对土基压实度的探讨

对土基压实度的探讨 测试中心 段毅文 一大队 左强强 摘要: 本文简要介绍了土基压实度概念及压实机理，主要分析了在高标准压实度要求情况下影响 土基压实度的多种因素，并提出了相应的预防及改进措施，从而来提高土基压实质量，缩短工期，增进效益。 关键词: 土基 压实度 回填土 含水量 干密度 质量控制 1 引言 在机场工程及公路工程的土基施工中，压实度是控制其内在质量的重要指标之一，它的合格与否，直接制约着下道工序的进行，也直接影响着整个工程的实体质量。在《公路路基施工技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(JTG F10-2006)及《民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范》(MH 5014-2002)中，均对压实度要求作出了相应的 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，且在评定标准中，压实度的加权值分值最高为3。 通过对近几年来参建的机场及公路工程土基压实度现场检测情况分析，土基压实度达标难易级别可分为三档，小于93%时认为是比较容易达到的，93%~95%时对施工控制就要严格些，超过96%时，就显得比较困难。而JTG F10-2006中对一级、高速公路0~80cm填方路基要求压实度大于等于96%;MH 5014-2002中，飞行区指标?级C以上的机场，其土基填方0~100cm及挖方或零填0~30cm要求压实度大于98,。所以在实际施工时，压实度达标困难是普遍存在的。这样，就应该详细的找出其制约因素，逐 一化解，以提高施工效率及工程质量。 2 压实度概述及压实机理 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，水、 气占据一定空洞充填孔隙。通常，对土进行打击和碾压使大小土块、土颗粒重新排列和靠近，使小颗粒填充大颗粒之间的孔隙，而部分水和空气将排出，产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加。由于土颗粒比重大于水、气，使单位体积的密度增大，孔隙率减小，这个过程称之为压实。而压实度就是土基施工现场实测干密度与室内标准击实试验得到最大干密度比值的百分数。此外，各种回填土必须要具有足够的整体稳定性、强度及水温稳定性等，这些都与其压实度有直接的关系。因此，要有效地控制压实的质量，首先要尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大现场干密度，同时控制土的含水率在最优含水率附近。还有最大干密度的确定、现场干密度的测定和压实标准的取值等。 3 影响土基压实度的因素 土基压实度不合格或超百的原因很多，总结主要有三个方面，一是室内 击实标准的确定与选择;二是施工过程的控制;三是现场检测方法的合理。 3.1 击实标准的确定与选择因素 在机场及公路工程土基施工中，回填土的最大干密度与最佳含水率是根据《公路工程土工试验 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》JTG E40-2007中击实试验来确定的，而通常情况下土的击实试验均以重型法干法为准。由于室内重型击实试验中对试样的制备要求比较严格，首先要将试样通过风干或低温烘干，经碾散、 过筛、配水、拌和，然后闷料等一系列过程。这样对试样处理后，土颗粒的均匀性以及含水率的均匀性均达到最佳，并且空隙率也变小。所以在这种情况下通过重型击实试验后，所得到的最大干密度往往是比较高的。事实上，施工现场填土的均匀性是很难达到与击实试验土样同一水平的。一 方面由于回填土来源于不同的取土区，致使土质发生变化，有时即使是同一取土区取土，其土质变化也很大;另一方面是同样的土质，现场填土的颗粒及含水率均匀性差。所以实际施工中土基回填土与室内重型击实试验所制备土样就有很大差异，用差异较大的土样测出的干密度来定义压实度就容易出现不合格或难达标了。 3.2 施工过程的控制因素 3.2.1 施工含水率对压实度的影响 在压实过程中土的含水率对所能达到的密度有着直接影响。采用相同的压实方法在相同的压实功作用下，填筑密度和含水率之间存在着抛物线的变化规律。当土的含水率较小时，土颗粒间的内摩阻力增大，在一定的压实功作用下，某一压实力不能克服土颗粒间的抗力，压实所得的干密度就小。