2.2.3土基压实原理
在绝大多数情况下,路基土都是由土粒、水分和空气组成的三相体系。它们都具有各自的特性,并相互制约共同存于一个统一体中,构成土的各种物理特性——渗透性、粘滞性、弹性、塑性和力学强度等。若三者的组成情况发生改变,则土的物理性质亦随之不同。因此,要改变土的特性,也得从改变其组成着手。压实土基,就是用机械的方法来改变土的结构,以达到提高土基强度和稳定性的目的。
影响土基压实度的内在因素主要是含水量和土的性质,外在因素有压实功能,压实工具和方法等。
2.2.3.1含水量对压实的影响
①含水量是影响压实效果的决定性因素;
②在最佳含水量时,即土处于硬塑状态时,最容易获得最佳的压实效果;
③压实到最佳密实度的土体水稳性最好。
2.2.3.2土质对压实的影响
①不同的土类有不同的最佳含水量及最大干密度;
②分散性较高(液限较高,粘性较大)的土,最佳含水量的绝对值较高,而最大干密度的绝对值较小;
③亚砂土和亚粘土的压实性能较好(ρc >1.85),而粘性土的压实性能很差(ρc<1.70)。
2.2.3.3压实功能对压实的影响
同一种土的最佳含水量随压实功能的增加而减少,而最大干密度则随压实功能的增加而增加;当含水量一定时,压实功能越大则密实度越高;当压实功能增加到一定程度后,土的密实度就增加的不显著了,这表明,对于某一种土来说,如果超过某一限度,在采用增加压实功的办法来提高土的密实度就不经济了。
2.2.3.4压实工具和方法对压实的影响
①压实工具不同,压力传递的有效程度也不同。研究表明,夯击式机具的压力传递最深,振动式次之,碾压式最浅。
②压实机具的重量较小时,荷载作用时间较长,土的密实度越高,但密实度的增长速度则随时间增加而减小,压实机具较重时,土的密实度随施荷时间增加而迅速增加,但超过某一时间限度后,土的变形将急剧增加而达到破坏;机具过重以致超过土的强度极限时,将立即引起土体破坏。
③碾压速度越高,压实效果越差。
当前路基施工,普遍采用了大吨位的压路机(不小于12t) ,碾压自路两边向中心进行,直至表面无明显轮迹为止,遵循先轻后重、先稳后振、先低后高、先慢后快、轮迹重叠的原则,碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其压实度必须≥94%,对其它等级公路当铺筑高级路面时,其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。此外,还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定。如在西部某国道主干线二级专用公路施工中,路面设计标准为高级路面,因而从路基开始,所有的检验标准均采用一级公路验收标准。
2.2.4特殊潮湿地区路基土的压实
在特殊潮湿地区,路基上的压实是相当困难的,规范对此作出了若干调整:一是压实度标准可根据试验资料确定或较表列数值降低2—3个百分点;二是对于天然稠度小于1.1,液限大于40,塑性指数大于18的粘质土,当用于下路床及其下的路堤填料时,可采用规定的轻型压实标准;三是改善填料的性质,在土中掺加生石灰,通常可以获得预期的效果,也可采用新型吸水材料加固。如在威乌线支线海阳至即墨段高速公路工程五合同,采用了碎石混填的方法取得了显著的效果。
2.2.5黄土路基填筑及压实
2.2.5.1黄土路堤施工时,应做好填挖界面的结合(纵向),清除坡面杂草,挖好向内倾斜的台阶。如结合面陡立,无法挖成台阶时,可采用土工钉加强结合。若地基土层具有强湿陷性或较高的压缩性,且容许承载力低于路堤自重压力时,可考虑采用重锤夯实,垫隔土工布,碎石桩和石灰桩挤密加固的办法处理。