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交通量和汽車(chē)軸重的不斷增加使得公路病害層出不窮，特別是粉土地區(qū)，由于粉土難以壓實(shí)、水穩(wěn)定性差、易沖刷、強(qiáng)度低，導(dǎo)致路基路面病害更加嚴(yán)重，這些病害的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了公路的使用性能和使用壽命。因此，本文對(duì)粉土路基現(xiàn)場(chǎng)碾壓進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：粉土路基,現(xiàn)場(chǎng),碾壓
1.壓實(shí)機(jī)理分析
壓實(shí)是指通過(guò)施加外部荷載，使被壓實(shí)的土體密度提高的過(guò)程。土是由固相、液相和氣相組成的三相體系，土的壓實(shí)過(guò)程就是向被壓實(shí)的土體施加荷載，從而克服土粒之間的摩擦力和粘聚力，并排除土顆粒之間的空氣和水分，進(jìn)一步使得土顆粒之間發(fā)生位移，相互靠近。松鋪土體被壓實(shí)后，密度增加。
壓實(shí)的任務(wù)就是，使路基土體擁有足夠的壓實(shí)度，進(jìn)而達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。只有具有了足夠的壓實(shí)度，達(dá)到了壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，才能在路基上鋪筑各種路面，這樣鋪筑完成的路面才具有很高的強(qiáng)度。這樣鋪筑成的路基和路面在日后的行車(chē)過(guò)程中不會(huì)由于進(jìn)一步壓實(shí)而產(chǎn)生影響使用效果的變形。路基的碾壓通常使用兩種方法，靜壓和振動(dòng)碾壓。
1.1靜壓機(jī)理
靜態(tài)碾壓是依靠壓路機(jī)械自身的質(zhì)量在土體表面產(chǎn)生的靜壓力作用，利用壓路機(jī)滾輪在松鋪土體表面反復(fù)滾壓，在這種反復(fù)滾壓之下，最終土體產(chǎn)生了一定程度的永久變形，達(dá)到了壓實(shí)的目的。在靜態(tài)碾壓過(guò)程中，隨著碾壓次數(shù)的增加，松鋪土體的密度也相應(yīng)的增加，但是永久的殘余變形則越來(lái)越小，最后的碾壓過(guò)后松鋪土體的實(shí)際殘余變形幾乎等于零。這種壓實(shí)主要是利用壓路機(jī)自身的重量產(chǎn)生的靜荷載在松鋪土體土體內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力，屬于靜壓。
1.2振動(dòng)壓實(shí)機(jī)理
振動(dòng)碾壓是將振動(dòng)壓路機(jī)所產(chǎn)生的高頻振動(dòng)傳給被壓土體，使其發(fā)生接近自身固有頻率的振動(dòng)，土顆粒間的摩擦力實(shí)際上被消除，在這種狀態(tài)下，小的顆粒填充到大顆粒的空隙中，土體處于體積盡量小的狀態(tài)，壓實(shí)度增加。
2.壓實(shí)影響因素
2.1土體自身的因素
2.1.1土體類(lèi)別
對(duì)于不同類(lèi)別的土，壓實(shí)性能完全不一樣，采用的壓實(shí)方法也很大的區(qū)別。對(duì)于路基填筑，常用的土有砂土、粘土和粉土。對(duì)于粉土和粉砂，含水量和氣候條件對(duì)其的壓實(shí)效果很重要，而且在壓實(shí)時(shí)必須分成較薄的松鋪層。對(duì)于砂和礫石比較容易壓實(shí)，該類(lèi)土若采用振動(dòng)壓實(shí)則可得到比較好的壓實(shí)效果，而且壓實(shí)后的路基有很高的承載能力，不易受浸泡和霜凍作用的影響。粘土比較容易壓實(shí)，采用普通的壓實(shí)工藝即可得到比較理想的壓實(shí)效果。
2.1.2顆粒級(jí)配
實(shí)的物理過(guò)程即為土體中的顆粒重新排列，孔隙減小的過(guò)程。如果被壓實(shí)土體的級(jí)配良好，則在壓實(shí)過(guò)程中，較大的土顆粒形成的孔隙可以被較小的土顆粒所填充，使得土體體積減小，密度提高，呈現(xiàn)出良好的壓實(shí)特性。但是，如果土體顆粒級(jí)配較差，土顆粒之間的孔隙很難被填充，即使經(jīng)過(guò)多次碾壓，土體的體積變化較小，壓實(shí)效果不理想，甚至得不到所要求的壓實(shí)度。
2.1.3含水量
當(dāng)采用同樣的壓實(shí)方法壓實(shí)不同含水量的土?xí)r，最后所得到的壓實(shí)度也不相同，最終壓實(shí)度在很大程度上取決于土的含水量。壓實(shí)過(guò)程中，需要克服土顆粒之間的摩擦力和粘聚力，從而使土顆粒產(chǎn)生移動(dòng)相互靠近。當(dāng)土體中含水量較小的時(shí)候，水在土顆粒之間起著潤(rùn)滑作用，使土體內(nèi)摩擦力減小，因而等量的壓實(shí)功可以得到較高的壓實(shí)度。含水量較小的土體壓實(shí)后，土顆粒重新排列，單位土體內(nèi)氣體所占的百分比逐漸減小，而土顆粒和水所占的體積百分比則逐漸增大，所以土體干密度隨著含水量的增加而增大。當(dāng)土體中的水分增加到一個(gè)極限值之后，土顆粒之間的摩擦力隨之減小，但單位土體內(nèi)氣體的體積不再發(fā)生變化，而水的體積卻還在不斷的增加，土的飽和度增大。
2.2碾壓現(xiàn)場(chǎng)操作因素
2.2.1松鋪厚度
