1、1公路拓宽改建工程路基压实技术研究【摘要】公路拓宽后的路段早期出现路面开裂、路基不稳等现象，达不到设计的使用年限，究其原因是压实程度不够，因此对于加宽扩建工程路基压实技术进行研究。本文结合具体工程，研究了冲击压实施工工艺在公路拓宽工程中的应用。 【关键词】公路拓宽，冲击压实，压实度，路基 中图分类号：F540.3 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着我国经济的飞速发展，物流业的发展和城市间的合作更加紧密，高等级公路的交通量日益增长，原有高等级公路的设计通行能力己不能满足交通量增长的需求，许多高等级公路运输能力己达到饱和状态。针对以上出现的问题，最经济合理的办法是对原有公路进行加宽，对加宽路基
2、进行压实1。 加宽路基压实方法很多，传统的压实方法为“静压+振动” ，采用传统的压实方法在压实的过程中很难达到预期的效果，只有进行合理的组合运用才能满足路基整体的强度和稳定性的要求2。 近年来应用较多的压实方法为冲击压实法。冲击压实效果好、压实深度大，在新旧路基结合处施工过程中以及临近边坡位置无法使用，还需碾压机械配合。 一、工程概况 2某条道路位于河北东南部坳陷区，断裂构造不发育。场区地基土层主要为粉土、粉质粘土、粘土、粉砂等。沿线地层土性，以粉土、粉质粘土为主，5m 以上地基土松软，地基承载力 90110kPa，地下水位埋深0.804.50m，一般为 2.5m 米，由于地下水位较浅，雨季及
3、春灌期地下水位明显抬升，易导致地基土软化；间隔期地下水位则相对下降，地下水位变动带动地基土明显变硬。 二、加宽路基压实工艺的研究 对于加宽路基来说，如何保证新旧路基结合处稳定，是加宽路基压实的关键，只有使新路基在压实机具的作用下尽早的达到和旧路基相同的密实程度，对新旧路基结合处采用特殊压实技术处理，才能保证路基不会因为新旧路基不均匀沉降而产生开裂的现象。 （一）路基压实的方法 路基压实的过程是通过专门的压实机械或设备对填料施加作用力，使得填料中颗粒产生移动，重新排列，更加密实。不同的压实机械或设备，会产生不同的作用力，作用力的性质不同，对填料的压实效果存在着差异。一般路基的压实方法可以归纳为以
4、下四种3： 静力压实 依靠重物自身的重力对填料进行压实，由于受重物尺寸和重量的限制，静力的大小是非常有限的，因而，静力压实只能使被压材料产生较小的变形，且影响深度有限，很难获得较高的密实度。 2. 振动压实 振动压实的原理是自身产生振动波，向填料传递，迫使填料达到共3振，因而它比同样自重的静压作用压路机能达到更好的压实效果，压实深度也有所增大。振动压实的机理在于填料颗粒的相对运动，并不是依靠振动产生的压力来压实被压材料，振动压实不仅作用深度较大，而且能获得较大的压实度。 3. 夯击压实 夯击在原理上都是利用势能转化为冲击能来压实填料。由于能量的转换使得夯击对填料的单位冲击能很大，在冲填料中产生
5、很大剪切应力和法向应力，从而能有效地克服填料的内聚力，大大压缩填料。由于夯击压力波比振动波能传至更深的层面，所以，夯击压实能获得最大的压实深度。 4. 冲击压实 冲击压实兼有静压、振动压实和夯击设备的碾压效果，在冲击作用下土体颗粒重新组合，强迫排出在土颗粒之间的空隙，细颗粒逐渐填充到粗颗粒空隙之中，从而使填料得到进一步的密实，形成较高的强度，其冲击力相当于因压实自重对土体产生静压力的不 20-30 倍，对土体施以“碾压+冲击”的综合作用，其运动方式为间歇性冲击动荷载，连续快速地夯击地面。 （二）加宽路基压实工艺选择 加宽路基施工要求路基的压实密实、均匀、整体稳定，当施工工期紧，新路基的自然沉降
6、时间不足时，就容易引起路基不均匀沉降。现有的静力碾压及振动压路机的施工在客观上还很难完全满足加宽路基对克服差异变形的要求。而冲击压实的特点是具有巨大的冲击能，这种强大4的冲击能可以增加增加影响深度，提高土体的密实度，从而更容易使土体达到弹性状态4。对于加宽扩建工程路基压实来说，冲击压实可以很好的提高新路基的整体稳定性，加快新路基的沉降，是提高工程质量的较理想的技术。 三、冲击压实施工工艺研究 试验段选择 k23+l20-k23+320，共 200m。该段利用旧路的路段多，工期较紧，为提高新路基的密实度，减少工后沉降，提高路基整体强度及稳定性全段 4.3km 采取冲击压实技术，路基断面图如图 1
