粉土路基压实控制指标的分析探究

粉土路基压实控制指标的分析探究

敬羽

敬羽

四川川康公路规划勘察设计有限责任公司四川省成都市610000

摘要：粉土路作为我国部分地区的路基填料，为我国道路建设的发展做出了很大的贡献。然而在其路基压实控制指标上还存在很大的问题。一般情况下压实度的指标往往体现不了含水量对压实路基的影响，针对这种现象，通过对分析在相同压实度的情况下不同含水量压实涂粉在浸水时和不浸水时的存在的差别以及粉土路的击实特性，发现了压实度作为粉土路基压实控制指标的缺陷，提出了含气率作为粉土路基压实控制指标的科学性。希望能为今后粉土路基压实控制指标的测试提供理论基础，促进粉土路在我国部分地区的应用。

关键词：粉土路；路基；压实；控制指标

一、引言

粉土作为一种区域性的特殊土壤，是我国一些地区建造公路的主要原料，主要分布于我国华西华北等地区。一般情况下天然的黄土中的回填土经过开挖、搬运及建筑等一系列的过程之后，会具有与不同于天然黄土的力学特性，这主要是由于黄土的原有结构发生了变化，改变了其物理力学状态。而粉土由于其的可压实性和水敏性相对单一，在经过这一系列的过程后处于最紧实状态的粉土还是存在较大的孔隙率，这就导致建设好的公路很容易发生毛细现象而受到破坏。在经过一系列的调查后发现，现行的粉土压实的规范标准还是偏低，导致建设好的公路使用时间不长，很容易受到破坏，尤其是在山区施工时，由于地形、施工机械的限制，路基的压实质量更是难以得到保证。然而路基的压实质量在一定程度上决定了建设道路的使用时长和耐久性。我国新实行了《公路路基设计规范》为了保证道路的压实质量以及提高公路的使用时长，将道路建设的压实标准提高了一到三个百分点。但是并不是压实度越高的公路使用时间就会越长，相关的研究表明，如果道路的压实度过高，会使填土吸水膨胀，导致强度降低，也降低了公路的稳定性。因此总结得出处于同一压实度条件下的压实土体往往为絮凝式的结构，这种结构压实土体的特点是有着高渗透性和低压缩性。如果在进行含水量较低的路基上施工时，压实土体很容易受到地下水或地表水的作用，导致路基的承载力和稳定性下降，使得工程进度过慢，也更容易发生工程事故。

大部分的土体材料在含水量达到一定含水量时会达到最大的密度，但是由于土体间特性的差别会导致不同土体之间的密度和最高含水量存在很大的差别。同时在实际公路建设过程中，常常会发生现场和实验时采取的压实能力不同而造成压实度过百的情况，这会造成填土压实质量的误判而导致路面发生崩塌或变形。因此对待不同类型的填土路基要有不同的压实控制指标。下文通过分析了压实度作为粉土路基控制的唯一指标存在的不足，并阐述了压实度及含气率作为粉土路基压实控制指标的优点及可行性。

二、粉土路基压实控制指标——压实度存在的不足

（一）现行对于压实度质量要求相关规定的不足

通过分析了《公路路基设计规范》对填方路基及路床的压实度发现，在土体的最大密度为1.973g/cm3的情况下，当压实度的取值大于等于95%为粉土压实度的标准时，会存在两种情况满足这个标准，即击实含水量为ωa=10.22%，偏干侧和击实含水量为ωb=15.56%，偏湿侧。这也是说明，在压实土壤的处于最优含水量时，观察两侧不同含水量的土壤发现，即使两侧的含水量的干密度和压实度处于相同时，其具有的工程特性还是存在很大的差别，这会造成道路的稳定性不足以及使用时间不长。

（二）压实度具有不确定性

作为工程填土质量的重要指标，压实度的大小可以通过土壤的压实系数来反映，而土壤的压实系数指的就是道路建设现场土质材料压实后的干密度ρd与室内试验标准击实试验测得土样的最大干密度ρdmax之比，可以通过下式来表示：

其中λc表示的就是土壤的压实度，ρd表示的是施工现场土壤压实后的密度，ρdmax表示的是在室内标准的情况下土壤最大的压实度，通过该式可以发现，土体的密度可以在一定程度上反应土壤的压实程度，而回填土压实度的大小主要由最大干密度来控制，最大干密度是在室内试验的过程中测得的，受击实能的大小的影响，这就会出现很大的误差，主要有两个因素造成。其一、施工现场和室内的实验能级存在不一定的现象。其二、室内外的环境存在很大的差异，同时施工现场的含水量很难控制造成了作为压实质量控制指标的压实系数的存在不准确的情况。

（三）抗剪强度试验的结果分析

抗剪试验指的是在配制了含水量不同的两种试样后，通过击实能力为2684.9kJ/m3的击实样后制备为剪切样，并且将每个含水量制备2组剪切样一组浸水一组不浸水分别进行快剪试验，通过两种含水量不浸水和浸水情况下抗剪的强度对比发现，两种不同含水量的不浸水的条件下抗剪强度相差了十到十五千帕，但是在浸水后两组的抗剪强度基本相同，同时浸水后的样品的粘度下降。因此在路基填土符合压实度标准的相关标准时，施工时含水量的偏干侧遇到浸湿后，其强度会明显下降，很有可能会降低公路的承载能力和稳定性。

三、粉土路基压实控制指标——含气率

（一）含气率的定义

在德国和日本，含气率已经作为了粉土路基压实控制的指标，它主要指的是土壤中所含气体占总体的百分比，当土壤的孔隙被空气全部沾满时，则该土壤的含气率最高，如果土壤处于完全饱和的状态时，含气率接近于零，其水敏性也处于最低的状态。根据调查了相应土体满足压实度要求区间的含水量的情况后发现，满足国家相关指标中压实度要求的含水量区间对应的含气率为11.4%～2%。同时还发现土壤偏干侧的土体的含气率变化程度较大，说明其具有较强的吸水能力，这就表示其在浸水后土壤的强度会有一定程度的下降，其压缩变形程度也随之变大。

（二）含气率作为粉土路基控制指标的可行性分析

在粉土路基的施工过程中，通常利用的是利用压实机械使得土壤可以克服颗粒间的阻力后进行的重新组合，最终达到减小土体间孔隙减少、密度增加使得其强度增加的目的。在实际的粉土路基压实过程中要想达到粉土的含水量处于最优程度的含水量是很难的。使用粉土作为道路建设的主要原料时，要使其压实度满足相关的指标，如果仅仅根据将压实度作为唯一指标时，会造成施工含水量处于偏干侧时，土体的稳定性下降，处于偏湿侧时，会降低其的压实效果。为了避免这种情况的发生，要将含气率作为指标来弥补压实度作为唯一指标的不足。通过调查发现，不同压实粉土达到最大密度的情况下时，含气率相差不大，因此可以将其作为粉土路基压实控制的指标。

参考文献：

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[3]王佳杰，张春峰，李宁.粉土路基压实控制与效果评价技术研究[J].交通标准化，2010（23）：98-102.