在碾壓施工中，應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的松鋪厚度。松鋪厚度較薄，容易得到足夠高的壓實(shí)度，但是施工效率低，造成極大的經(jīng)濟(jì)和人力浪費(fèi)。但是，如果松鋪厚度較大，則有可能經(jīng)過(guò)碾壓得不到所要求的壓實(shí)度，需要進(jìn)行補(bǔ)壓，耽誤工期，浪費(fèi)資源。
2.2.2碾壓方式
在碾壓過(guò)程中，松鋪土體的壓實(shí)度隨著碾壓遍數(shù)的增加而增大，但是，當(dāng)被壓實(shí)土體達(dá)到一定的壓實(shí)度之后，單純的增加碾壓遍數(shù)并不能再提高被壓實(shí)土體的壓實(shí)度了。如果此時(shí)繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)，則可能造成被壓實(shí)土體表面開(kāi)裂，造成壓實(shí)度的減小。如果增加碾壓遍數(shù)已經(jīng)不能夠提高被壓實(shí)土體的壓實(shí)度，可以更換碾壓方式，合適的碾壓方式能夠進(jìn)一步提高土體的壓實(shí)度。
2.2.3碾壓速度
碾壓速度決定著壓路機(jī)振動(dòng)輪對(duì)松鋪土體的壓實(shí)作用時(shí)間。當(dāng)碾壓速度較低時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)輪下的土體收到的振動(dòng)次數(shù)比碾壓速度高時(shí)要多，因?yàn)槟雺核俣容^低時(shí)，作用在被壓實(shí)土體上的能量叫碾壓速度較高大，所以碾壓速度低時(shí)能夠得到更高的壓實(shí)度。但是，如果碾壓速度過(guò)低，則嚴(yán)重影響碾壓的生產(chǎn)效率。如果采用較大的碾壓速度，碾壓的生產(chǎn)效率的確可以提高很多，但是碾壓速度過(guò)大，容易造成路面的不平整，影響碾壓質(zhì)量。所以應(yīng)該在保證碾壓質(zhì)量的前提下，盡量采用較高的碾壓速度。
3.粉土壓實(shí)分析
3.1粉土的定義成因及分類(lèi)
3.1.1粉土的定義
《巖土工程勘測(cè)規(guī)范》規(guī)定，以 76g 瓦氏圓錐儀入土深 10mm 定重塑土的液限和以搓條法定重塑土的塑限，所得的塑性指數(shù)可用以劃分細(xì)粒土，包括粉土和黏性土。由于塑性指數(shù)綜合反映了黏粒含量和土粒與水溶液表面作用強(qiáng)弱等因粗的影響，用塑性指數(shù)對(duì)黏性土或細(xì)粒土分類(lèi)是比較簡(jiǎn)便的。但不同規(guī)范采用的分類(lèi)方法不同，采用的土名稱(chēng)也不相同。《巖土工程勘測(cè)規(guī)范》(GBJ21-92)規(guī)定：凡粒徑大于0.075mm的顆粒含量等于或不超過(guò)全重50%且塑性指數(shù)IP小于或等于10的土為粉土。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5007-2002)對(duì)粉土的定義是這樣的：粉土是介于砂土和粘土之間，塑性指數(shù)IP≤10，且粒徑大于 0.075 的顆粒含量不超過(guò)總量的 50%。而《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051-93)根據(jù)粗粒徑的含量和液限點(diǎn)的高低，又把粉土分為高(低)液限粉土和含砂(礫)高(低)液限粉土。
3.1.2粉土的成因及分類(lèi)
粉土按成因可以分為三類(lèi)，即水成粉土、風(fēng)成粉土、殘積粉土。
3.2粉土的物理性質(zhì)
粉土中既含有砂粒又含有粉粒，因而粉土具有砂土和粉土的雙重性質(zhì)，但是基本性質(zhì)又有別于砂土和粉土。如果粉土中的砂粒含量較高，表現(xiàn)出與砂土類(lèi)似的性質(zhì)，又可以將這種粉土稱(chēng)為砂質(zhì)粉土;如果粉土中的粘粒含量較高，表現(xiàn)出與粘土類(lèi)似的性質(zhì)，這種粉土可以稱(chēng)為粘質(zhì)粉土。由于粉土主要由細(xì)顆粒組成，所以毛細(xì)現(xiàn)象活躍，粉土顆粒之間主要由這種毛細(xì)力而相互結(jié)合，表現(xiàn)為內(nèi)聚力較小。粉土表面極易失水，干后凝結(jié)成塊，受到碰撞容易破碎，破碎后的粉土呈粉狀。
3.3粉土的壓實(shí)分析
粉土中粉粒和極細(xì)砂粒含量較多，級(jí)配不良，作為路基，難以達(dá)到最理想的壓實(shí)狀態(tài)。由于級(jí)配不良，導(dǎo)致砂粒和粉粒之間的空隙沒(méi)有更小的土顆粒來(lái)填充，就形成了人們通常所說(shuō)的“搭積木”式的構(gòu)架，在施工碾壓時(shí)容易產(chǎn)生疊瓦狀剪切推移和分層現(xiàn)象，十分不容易壓實(shí)。路基中的粘粒可以與周?chē)母鞣N穩(wěn)定劑發(fā)生作用，砂粒在路基中可以起到類(lèi)似骨料的作用，這些都是對(duì)路基的壓實(shí)十分有利的;而粉土粉粒的含量較高，再加上級(jí)配不良，導(dǎo)致了粉土壓實(shí)困難，難以達(dá)到規(guī)范的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，還容易出現(xiàn)表層重皮現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了路基的施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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