7、 所示。 图 1 路基断面图 该处的土体为低液限薪土，在压实标准为 97%时，通过室内三轴试验可以得出该地区薪土的粘聚力为 223。进行每层填土压实前，要对填土的含水率检测，这是因为压实时要克服土颗粒之间的摩擦阻力和粘聚力而使颗粒间产生位移，水在很大程度上起到润滑作用，因此，在某一范围以内，压实后的干密度随含水率的增加而增大。超过这一范围则会出现干密度减小。通过标准击实试验得出该试验段的最佳含水率为 15.5%，最大干密度为 1.8g/ cm3。现场的含水率应控制在 15.52%以内。保证冲击压实的压实效果。 试验段在经过压实后，压实度达到规定标准 93%以上，且填筑厚度超过 1.5m，进行冲
8、击压实对路基补强。施工过程中严格按照施工工艺进行，保证 6825A 型冲击压路机以 12-15km/h 进行冲压。在路基顶层对其采用冲击压路机分别冲击压实 5、10、15、20 遍，冲击前后分别测定 k23+2005处压实度、高程变化，得出试验结果。 （一）冲击压实遍数与压缩变形的关系分析 由图 2 得到：冲击压实 5 遍后，压实前后平均高程变化量为 0.58cm;冲击压实 10 遍后，压实前后平均高程变化量为 1.38cm;冲击压实 15 遍后，压实前后平均高程变化量为 1.53cm；冲击压实 20 遍后，压实前后平均高程变化量为 1.78cm。 图 2 冲击压实产生累计压缩变形和相对压缩变
9、形 路基填土在五轮冲击压路机的冲击作用下，累计压缩变形值增加的幅度在冲击压实 010 遍时变化最大，在冲击压实 10 遍以后增加幅度不断变小，相对压缩变形值的变化在冲击压实 10 遍时达到最大变形，随后随着压实遍数的增加不断减小。 分析得出：在冲击压实 10 遍之前，压缩变形值稳步增加，大体在冲击压实 10 遍时达到最大值，总压缩变形值约为 1.38ctn。在冲击压实巧遍后，相对压缩变形变化趋于稳定，当冲击 22 遍和冲击 20 遍的高程值之差小于 5mm 时，说明采用冲击 22 遍时发挥作用的效果并不明显，选择冲击 20 遍作为压实遍数的标准。 这是因为冲击压实在冲压 O10 遍过程中，冲压
10、的巨大动量在路基表面冲击压实的同时，冲击波向深处传播，使大小颗粒在外力的作用下克服颗粒间的阻力和大颗粒之间的咬合力产生位移，相互靠近，土颗粒也更加密实，这是出现压缩变形的主要部分。 （二）冲击压实遍数与压实度的关系分析 6该路段取土重型击实试验最大干密度为 1.8g/cm3，对应的最佳含水率为 15.5%。冲击压实不同遍数时各断面平均压实度如图 3 所示由此对压实度进行分析检测。可以看出路基土在五轮冲击压路机作用下，路基压实度的变化是很明显的，当冲压遍数分别为 5、10、15、20 遍时，路基填筑冲压表面压实度值平均增长分别为 0.2%、0.7%、02%和 0.3%，在 0-10 遍冲击压实时
11、路基的压实度值变化大，而后的 10-20 遍压实度的值变化不大，其中碾压遍数为巧遍时压实度满足规范要求。 表明冲击压路机在 0-10 遍对路基填料的压实效果明显。而后则是由于前边的 10 遍压实使得在一定深度范围内路基土达到足够的密实状态，导致压实度值随着压实遍数增大而变化较小。 从图 2 中注意到 k23+200 在 20 遍冲击压实后压实度值有下降的趋势，与其它的三个断面的规律不同，实地对其进行含水率的检测，主要原因是由于该处路基土的含水量过高，实测值比其他断面的含水率值高出3%，说明此处发生了“弹簧”现象。 图 3 冲击压实遍数对压实度的影响 （三）冲击压实遍数对不同深度处压实度的影响
12、由图 4 可知压实度值随着深度的增加不断减小，在 110cm 前冲击压实后的压实度值大于冲击压实前的压实度值，但是，在 110cm 处出现冲击压实后的压实度值低于冲击压实前的压实度值，说明采用五轮冲击压路机进行冲压对路基土的有效压实深度一般为 110cm 左右。由于冲击压实产生的强大冲击力，在一定的作用深度外会出现距路基封顶 120cm 处7出现压实度减小的情况，则表明冲击压实的压实效果在一定的深度以外可能出现破坏原来压实度值的情况，因此，要严格的控制冲击压实遍数。图 4 冲击前后不同深度处压实度的值 四、结语 公路拓宽改建工程路基压实采用冲击压实技术能得到理想效果。冲击压实次数，需根据现场实验段分析冲击压实量与压缩变形、压实度和不同深度处压实度的影响综合确定。本工程通过试验段表明：冲击压实次数到 15 遍后即可达到填料规定要求密度，为保证质量，根据规范要求，推荐冲压 20 遍为宜，次数过多则不经济。 参考文献 1张平.旧路拓宽新老路基变形协调综合处置研究D.中南大学硕士论文.2006. 2黄馄.旧路加宽综合处治方案设计的几点考虑J 龙江交通科技.2008(7):38-39. 3沙庆林.公路压实与压实标准S.北京:人民交通出版社 2001 4韩红.冲击压实技术在肃临公路施工中的应用.压实机械与施工技术.2007(9):5758.