当含水率增加时，水在土颗粒间起到了润滑作用，使土的内摩阻力减小，这样在同样的压实功下就可得到较大的干密度。在这个过程中，单位土体积中空气的体积逐渐减小，而固体体积和水的体积逐渐增加，当土的含水率达到某一限度后，虽然内摩阻力还在减小，但单位土体中空气的体积已压缩到最小限度，而水的体积不断增加，由于水是不可压缩的，因此在同一压实功下，土的干密度反而逐渐减小，土只有在某一含水率下，才能压实到最大干密度，这个含水率就是最佳含水率。这与室内重型击实 原理是一样的，所以在施工时，就要求对填土的含水率加以控制，特别在干旱、炎热、大风及多雨季节更要注意。 3.2.2 施工填土厚度对压实的影响 填土厚度的控制对压实效果具有明显影响。试验证明相同压实条件下 (土质、含水率与压实功不变)，填土层的实测压实度随深度的增加而递减，上层5~10cm最高，20cm以下明显减小。所以碾压应有适当的厚度，碾压层过厚时，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。 3.2.3 碾压机械对压实效果的影响 压路机分轻型和重型，其压实功是呈正比的。一般情况下，使用轻型压路机只能得到较小的压实度，重型压路机可以得到较大的密实度。同时，压实机械对土的施加外力还应有所控制。若施加压力过大，就会造成压实过度，不仅不经济，还会对土基造成损害。这种情况主要发生在大吨压实机械在进行土基补压时，由于压力过大把已经达到压实度要求并且有一定强度的碾压层压“酥”，使土的颗粒重新排列，出现松动、分层等现象。所以在施工中要根据压实度要求及填土层厚度及填土种类来合理选择压实机械，其原则是压路机碾压时的单位压力，不应超过土的强度极限。 施工过程中 3.2.4 碾压遍数及速度对压实度的影响 压实功能对压实效果的影响，是除含水率而外的另一重要因素。试验证明，同一种土的最佳含水率随压实功的增大而减小，最大干密度则随压实功的增加而增大。所以在相同含水率的条件下，碾压遍数越少，压实功 就越小，压实功越小，土基压实度就越低。但是，增加碾压遍数对提高土基压实度是有一定限度的，当压实功增加到一定限度时，效果也愈为缓慢。 此外，压路机的碾压速度对路基土所能达到的压实度也有明显的影响。碾压速度低时，单位面积材料的碾压时间比速度快时要多，因而作用在被 压土基上的能量也大。碾压速度过快时，土基的反弹性变大，极不利于土的压实稳定，尤其对碾压厚度高和不易压实的粘性土更应采用较小的碾压速度。当然，在土基初压时还是要选择快的速度，这样有利于提高土基的平整度。 3.2.5 碾压方式对压实度的影响 碾压方式对土基压实度也是有一定影响的。方式的不同，压实的效果及效率会发生很大的变化。所以在土基施工时要必须掌握“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”，原则。这种合适的碾压方式既有利于提高压实度，又有利于提高平整度。 3.2.6 地基或下卧层强度对压实的影响 大量试验证明，在填筑土基层时，如地基没有足够的强度，土基的第一层是难于达到较高的压实度的。因此，在填筑土基之前，必须先碾压地基或原地面，使其达到足够的压实度和强度。 3.3 现场检测方法对压实度的影响 3.3.1 试验方法的选择 测定土基压实度方法有多种，一般采用环刀法及灌砂法。环刀法的优点是方便、快捷，但环刀法测定时只能测定土基5cm的压实度，不能完全代表整个填土层，当选择不同厚度层测定时，其压实度是有一定变化的。 此外，环刀法也只适用于细粒土，由于填方土中经常出现含粗粒组的细粒土，使土颗粒不均匀，这样在检测中粗颗粒带入到环刀中，使单位体积质量增大，计算结果达到了压实度要求。而在用灌砂法检测时，又出现不达标情况，所以在自检和抽检中要使用同一种检测方法，尽量选择用灌砂法 来测定土基压实度。 3.3.2 灌砂法检测过程的控制 在用灌砂法进行对土基压实度进行检测时，试验的试坑位置及深度形状都是有要求的。但往往由于人为的因素，导致其检测精度降低。 试坑的位置。首先在选择取点位置时要具有足够的代表性，选择边角等薄弱部位其代表性是不科学的。然后检测点地表面处理要平整，若表面凸出或凹进，就会使试坑体积发生明显变化，影响试验结果。当表面凹进时，试坑内土的质量相对减少，而试坑体积增大，这样就导致检测点出现不达标。 试坑的深度。按照《公路路基路面现场测试规程》要求，试坑的深度应该等于测定层的厚度，并不得有下层材料混入。