毕业论文--浅谈公路土方路基压实质量控制.doc

陕西交通职业技术学院 毕业论文 题 目： 浅谈公路土方路基压实质量控制 系 部： 公路工程系 专 业： 道路桥梁工程技术 学 号 : 班 级： 路桥 0942 姓 名： 指导老师： 2012 年 5 月 17 日 陕西交通职业技术学院 1 摘要 近年来，随着国家对公路建设投 资力度的加大，我国的公路工程建设十分迅速。 路基是公路的重要组成部分，为使路基具有足够的强度与稳定性，必须予以压实以提高其密实程度。 压实度不达标是造成路面破损，使用状况差，通行能力差，交通事故多的主要原因。 所以，路基的压实工作是路基施工过程中一个重要的工序，同时，也是提高路基强度与稳定性的根本措施之一。 影响路基压实度的因素有填土的好坏、地基处理、含水量控制、松铺厚度以及施工机械设备的配套情况等。 现就对影响公路路基压实质量控制的因素作如下分析，只有正确避免了这些因素对压实度的影响，施工质量才能得到保证。 关键词 ：公路路基压实、压实度、含水量、质量、控制 Abstract In recent years, along with the country the highway construction investment, the strengthening of the highway engineering construction in our country is very quickly. Embankment is an important part of the road, for subgrade have the enough strength and stability, and must be compaction to improve its close-grained degree. To make the compaction degree is caused damage road, the use situation of poor, poor traffic capacity, the main reason for the more traffic accident. So, the roadbed compaction work is in the process of subgrade construction of an important process, at the same time, also improve the stability of roadbed strength and one of the fundamental measures. Affect the roadbed compaction degree factors are the stand or fall of the filled soil, foundation treatment, water control, loose the thickness and spread of the mechanical equipment supporting construction, etc. Now to influence the highway subgrade compaction quality control factors makes the following analysis, only the correct to avoid these factors of impact compaction degree, construction quality can be guaranteed. Key words： Highway subgrade compaction, degree of compaction, water content, quality, control 陕西交通职业技术学院 2 目录 1.前言 3 2.路基压实控制的原理和意义 3 3.影响土基压实的内因 3 4.影响土基压实的外因 4 4.1 压实功能对压实的影响 4 4.2 压实机具的选择 与操作对压实的影响 5 4.3 压实厚度对压实的影响 5 4.4 地基或下承层强度对压实的影响 6 4.5 压实质量控制与检测的影响 . 6 5.路基压实质量控制要点及措施 7 5.1 路基土的 控制 7 5.2 含水量的控制 8 5.3 选择合适的气候 8 5.4 压实工具及压实层厚度控制 . 8 5.5 平整度控制 9 5.6 压实度检测 . 