论文部分内容阅读
摘 要:路基施工会使土质结构变得松散,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。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,从而使土的单位质量提高,最终导致强度增加,稳定性同时增高,达到形成密实整体的目的。从而保证路面具有足够的抵抗车辆荷载作用的力学强度和较好的稳定性能。本文从影响压实效果的因素构成、压实标准的确定、通常采用的现场密度试验的检测方法等几个方面分析了公路路基压实度的影响因素与检测方法,论述了路基压实度对路基施工的重要性。
关键词:公路路基;压实度;影响因素;检测
路基施工会破坏自然土体的天然状态,使土质结构变得松散,颗粒需要重新组合。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。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,从而使土的单位质量提高,最终导致强度增加,稳定性同时增高,达到形成密实整体的目的。把路基提高强度和稳定性,来降低路基的透水性并减少由于各种原因而引起的路基的不均匀变形,从而保证路面具有足够的抵抗车辆荷载作用的力学强度和较好的稳定性能,以提高道路的使用寿命,减少维护成本。路基的压实工作,是路基施工过程中的一个非常重要的环节,更是提高路基强度与稳定性的根本措施。大量的实验与施工实践均已证明:土基压实后,路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等,均会获得明显改善。
一、影响压实效果的因素构成
对于细粒土的路基,影响压实效果的因素有内因和外因两个方面:内因是指土质和湿度,外因则是指压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时外界自然和人为的其他因素等。
(一)含水量对压实的影响
在压实过程中,土的含水量是影响填土压实性的主要因素之一,土的含水量高低对所能达到的密度起着非常重要的作用。压实功需要填方来克服土颗粒间的内摩阻力和粒结力,才能使土颗粒产生位移并互相靠近而被压实。地的内摩阻力和粒结力是随密度而增加的。土的含水量小时,水被土颗粒吸附在土粒表面,土颗粒因无毛细管作用而互相联结很弱,土粒在受到夯击等冲击作用下容易分散而难于获得较高的密实度,土颗粒间的内摩阻力较大,当压实到一定程度后,压实功不能克服内摩阻力而相互平衡,压实所得干密度小,压实度小;当土的含水量逐步增加时,水在土颗粒之间起到一定的润滑作用,减小了内摩阻力,压实所得的干密度较大,压实度较大,在这个过程中单位土体积内空气的体积逐渐减小,而固体体积中水体积逐渐增大。当土的含水量继续增加到超过一定限度后,虽然内摩阻力还在减小,但单位体积中空气的体积已减到最小限度,而水的体积却在不断增加,由于水是不可压缩的,因此会出现干密度逐渐减小的现象,即“翻浆”。所以在施工实践中应掌握好最佳含水量来进行压实,这时的压实效果最好,压实度最高。
(二)土质对压实效果的影响
土质对压实效果的影响很大。从施工实践可以看出,砂性土的压实效果优于黏性土。其机理在于土粒越细,比表面积越大,土粒表面水膜所需的含水量就越多,而且黏土中含有亲水性较高的胶体物质。由于砂土的颗粒组呈松散状态,水分极易散失,所以在这时最佳含水量没有实际意义。
(三)压实厚度对压实效果的影响
相同压实条件下(指土质、含水量与压实功能不变)实测土层不同深度的密实度可以知道,密实度是随着深度而递减的,表层5CM最高。不同压实工具实施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的规定数值。一般情况下,夯实时不宜超过20cm;使用12~15t压路机时,不宜超过25cm;使用振动压路机或夯击机时,宜以50cm为限。实际施工操作时的压实厚度应通过现场试验来确定合适的摊铺厚度,以达到最佳的压实效果。
(四)压实功能对压实的影响
压实功能(指压实工具的质量、碾压次数或锤落高度、作用时间等)对压实效果的影响,是除含水量之外的另一个重要因素。据此规律,施工实践中可以增加压实功能(选用重碾,增加次数或延长作用时间等)以提高路基强度或降低含水量以达到最佳,需要指出的是,用增加压实功能的办法以提高土基强度的效果有一定限度。压实功能增加到一定限度以上,效果提高就会越为缓慢,在经济效益和工程施工组织上会增大成本或施工组织难度。片面强调压实功能,可能会导致破坏土基结构或造成相对应含水量减少而带来的稳定性变差。相比较而言,严格控制最佳含水量要比增加压实功能收效大得多。当含水量不足,实施洒水工作有一定困难时,适当增大压实功能可以见效,如果土的含水量过大,此时如果增大压实功能,必将出现压实效果变差,重新返工,造成施工成本加大,事倍功半。
