天然砂砾路堤填筑压实度超百现象原因分析

天然砂砾路堤填筑压实度超百现象原因分析杨俊摘要：本文探讨通过在改建工程中采用天然砂砾填筑路堤压实度出现超百现象的原因分析，以及根据反复试验，提出了更为合理、实际的最大干密度的确定方法。在公路工程路基施工中，压实度是保证路基压实度质量的关键参数，是路基内在质量控制及质量评定的主要指标，但由于采用均匀性差的天然戈壁滩砂砾材料填筑的路基，压实度普遍出现超百，至使人为地误判为过压而减少压实遍数，给质量留下了隐患，为真正反映该种填料的压实程度，确保路基施工的内在质量，笔者就信阳明港桐柏毛集改建工程项目使用天然砂砾材料在路堤填筑中压实度超百现象过多的原因进行分析，通过反复地试验提出了更为合理、实际地确定最大干密度的方法，既保证了路基的填筑质量，又不浪费工期和设备台班。一、原因分析（一）材料性质及击实试验方法的影响该线路基填筑材料均为河里的天然砂砾料，均匀性差，多属级配不良，细粒土偏少，2mm以上的颗粒（砾组）多达70%以上，2mm以下的颗粒基本上为砂，无粘聚性，而0.074mm以下颗粒含量少于5%，无粘聚性、塑性指数多在2~5之间，这种天然砂砾材料属于小于0.074mm颗粒含量小于15%的无粘性自由排水的粗粒土地或巨粒土。由于受击实筒空间、击实功的限制，采用普通重型击实Ⅱ法：锤重4.5kg，锤击面直径50mm，落高450mm，试验所得的最大干密度往往偏小，我们也采用表面拖动法和振动方法进行了最大干密度试验，试验结果也偏小，多在2.26g/m3~2.34g/m3之间。根据所得结果的最大干密度不能对路基压实质量进行有效控制，通常过早地出现压实度超百现象。我们采用普通重型击实方法所得的最大干密度对该线几个段落进行了压实度检测（碾压遍数6遍），即使进行了超尺寸颗粒的修正，单点压实度也均在103%~118%之间。所以，笔者认为，现行土工试验最大干密度确定方法不适用该种天然砂砾料。（二）施工机械的影响3 由于现代化施工机械的发展，大功率施工机械用在公路施工中较普遍，压实机械均在18t~32t，甚至个别激振动达到了40t，有的轮胎压实机重达30t以上，加之现有的土工试验方法对该种天然砂砾材料的室内击实结果往往偏小，采用所得结果来进行路基压实度的控制，使路基填筑在碾压2~3遍后（有的甚至只碾压1遍）就达到规定的压实度。而我们在用固体体积方法进行检验时，固体体积率均低于80%，空隙率达到20%以上，而根据相关资料表明，固体体积率在80%以下，其压度实小于95%。（三）检测设备及方法的影响以前，我们普遍采用φ150mm的灌砂筒，而相应标定量砂的标定灌深度、直径均为150mm，而规范规定，现场的试洞深度应与标定缺的深度成1：1的比例关系，这主要是为了试验过程中量砂的密度保持不变，但采用φ150mm灌砂筒检测单层压实≥200mm厚度的压实度就只能检测到整个碾压层中上层的压实度。但根据实际试验表明，压实度在压实层厚上部5cm最高，当随着压实深度的增加压实功能逐渐减小，压实度也随之下降，而规范规定了压实度应该是整个碾压层的平均密实程度，试洞的深度应等于碾压层厚度。所以当碾压层厚≥200mm时就应采用φ200mm的灌砂筒来检测压实度。中心试验室对改建工程第一、三合同段的路基施工路段检测了32个点进行对比试验，结果表明，采用φ200mm的灌砂筒普遍比采用φ150mm灌砂筒的压实度低0.5~2个百分点，但压实度普遍超百现象依然存在。