一般情况下每压实层厚度约为15cm~20cm，但在实际检测中，其深度经常达不到要求，由于压实层越向下的部位其压实度越小，因此，坑的深度不够，将导致测得的压实度值偏大，从而不能代表其实际压实度。 试坑的形状。试坑的形状应该是圆柱体，坑洞周壁应竖直，但实际操作中会出现上大下小或上小下大的情形，这样形状的试坑受流砂的重力不同导致测得的压实度值偏大或偏小。 3.3.3 含水率的试验 含水率是压实度计算过程中必不可少的一个环节。所以在含水率的试验中应严格按规范来操作。首先在取样时一定要均匀，因为在取样时，压实层表面受风干、日照会使含水率变小，而底层含水要偏高，尤其在雨后更为明显。若取样不均就会影响压实度测值偏离实际。另外，在试验过程 中我们通常用酒精燃烧法来测定，为了早出结果，我们还会减少燃烧遍数，若对粘性土时，会使含水率测值减少很多，这样就会出现压实度值偏高。 4、提高土基压实质量的措施 4.4.1 正确的选择击实标准 首先要尽量的减少室内标准击试验所取土样与现场土基填料的差异。对取土区应进行分块取样并编号，每个取样点进行一组击实试验，对同一个取样点不同深度的取土范围如有土质变化也应进行击实试验。每组击实试验所代表的填方量不超过5000m3。其次在重型击实试验时如所取土样含水率过高时尽量选湿土法进行试验，这样可以更好的模拟施工现场。最后在土基压实度检测过程中要正确的选择其击实标准，如施工因素除外仍达不到压实度要求时应在检测点取样进行击实补充试验。 4.4.2 合理的选择填土质量 在土基施工中，如果土质不良，即使松铺厚度适中，碾压过程规范，仍然很难达到压实度标准，所以填料必须具有足够的强度及稳定性。含草皮、垃圾、树根、腐质土严禁使用;对于天然含水率及塑性指数过高的粘性土应严格按照规范采取相应的技术措施处理后再使用，如掺石灰或进行砂化。 4.4.3 有效的提高压实质量 有效的提高压实质量是一个系统性的工作，各个环节均要严格控制。首先要严格控制含水率，一般土基在平整碾压过程中会因风干及日照而损失一部分水，所以在碾压前土的含水率应比最佳含水率略高1%~-2%，当含水率过大时，应翻晒风干，过小时应进行洒水补充。此外，施工过程应连续作业，减少雨淋、暴晒，防止土壤中的含水率发生大的变化。其次应根据 试验段施工情况合理的确定碾压机械、碾压方式、碾压遍数、碾压速度、铺筑厚度等。选择碾压机械应尽量选择重型压路机，对含水率较高且超尺寸颗粒含量多的粘性土，应选择大吨位的凸块式振动压路机(如羊足碾)，这样既可以保证其压实功，又能把超尺寸的粘性颗粒充分压散。碾压应遵循先轻后重，先稳后振，先低后高，先慢后快，轮迹重叠的原则。压路机碾压不到的边角部位应采用小型夯机进行夯实，防止漏夯，要求夯击面积重叠1/3,1/4。压路机的工作路线，应先两侧后中间，以便形成路拱，再从中间向两边顺次碾压。在弯道部分设有超高时，由低的一侧向高的一侧边缘碾压以便形成单向路拱横坡，前后两次轮迹(或夯击)须重叠15,20cm。压实时要特别注意均匀，否则可能引起不均匀沉陷。对局部出现“反弹、开裂”等现象时必须要科学处理。 4.4.4 规范的进行现检测 现场压实度检测要严格按照规范标准进行检测。在进行施工过程的压实度控制时可以使用环刀法，目的是为了缩短试验时间，其取样深度应控制在碾压层的中部，含水率取样应在环刀中部。但在最终自检时应尽量使 用灌砂法或与验收方法统一的试验方法。在使用灌砂法时尽量减少试验误差，对量砂的密度及灌砂筒锥体应定期标定;试坑内的土样应注意保存，不丢失，严保水;取点位置要具有足够的代表性，特殊位置单独对待。 四、结论 土基工程的质量保证是整个项目工程的基础，压实度的保证可以充分发挥土基土的强度，减少土基在使用荷载作用下产生的永久变形，同时还可以增加土基土的不透水性和强度稳定性，增强项目工程的使用性能及使 用寿命。土基压实既是单纯性的工作，又是系统性的工程。从标准套用、施工管控到现场检测的每个环节均应引起重视，科学、规范、合理的掌握每个环节的制约因素并针逢相对的逐一解决，才能达到质量、效益、工期的三丰收。 参考文献:1、公路路基施工技术规范 JTG F10-2006 2007.1.1 2、民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范MH5014-2002 2003.3.1 3、公路土工试验规程 JTG E40-2007 2007.10.1 4、公路路基路面现场测试规程 JTG E60-2008 2008.9.1