施工技术人员必须充分掌握和了解影响土基压实的影响因素,有针对性的根据压实的原理,按照规范要求,选择适应不同土质的压实机具与设备,确定最佳压实厚度、碾压遍数和碾压速度,准确控制最佳含水量,才能正确实施压实工作。
二、压实标准的确定
在土基工程中常用压实度来表示填土压实效果,以此来检验和控制压实的质量。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:
压实度K=ρd/ρo×100%
式中K-压实度,%;
ρd-压实后的干密度,ks/m;
ρo-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。
公路路基压实质量的试验室控制,主要是靠具体的检测方法和检测数据来评定,这些质量检测方法和检测数据是否科学、真实、有效,直接影响着路基质量评定的准确性。
三、通常采用的现场密度试验的检测方法
目前,实际施工中较为常用的现场压实度的测量方法有环刀法、灌砂法、核子密度仪法、蜡封法、水带法等。
(一)环刀法。该法主要使用于测定不含骨料的粘性土密度,主要适用于细粒土。仪器设备有:环刀(内径6cm～8cm,高2cm～3cm,壁厚1.5mm～2mm)、天平(感量0.1g)、修土刀、钢丝锯、凡士林等。试验方法如下:
1、预先在环刀内壁涂一层凡士林,在设定检测位置将环刀的刀口向下放在土体上。
2、通过修土刀或钢丝锯,将土样削成略大于环刀直径的土样,然后将环刀垂直加压,至土样伸出环刀上部为止;削去两端余土,使之与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量。
3、擦净环刀外壁,称量其质量,准确至0.1g。
4、结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
(二)灌砂法。灌砂法适用于各类土。实行灌砂法,应当符合条件:当集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时,宜采用Φ100mm的小型灌砂筒测试;当集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时,应用Φ150mm的大型灌砂筒测试。所需仪器设备有:灌砂筒(内径100mm、总高360mm)、金属标定罐、基板、台秤(称量10kg～15kg,感量5g)、量砂(粒径0.25mm～0.50mm、重量20kg～40kg)、必要的挖取土设备。试验方法如下:
1、对某一标段进行试验检验时,应对所使用的量砂密度进行标定。
2、在压实系数检测点,选40cm×40cm的平坦地面,并将基板水平的置于检测点上。
3、沿基板的中孔凿直径100mm的试洞,试洞深度等于碾压层厚度,并将凿出的土料全部放入已知质量的塑料袋中,并获得试样的质量。
4、在取出的试样中取出具有代表性的土样进行含水量试验。
5、将罐砂筒安装在基板上,使罐砂筒的下口对准基板的中孔及试洞,打开罐砂筒开关,让量砂注入试洞,通过称量罐砂筒中砂的重量变化来获得注入试洞的量砂重量,进而获得试洞的体积。
6、试验完毕取出试洞中的量砂,以备下次使用;若量砂的湿度发生明显变化或混有杂质,则需重新烘干、过筛。
7、结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
(三)核子湿度密度仪法。采用核子仪时应先进行标定,并于灌砂法作对比试验,找出相关的压实度修正系数。核子湿度密度仪法方法用于测定沥青混合料面层的压实密度时,在表面用散射法测定,所测定沥青面层的层厚应不大于根据仪器性能决定的最大厚度。用于测定土基或基层材料的压实密度及含水量时打洞后用直接透射法测定,测定层的厚度不宜大于20cm。所需仪器设备有:核子密度湿度仪、细砂(0.15mm～0.3mm)、天平或台称、毛刷等。试验方法及注意事项如下:
1、确定位置,预热仪器。按照随机取样的方法确定测试位置,但与距路面边缘或其它物体的最小距离不得小于30cm。核子仪距其他射线源不得少于10m。按照规定的时间,预热仪器。如用散射法测定时,应将核子仪平稳地置于测试位置上;如用直接透射法测定时,将放射源棒放下插入已预先打好的孔内。
2、打开仪器,读取数据。打开仪器,测试员退出仪器2m以外,按照选定的测定时间进行测量,到达测定时间后,读取显示的各项数值,并迅速关机。
3、使用安全注意事项:①仪器工作时,所有人员均应退到距仪器2m以外的地方;②仪器不使用时,应将手柄置于安全位置,仪器应装入专用的仪器箱内,放置在符合核幅射安全规定的地方;③仪器应由经有关部门审查合格的专人保管,专人使用。
进行公路路基施工的路基填筑时压实度必须要达到规范的要求,使土基达到或接近最大密实度,这样才能保证路基的稳定性,以充分延长公路的使用寿命,并降低维护、保养费用。
参考文献:
[1]王贵春、曾建民编著,路基路面施工,[M]中国建筑工业出版社,2008年9月.
[2]金桃编著,公路工地试验室建设与管理,[M]人民交通出版社,2006年9月.
