰处治膨胀土路基的填料是灰土混合料，为了保证石灰处治土的压实效果，借鉴以往工程经验，参照有关施工技术规范，采用静压实与振动压实相结合的方法。 

压实机械选用：英格索兰sd175光轮振动压路机，自重18t，振动频率21.7-30. 4hz，激振力36/18t，名义振幅1.86/0.93mm，行驶速度0-13.2km/h，用于填料静压；中联重科yzd20凸轮振动压路机，自重20t，振动频率28hz，激振力34/18t，名义振幅1. 9/1. mm，行驶速度0-7. 2km/h，用于振动碾压与重压。 

先用sd175钢轮振动压路机静压，再用yzd20凸轮振动压路机振动碾压，最后用sd175钢轮振动压路机静压收光。 

进行现场压实工艺试验，以确定工艺参数。主要确定以下几项内容：（1）最佳含水率控制范围（2）填料压实系数与满足压实要求的碾压遍数。 

2.石灰处治膨胀土路基压实工艺流程 

2.1压实工艺流程 

为了保证石灰处治膨胀土的压实效果，参照有关施工技术规范，按照施工技术管理要求，结合无锡某高速公路膨胀土路段路基施工具体情况，研究编制了石灰处治膨胀土压实工艺的基本流程，如图1所示。 

图1石灰处治膨胀土路基压实工艺流程图 

2.2基本要求 

石灰处治膨胀土路基压实过程中各道工序的基本要求如下： 

（1）填料松铺厚度应严格控制在试验确定的合理厚度内。 

（2）填料含水率必须严格控制在试验所得最佳含水率控制范围内。 

（3）石灰处治膨胀土路基碾压时遵循“由边到中、先轻后重、由慢到快”的原则，前后两次轮迹重叠15-20cm 。 

3石灰处治膨胀土路基压实工艺的关键技术 

3.1填料含水率控制范围 

填料含水率过大，碾压时容易起“弹簧”现象，不能达到规定的压实度；含水率过小，碾压表层又容易疏松起皮，也难以达到要求的压实度。为了使路基满足相应的压实度要求，必须将填料的含水率控制在一定范围内。 

《公路施工技术规范》规定路基施工碾压时，填土含水率应控制在最佳含水率土2%以内。石灰处治膨胀土不同于一般路基填料，并且经过了预拌及路拌，在施工过程中，水分既会蒸发，又会参与化学反应而消耗，所以，此填土含水率控制范围不适用于本路段，需要试验确定。 

以最佳含水率为基准，采用增加1%，2%，3%，4%，5%，6%六种含水率，分段进行碾压试验，取样测定填料压实度。试验结果表明，填料含水率较最佳含水率高3%-7%，可满足压实度要求，故确定无锡某高速公路石灰处治膨胀土路基压实含水率控制范围为高于最佳含水率3%-7%。 

含水率过大时，应反复翻晒至控制范围内才能碾压。 

含水率过小时，应适当洒水再碾压。加水量按下式计算： 

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

3.2填料层压实系数与碾压遍数 

在路基压实前，准确选择石灰处治膨胀土混合料的松铺厚度，对路基压实的施工质量与作业效率、成本具有重要意义。 

根据《公路路基施工技术规范》（jtg f 10-2006 ）中规定，膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于30cm，也不应小于10cm。 

为了得到填料层压实系数，在无锡某高速公路膨胀土路基施工现场，选择30m长的试验段。将路基填料分别按三种松铺厚度摊铺在路基填筑面上，采用常见碾压方式：静压2遍、振动碾压1遍、重压3-4遍碾压。在实验过程中跟踪检测压实度。结果见表1. 

通过表中可以看出，两种碾压方式，层厚为15.98cm的一组压实度已超过93区标准，但表层脱落，影响路基质量，不宜采用；层厚为25. l0cm的一组在静压2遍，弱振动碾压1遍，重压3遍后，压实系数为1. 176，压实度已超过94区标准，且表面平整光洁，再重压1遍后，压实系数为1. 203，压实度己超过96区标准，且表面平整光洁，宜采用；层厚为29.13cm的一组，在静压2遍，弱振动碾压1遍，重压4遍后，压实系数为1.219，压实度己超过94区标准，宜采用。 

根据以上试验和分析，本着技术可行、经济合理的原则，该高速公路石灰处治膨胀土路基的碾压方案为：对93， 94区，压实系数1.219，对96区，压实系数1.203，压实遍数为静压2遍、弱振动碾压1遍、重压4遍。 

 

表1压实系数及压实度 

 

结束语 

本文对高速公路石灰处治膨胀上路基效果只进行了2次沉降观测，如果有条件，建议对该路段长期跟踪检测，观察路基变形情况，进一步验证本文提出的处治方案及其施工技术的实施效果。 

参考文献: 

[1]秦勤、徐建东、程华龙、程友明.公路工程特殊地基处理技术.合肥:合肥工业大学出版社，2007. 

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。