（四）试验人员操作精度影响：通过对试验人员现场测试的了解，发现专业水平有限，特别是压实度检测都认为很简单，不遵守试验规程，随意挖个洞、灌点砂、称一下就行了。所以在试验操作过程中就出现了不规范操作的现象，这是影响压实度检测结果真实性、准确性的主要因素，其表现在：1、不按规范要求在测定前先测定一次粗糙表面消耗的砂（只有在表面非常光滑的情况下方可省去此操作步骤），否则，这样测的压实度就不准确。2、在挖洞时，试坑洞洞壁不垂直，不是上大下小就是上小下大，多数情况是上大下小，甚至上下小，中间大，这样压实度检测结果多数也偏大。3、检测的压实度应是整个碾压层的幸无压实度，但一般情况下，试洞只打了上半部，没有使试洞等于整个碾压的厚度（采用小的灌砂筒）。4、在凿洞过程中不仔细，不能保持填料原状，将大砾石或凸出一半的石块人为打碎，使碎石块误判为小于38mm颗粒计算到湿土样中，又未能将该部分超百尺寸颗粒纳入超尺寸颗粒进行干密度校正，造成湿密度偏大。5、量砂重复使用后未及时进行处理，或处理不彻底，致使量砂密度发生变化，影响试验结果。二、处治方法3 综上分析，笔者认为造成压实度普遍超百的主要原因还是现行土工试验最大干密度确定方法不适用该种天然砂砾填料，其次是压实机械、检测设备、试验人员的操作等原因，因此，应采用以下措施：（一）采用试验路法来确定该种天然砂砾料的最大干密度。试验路法就是通过铺筑试验路来确定某种填料与压实机械相适应的最大干密度和最佳含水量。将实际用于路基填筑材料在施工前铺筑几段不同含水量的试验路段，每一段一种含水量，并应可能使中间的含水量接近预估的最佳含水量。将路基填筑材料按要求的松铺厚度整平后，用工地实际拥有的压实机械进行碾压，在碾压过程中，每碾压一遍检测一次不少于六次干密度，直到干密度不再增加为止，用最后得到的干密度的平均值作为相应含水量（也取平均值）下的最终干密度，利用不同含水量及其相应的最终干密度绘制含水量－干密度关系曲线，并根据曲线确定适合所用机械被压材料最佳含水量和最大干密度。材料变化时，需要另铺试验路，重新确定其最佳含水量和最大干密度。试验路法的主要优点是：它考虑了所用全部材料的颗粒，并且是在工地的实际施工条件下得到的；缺点是得到的标准干密度受压实机械影响，且工作量较大。通过在该工程第一、二、三合同段现场的实际应用，用试验路法得到的最大干密度均在2.45~2.61g/cm3之间（碾压6~7）遍，用该结果进行压实度控制检测，在碾压2~5遍时检测压实度均小于95%，固体体积率均小于80%，而在碾压6~7遍时压实度均在95%~99%，无一测点超过最大干密度的100%，用其固体体积率进行验证均大于85%。路基压实质量得到了有效控制，完工1~2年后无一处因路基不均匀固结沉陷导致路面局部沉陷开裂。（二）在施工中应加强填料的控制，精心操作，规范操作，对不同压实层位选用不同检测设备，对试验人员加强业务知识和实际操作能力培训教育，对在试验检测工作中出现的问题认真分析，找出原因，加以解决，做到对现场的检测真实、可靠，并能准确地反应现场的施工质量。结束语天然砂砾填料由于其材料性质的特殊性，采用传统最大干密度试验方法得到的结果往往偏小，而采用试验路法得到的最大干密度及根据不同压实层后选用不同规格的压实度检测设备，能有效控制路基填筑的施工质量。参考文献：[1]JTJ0051~93《公路土工试验规程》[2]JTJ033~95《公路路基施工技术规范》[3]公路压实与压实标准（沙庆林编著）3