[3]公路土工试验规程(JTGE40-2007)/中华人民共和国行业标准,[S]2007年9月.
[4]土工试验方法标准(GB\T50123-1999)/中华人民共和国国家标准,[S]1999年9月.
关键词:公路路基;压实度;影响因素;检测
路基施工会破坏自然土体的天然状态,使土质结构变得松散,颗粒需要重新组合。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。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,从而使土的单位质量提高,最终导致强度增加,稳定性同时增高,达到形成密实整体的目的。把路基提高强度和稳定性,来降低路基的透水性并减少由于各种原因而引起的路基的不均匀变形,从而保证路面具有足够的抵抗车辆荷载作用的力学强度和较好的稳定性能,以提高道路的使用寿命,减少维护成本。路基的压实工作,是路基施工过程中的一个非常重要的环节,更是提高路基强度与稳定性的根本措施。大量的实验与施工实践均已证明:土基压实后,路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等,均会获得明显改善。
一、影响压实效果的因素构成
对于细粒土的路基,影响压实效果的因素有内因和外因两个方面:内因是指土质和湿度,外因则是指压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时外界自然和人为的其他因素等。
(一)含水量对压实的影响
在压实过程中,土的含水量是影响填土压实性的主要因素之一,土的含水量高低对所能达到的密度起着非常重要的作用。压实功需要填方来克服土颗粒间的内摩阻力和粒结力,才能使土颗粒产生位移并互相靠近而被压实。地的内摩阻力和粒结力是随密度而增加的。土的含水量小时,水被土颗粒吸附在土粒表面,土颗粒因无毛细管作用而互相联结很弱,土粒在受到夯击等冲击作用下容易分散而难于获得较高的密实度,土颗粒间的内摩阻力较大,当压实到一定程度后,压实功不能克服内摩阻力而相互平衡,压实所得干密度小,压实度小;当土的含水量逐步增加时,水在土颗粒之间起到一定的润滑作用,减小了内摩阻力,压实所得的干密度较大,压实度较大,在这个过程中单位土体积内空气的体积逐渐减小,而固体体积中水体积逐渐增大。当土的含水量继续增加到超过一定限度后,虽然内摩阻力还在减小,但单位体积中空气的体积已减到最小限度,而水的体积却在不断增加,由于水是不可压缩的,因此会出现干密度逐渐减小的现象,即“翻浆”。所以在施工实践中应掌握好最佳含水量来进行压实,这时的压实效果最好,压实度最高。
(二)土质对压实效果的影响
土质对压实效果的影响很大。从施工实践可以看出,砂性土的压实效果优于黏性土。其机理在于土粒越细,比表面积越大,土粒表面水膜所需的含水量就越多,而且黏土中含有亲水性较高的胶体物质。由于砂土的颗粒组呈松散状态,水分极易散失,所以在这时最佳含水量没有实际意义。
(三)压实厚度对压实效果的影响
相同压实条件下(指土质、含水量与压实功能不变)实测土层不同深度的密实度可以知道,密实度是随着深度而递减的,表层5CM最高。不同压实工具实施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的规定数值。一般情况下,夯实时不宜超过20cm;使用12~15t压路机时,不宜超过25cm;使用振动压路机或夯击机时,宜以50cm为限。实际施工操作时的压实厚度应通过现场试验来确定合适的摊铺厚度,以达到最佳的压实效果。
(四)压实功能对压实的影响
压实功能(指压实工具的质量、碾压次数或锤落高度、作用时间等)对压实效果的影响,是除含水量之外的另一个重要因素。据此规律,施工实践中可以增加压实功能(选用重碾,增加次数或延长作用时间等)以提高路基强度或降低含水量以达到最佳,需要指出的是,用增加压实功能的办法以提高土基强度的效果有一定限度。压实功能增加到一定限度以上,效果提高就会越为缓慢,在经济效益和工程施工组织上会增大成本或施工组织难度。片面强调压实功能,可能会导致破坏土基结构或造成相对应含水量减少而带来的稳定性变差。相比较而言,严格控制最佳含水量要比增加压实功能收效大得多。当含水量不足,实施洒水工作有一定困难时,适当增大压实功能可以见效,如果土的含水量过大,此时如果增大压实功能,必将出现压实效果变差,重新返工,造成施工成本加大,事倍功半。
施工技术人员必须充分掌握和了解影响土基压实的影响因素,有针对性的根据压实的原理,按照规范要求,选择适应不同土质的压实机具与设备,确定最佳压实厚度、碾压遍数和碾压速度,准确控制最佳含水量,才能正确实施压实工作。
二、压实标准的确定