9 5.7 填料分层厚度控制 10 6.土基压实标准 10 结束语 . 11 参考文献 . 12 陕西交通职业技术学院 3 1. 前言 随着我国经济的快速发展，交通工具的日益增长，路路基路面的使用质量要求不断提高。而路基的稳定性一直围绕着施工质量，质量的好坏关系到行车的安全与舒适性。影响路基压实的因素大体分为两方面，各自是 外因与内因。其中，内因包括 :土质和含水量。外因包括 :压实功能 (指压实工具的重量 、碾压次数或垂落高度、作用时间等 )及压实时的外界自然因素和人为因素。因此，只有对结构层充分压实，才能保证延长路基 、 路面的使用寿命。公路路基的密实程度将直接影响路基的稳定性，压实质量越好（密实度越大、压实度越高、材料整体性能越好）路基的整体质量才能有所保证。因此，路基施工过程中，碾压工艺成为施工质量控制的关键工序，同时也是提高施工质量的重要指标之一。为实现高等级公路使用年限及服务质量提供了保证。 2.路基压实控制的原理和意义 土是 由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体，以土为骨架， 颗粒之间的空隙被水分和气体填充。当压实功作用于土体上时，就会使土粒重新组合，彼此挤紧，空隙缩小，土体的单位重量提高，形成密实整体，最终使其强度增加，稳定性提高。此为压实原理。 工程上衡量路基路面的压实程度是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到最大干密度的比值百分数为压实度，提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大干密度，也增大了路基承载力，不易产生弹簧，所以，路基压实中，应尽量采取大吨位的压实机械，提高压实度。 路面上的汽车等荷 载除了路面结构承受一定的受力 外， 都是传递到路基上的，压实路基是必须的，提高路基的承载力，减少由于路基不稳定造成的路面结构的破坏 。压实的意义在于降低土体的透水性、减少毛细水上升的高度，防止水分积聚和侵蚀而导致的土基软化或因冻胀而引起不均匀变形，保证路基在设计年限内具有足够的强度和稳定性。 3.影响土基压实的内因 影响土基压实的内因有：土的含水量和土质。 不同性质土的压实性能是不一样的 ， 就填土压实而言 ， 最适宜的是砂砾土、 砂土和砂性土。这些土易压实 ， 有足够的稳定性 ， 沉陷小。最难压实的是粘土，塑性 指数较大， 在潮湿状态下这种土不稳定 ， 最佳含水量比其他土类大，而最大陕西交通职业技术学院 4 干密度却较小 ，比面积大，需要较多的水分包裹土粒以形成水膜，粘性土含有亲水性较高的胶体物质。所以，造成压实困难，效果不佳， 但经压实的粘土仍具有良好的不透水性。 根据压实试验 ， 在相同的压实功作用下，不同的土类具有不同的最佳含水量和最大干密度。在同一压实功能作用下 ， 含粗颗粒较多的土 ， 其最大干密度越大，而最佳含水量越小 ， 即随着粗粒土增多，其击实曲线的峰点越向左上方移动。在道路施工时，应根据不同取土场的不同土类，分别确定其最大干密度和最佳含水量 。 土中含水量对压实效果的影响比较显著。 当土中含水量过大时，孔隙中出现了自由水，压实时不可能使气体排出 ， 压实功能的一部分被自由水所抵消，减小了有效压力 ， 压实效果反而降低。当土中含水量较小时，土粒间引力较大，虽然干容重较小 ， 但其强度可能比最佳含水量时还要高 ， 可是此时因密实度较低 ， 孔隙多，一经饱 和 ，其强度会急剧下降，进而影响路基的稳定性。 土在一定的压实功作用下 ,只有当其含水量在 最佳含水量时 ,才能获得最大干密度 ,才能达到最佳的压实效果 ,并且此时的土，水稳定性最好。 4.影响土基压实的外因 影响土基压实的外因 包括：压实功能控制、压实机具的选择与操作、压实厚度及压实时的外界自然因素和人为因素。 4.1 压实功能对压实的影响 压实功能主要是指压实机具重量、碾压遍数、作用时间等。压实功能综合因素与压实效果的关系曲线表明同一种土的最佳含水量随压实压实功能的增大而减小，最大干密度随压实功能的增大而增加。在相同含水量条件下压实功能愈高，土基密度愈高据此规律，工程施工中可增加压实功能如选取用重型碾压机械、增加碾压次数、延长碾压时间等以提高路基强度和压实度。但是必须指出当土偏干时增加压实功能对提高干密度影响较大，偏湿时则收效甚微 。故对偏湿的土企图用加大压实功能的办法来提高土的密实度是不经济的。若土的含水量过大此时增加压实功能会出现“弹簧”形象，压实效果很差，造成返工浪费。