在土基工程中常用压实度来表示填土压实效果,以此来检验和控制压实的质量。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:
压实度K=ρd/ρo×100%
式中K-压实度,%;
ρd-压实后的干密度,ks/m;
ρo-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。
公路路基压实质量的试验室控制,主要是靠具体的检测方法和检测数据来评定,这些质量检测方法和检测数据是否科学、真实、有效,直接影响着路基质量评定的准确性。
三、通常采用的现场密度试验的检测方法
目前,实际施工中较为常用的现场压实度的测量方法有环刀法、灌砂法、核子密度仪法、蜡封法、水带法等。
(一)环刀法。该法主要使用于测定不含骨料的粘性土密度,主要适用于细粒土。仪器设备有:环刀(内径6cm～8cm,高2cm～3cm,壁厚1.5mm～2mm)、天平(感量0.1g)、修土刀、钢丝锯、凡士林等。试验方法如下:
1、预先在环刀内壁涂一层凡士林,在设定检测位置将环刀的刀口向下放在土体上。
2、通过修土刀或钢丝锯,将土样削成略大于环刀直径的土样,然后将环刀垂直加压,至土样伸出环刀上部为止;削去两端余土,使之与环刀口面齐平,并用剩余土样测定含水量。
3、擦净环刀外壁,称量其质量,准确至0.1g。
4、结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
(二)灌砂法。灌砂法适用于各类土。实行灌砂法,应当符合条件:当集料的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时,宜采用Φ100mm的小型灌砂筒测试;当集料的粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时,应用Φ150mm的大型灌砂筒测试。所需仪器设备有:灌砂筒(内径100mm、总高360mm)、金属标定罐、基板、台秤(称量10kg～15kg,感量5g)、量砂(粒径0.25mm～0.50mm、重量20kg～40kg)、必要的挖取土设备。试验方法如下:
1、对某一标段进行试验检验时,应对所使用的量砂密度进行标定。
2、在压实系数检测点,选40cm×40cm的平坦地面,并将基板水平的置于检测点上。
3、沿基板的中孔凿直径100mm的试洞,试洞深度等于碾压层厚度,并将凿出的土料全部放入已知质量的塑料袋中,并获得试样的质量。
4、在取出的试样中取出具有代表性的土样进行含水量试验。
5、将罐砂筒安装在基板上,使罐砂筒的下口对准基板的中孔及试洞,打开罐砂筒开关,让量砂注入试洞,通过称量罐砂筒中砂的重量变化来获得注入试洞的量砂重量,进而获得试洞的体积。
6、试验完毕取出试洞中的量砂,以备下次使用;若量砂的湿度发生明显变化或混有杂质,则需重新烘干、过筛。
7、结果整理:计算出土样的干密度,进而获得压实系数K。
(三)核子湿度密度仪法。采用核子仪时应先进行标定,并于灌砂法作对比试验,找出相关的压实度修正系数。核子湿度密度仪法方法用于测定沥青混合料面层的压实密度时,在表面用散射法测定,所测定沥青面层的层厚应不大于根据仪器性能决定的最大厚度。用于测定土基或基层材料的压实密度及含水量时打洞后用直接透射法测定,测定层的厚度不宜大于20cm。所需仪器设备有:核子密度湿度仪、细砂(0.15mm～0.3mm)、天平或台称、毛刷等。试验方法及注意事项如下:
1、确定位置,预热仪器。按照随机取样的方法确定测试位置,但与距路面边缘或其它物体的最小距离不得小于30cm。核子仪距其他射线源不得少于10m。按照规定的时间,预热仪器。如用散射法测定时,应将核子仪平稳地置于测试位置上;如用直接透射法测定时,将放射源棒放下插入已预先打好的孔内。
2、打开仪器,读取数据。打开仪器,测试员退出仪器2m以外,按照选定的测定时间进行测量,到达测定时间后,读取显示的各项数值,并迅速关机。
3、使用安全注意事项:①仪器工作时,所有人员均应退到距仪器2m以外的地方;②仪器不使用时,应将手柄置于安全位置,仪器应装入专用的仪器箱内,放置在符合核幅射安全规定的地方;③仪器应由经有关部门审查合格的专人保管,专人使用。
进行公路路基施工的路基填筑时压实度必须要达到规范的要求,使土基达到或接近最大密实度,这样才能保证路基的稳定性,以充分延长公路的使用寿命,并降低维护、保养费用。
参考文献:
[1]王贵春、曾建民编著,路基路面施工,[M]中国建筑工业出版社,2008年9月.
[2]金桃编著,公路工地试验室建设与管理,[M]人民交通出版社,2006年9月.
[3]公路土工试验规程(JTGE40-2007)/中华人民共和国行业标准,[S]2007年9月.
[4]土工试验方法标准(GB\T50123-1999)/中华人民共和国国家标准,[S]1999年9月.