因此当压实功能增加到一定程度后对最大干密度的提高将不明显。这就说明单单使用增大压实功能来提高土的密度未必划算。如果压实功能过大还可能会破坏土基结构效果，适得其反。 陕西交通职业技术学院 5 4.2 压实机具的选择与操作对压实的影响 压实机具是保证路基压实度的重点。压实机具的类型较多，大致分为碾压式、夯击式和振动式三大类型。实践表明，确定压实厚度后，选择合理的压实机具是保证路基压实度的 前提。当填料运至现场后，用平地机或其它合适的机具将填料均匀地摊铺在预定的宽度上，表面力求平整，并有规定的路拱、横坡、同时摊铺碾压超宽部分，摊铺整型后，当填料的含水量等于或略大于最佳含水量时，立即用 8t 两轮压路机或 12t～ 15t 振动压路机静压 3～ 4 遍，使粗细料稳定就位。在直线上，碾压从两侧开始，逐渐错轮向路中心进行；在有超高路段上，碾压从内侧开始，逐渐错轮向外侧进行。错轮时每次重叠 1/3 宽。每静压一遍后应进行找平。静压终结时，表面应平整，并且有要求的路拱与横坡，这时可采用 12t～ 15t振动压路机振动碾压 6～ 7 遍后，每加压 1 遍要检测密实度，对已达到密实度的停止碾压，否则，压强超过土的强度极限会引起土基塑性破坏。施工实践表明，一般静压 3 遍，振动碾压 6～ 7 遍时压实效果最好。 路基压实时，在机具类型、土层厚度及碾压遍数已经选定的条件下，压实操作时宜先轻后重先慢后快先边缘后中间（超高路段宜先低后高）压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的 1／ 3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应辅以人力及小型机具夯实。压实过程中，经常检查含水量和密实度，以达到规定的压实度。 4.3 压实厚度对压实的影响 压实厚度对压实效果具有明显影响。 相同压实条件下 (土质、湿度与功能不变 ),由实测土层不同深度的密实度或压实度得知 ,密实度随深度呈递减 ,表层 5 cm 最高。不同压实工具的有效压实深度有所差异 ,根据压实工具类型、土质及土基压实的基本要求 ,路基分层压实的厚度有具体规定数值。通过大量的实践证明 ,碾压应有适当的厚度 ,碾压层过厚 ,非但下层的压实度达不到要求 ,而且碾压层上层的压实度也要受到不利的影响。同时 ,碾压的厚度随所用的压路机的类型而变。 土层的松铺厚度对压实度有着直接的影响。在相同压实条件，土层不同深度的密实度随土层深度增加而减小表层最高。不同压实工 具的有效压实深度有所差异根据压实机械类型、土质及土基压实的基本要求路基分层压实的厚度有具体规定数值。一般情况下，夯实不超过光面压路机，不宜超过振动压路机。如果松铺偏厚就超过压路机功能影响的压实范围，土基的密实度达不到要求。如果用增加陕西交通职业技术学院 6 压实吨位或增加碾压遍数，来提高土基压实度，其压实度增长特别缓慢，在经济效益和施工组织上是不合理的，当然松铺太薄时，既不经济也不合理。 4.4 地基或下承层强度对压实的影响 通常，在未经处理的、强度不符合要求的地基上填筑路基，路基的第一层甚至第二层往往达不到较高的密实度。例如在比较湿 软的地基上填筑碾压路基，会发 生“弹簧” 现象，碾压愈多 ,“ 弹簧现象 ” 愈严重。又如在地面横坡超过规定时及新旧土层搭接处填筑路基，若不进行挖台阶处理，会造成路基压实不足而产生不均匀沉降。严重的可能会导致路基沿基底滑动。为此，必须对地质条件差及承载能力低的地基进行必要的改善加大、换填、挖台阶等技术措施处理，以达到提高地基承载力的目的，保证路基的整体强度和稳定性。下承层强度的强弱对所压实层的压实度有明显的影响 ， 实践证明，在路堤施工时，如果没有足够强度的地基，路堤的第一层是难于达到较 高 的强度的，因此要想得到较高的压实度 ，就必须光碾压地基，使 地 基达到足够的强度 。 同样，每个层次都是下一个施工层次的下承层，这就要求每个层次都必须密实 ， 下承层的强度越大 ， 上一层的干密度就越易达到要求，反之则不易达到要求。 4.5 压实质量控制与检测 的影响 在路基施工中，土的最佳含水量和最大干密度是两个十分重要的指标。压实前应测定填土的含水量使之接近最佳含水量。土中含水量过大时，应作翻晒处理 ;当含水量较小时，应适当洒水补充水分，使含水量适宜。石灰稳定土和水泥稳定土等含有无机结合料的土，成型后本身反应还需要一定量的水，在碾压时更应严格控制含 水量。 在工地上，判断土是否接近最佳含水量可采用简易鉴定方法：用手捏土（或灰土等）可成团，较费劲，手掌无水印，土团自 50cm 处落在地上散成蒜瓣状，自 100cm 高处落在坚实地面上即松散，出现这些现象即表明土已接近最佳含水量。在实验室中，尽可能参照工程施工技术规范要求，做好最佳含水量的验证检测。 在压实过程中，为保证压实质量，施工现场自检人员应边施工 ， 边检查压实度以便及时调整。当压实干密度远远大于要求值时，表明压实度过度或土质发生了变化 ;当压实干密度小于要求值时，表明压实度不够。针对这些情况要找 出原陕西交通职业技术学院 7 因并及时采取措施以达到要求的压实度。如改变碾压工艺、增加压实机械的重量或重新做标准击实试验等。每一压实层均应检验压实度，合格后方可填筑下一层。 压实度检验方法，通常采用环刀法，灌砂法和核子密度仪法等。 ① 环刀法，是一种破坏性的检测方法，适用于不含骨料的细粒土。优点是设备简单操作方便 ;缺点是受土质限制 ， 当环刀打入土中时，产生的应力使土松动，壁厚时产生的应力较大，因此干密度有所降低。 ② 灌砂法 ， 是一种破坏性检测方法，适用于各类土。优点是测定值精确 ;缺点是操作较复杂，须经常测定标准砂的密度和锥体重。 5.路基压实质量控制要点及措施 从技术方面讲 ， 公路路基压实度达不到要求是造成路面局部沉陷或过早破坏的主要原因 。 因此 ， 当前在路基施工中的交工验收时 ， 把压实度作为主要质量控制指标 ； 同时也说明压实度是较难掌握和达到的指标 。 因为影响因素较多 ， 所以在进行高等级公路路基施工过程中 ， 必须结合实际情况 ， 认真分析各种因素及其对压实度的影响程度。 一般来说 ， 影响路基压实度的因素有压实功、碾压工艺及方法、下承层强度、路基土含水量等。通常可通过选择合理的压路机 ， 试铺试验路确定松铺厚度和碾压遍数 ， 填前对路 表进行处理和压实等 ， 解决压实功、碾压工艺、下承层强度等问题。而填土含水量则由于取土场、土石类型、气候、气象等因素 ， 变化较大 ，施工中极难控制 ， 因而它是造成路基压实度不够的主要原因。 5.1 路基土的控制 路基一般是用自然土修筑的，在路基填筑之前应对自然土进行试验分析，确定其物理及力学性质，测定最佳含水量及最大干容重，以便指导路基施工对路基填筑成品的检测，从相关的实验结果中分析：土质颗粒越细，其相应的回弹模量越低，而砂性土回弹模量比较高。所以，砂性土是良好的筑路材料。施工选择土场时，应选择塑性指数小的来填筑 路基。 陕西交通职业技术学院 8 5.2 含水量的控制 根据路基压实机理，土的最大干密度，随着含水量的变化而变化，含水量过小，土颗粒间的摩阻力增大，在相同压实机具作用下，不易将相邻土颗粒挤紧，空隙增大，达不到密实的目的。 含水量过大，土颗粒间的孔隙被水分占据，而水一般有不为外力所压缩，在碾压过程中出现“弹簧”现象，同样达不到压实度的要求。 因此，在施工过程中，为了让土壤在土基上能够及时晾晒，需将整个标段划分成若干个施工段，以便形成流水作业面，当测定一段含水量接近或达到最佳含水量时，迅速进行整平和碾压。对压实度 K≥ 90﹪、 K≥ 95﹪的区域，含水量大于或等于最佳含水量一定数值仍能碾压达到要求，但是碾压的遍数要增加，而不是试验段所确定的遍数。 5.3 选择合适的气候 自然因素（温度、空气的湿度及各种天气因素等）对压实度也有一定的影响，因此，不同地区应根据本地气候特点选择合理的施工季节。 5.4 压实工具及压实层厚度控制 压实工具及压实层厚度控制不同的压实工具，其压力传播的有效深度也不同。夯击式机具传播最深 ， 振动式次之，碾压 式最浅 。 一种机具的作用深度 ， 在压实过程中不是固定不变的，土体松软压力传播较深，随着碾压遍数增加 ， 上部土层逐渐密实 ， 土的强度相应提高 ， 其作用深度也就逐渐减小 。 当压实机具很重陕西交通职业技术学院 9 时，土的密实度随施荷时间增加而迅速增加 ， 超过某一限度后 ， 土的变形急剧增加，甚至达到破坏；当压实机具过重 ， 以至超过土的强度极限时 ， 会立即引起土体结构破坏 。 压实过程中，压路机速度的快慢对压实效果也有影响 ， 当对压实度要求较高 ， 以及铺土层较厚时，行驶速度要慢一些。碾压开始宜用慢速 ， 随着土层的逐渐密实 ， 速度逐步提高。正式碾压时，若为振动压路机 ， 第一遍 应静压，然后振动碾压，且由弱振至强振。这样的话， 既 能使整个填 土 层达到良好、均匀的压实效果 ， 还保证了路基的平整度。土压实层的密度随深度递减 ， 表面 5cm 的密度最高。填土分层的压实厚度和压实遍数与压实机械类型、土的种类和压实度要求有关 ， 应通过试验来确定。一般认为 ， 对于细粒土，用 12～ 25t 光轮压路机时压实厚度不超过 20cm，用 22～ 25t 振动压路机时（包括激振力 ）， 压实厚度不超过 50cm。 5.5 平整度控制 规范中路基土分层填筑时未对平整度作规定 ， 长期的施工经验告诉我们，压路机在平整的路面上行驶时 ， 对 每一处的压实功能都是相等的 ， 碾压完成后各点的压实度比较均匀 ， 统计曲线离散程度小。平整度差的路基在碾压时，压路机对路基土产生向下的冲击力 ， 由于力的分布不匀，碾压完毕后各点得到的压实功各不相同 ， 压实度也不均匀 ， 可能出现某一段落、某一区域的压实度达不到要求，还必须增加检测频率 ， 划分出不合格区域，重新碾压。 5.6 压实度检测 压实度检测路基压实度的检测方法较多 ， 最常采用的有灌砂法、灌水 (水袋） 法、核子密度仪测定方法、环刀法等。一般采用是灌砂法 ， 该方法工作量大，做实验所需时间较长，但实验数据较直接、真实 、精度高， 为现在砾类土检测压实度最常用的方法。第二种方法是环刀法，该方法操作简单、数据准确，深受质检部门和施工单位的欢迎。但环刀法对于砾类土不适于做为检测方法 ， 第三种方法是核子密度仪测定方法。 该方法可测定填表土的密度、含水率。有使用方便、快速的优点 ， 但由于其精确度不高 ， 不宜作仲裁试验及验收的依据 。 不管采用上述何种方法 ， 均应严格遵守试验规程 ， 使检测出的任何一组数据真实可靠。 陕西交通职业技术学院 10 5.7 填料分层厚度控制 路基填筑时的松铺厚度必须严格控制。一般路段松铺厚度小于或等 于 30cm，构造物两侧 (桥涵头处理 )松铺厚度不得 大于 15cm， 路床顶面最后一层的最小压实厚度大于或等于 10cm， 如果填土厚度过薄 ， 也会出现脱皮开裂的现象 。 填土分层的压实厚度和压实遍数与压实机械类型、土的种类和压实度有关，应通过试验路来确定 ， 同样质量的振动压路机比光轮静碾压路机的有效深度 在 1.5～ 2.5 倍 ， 如果压实遍数超过 10 遍仍达不到压实度要求，则应减小压实厚度 。 只有各填筑层具备相当理想的压实度和良好的整体板体性后路基整体才能得以稳定，才能实现对地表水的防渗封闭和对地下水的隔断作用 ， 否则，某一局部强度不足，将扩至一片到整个道路产生破坏。 6.土基压实标 准 在道路工程中常用压实度来表示填土压实效果的好与不好， 压实度是指压实后的干密度与该土的标准最大干密度之比 ,用百分率表示。标准最大干密度是指按照标准击实试验法 ,土在最佳含水量时得到的干密度。 土被压实后的干密度是指在施工条件下 ,获取施工压实后的土样通过试验所得到的干密度。压实度以下述公式计算 :并用百分数表示即： 压实度 K＝ ρd/ρo×100% ρd －压实后的干密度（ kg/m） ρ o-压实土的标准最大干密度 （ kg/m） 试验室标准击实试验根据标准又分重型和轻型，击实标准的选择应根据工程项目的建设标准或道路等 级来确定。 压实度的检测以下表参考； 路基压实度表 填挖类别 路床顶面以 下深度／ m 路基压实度 k／ % 高速公路、 一级公路 二级公路 三级公路、 四级公路 零填以及挖方 0～ 0.3 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 0.3～ 0.8 ≥ 96 ≥ 95 ／ 填方 0～ 0.3 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 0.3～ 0.8 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 注： 1.表列压实度系按《公路土工试验规程》重型击实试验法求得的最大干密度的压实度。 2.当三四级公路铺筑沥青混凝土和水泥混凝土路面时，其压实度应采用二级公路的规定值 。 陕西交通职业技术学院 11 结束语 公路路基施工质量的好坏将直接影响到路面的稳定性。 路基压实质量是保证公路施工质量的前提、是提高道路服务水平的基础、是延长道路寿命的核心。因此， 在施工中 ， 需综合考虑土质、含水量、 压实机具 、压实功能及压实时外界的自然和人为等因素，施工中采取有效质量控制措施，按规范施工，重视施工中的每一个小环节，以保证路基的压实质量，为下一步路面施工提供有力的保障。 以上只是我的一些体会，意在抛砖引玉，与大家共同探讨。 陕西交通职业技术学院 12 参考文献 [1]. 《公路路基设计规范》 (JTGD30-2004) [2].《 公路路基施工技术规范 》 （ JTGF10－ 2006）