路基压实度试验方法及质量控制浅析

摘 要：路基压实度是表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好，路基施工过程中路基填料压实度控制是路基施工质量控制的关键。本文对常用路基压实度检测方法进行分析比较，根据不同填土选择适宜的试验方法进行检测，并提出了路基压实度的影响因素及控制方法。

关键词： 压实度 试验方法 质量控制

路基施工过程中路基填料压实度控制是路基施工质量控制的关键，检测路基的压实度的常用方法有：环刀法、灌砂法、蜡封法、灌水法、取芯法、核子湿密度仪法等，本文对常用路基压实度检测方法进行分析比较，根据不同填土选择适宜的试验方法进行检测，并提出了路基压实度的影响因素及控制方法。

1 路基压实理论

检测路基的压实度的常用方法有：环刀法、灌砂法、蜡封法、灌水法、取芯法、核子湿密度仪法等，但无论用何种方法，其理论依据都大同小异，都是以路基施工压实土的干密度(即检测的干密度成果)与试验室标准击实所得的最大干密度的比值来确定路基的压实程度的，以百分率表示。

压实度用K表示，它的理论计算公式为：K = ρd/ρdmax

K—压实度(%)

ρd— 所检测路段压实土的干密度(g/cm3)

ρdmax— 标准击实所得的最大干密度(g/cm3)

从上式可以看出击实所得的最大干密度ρdmax的准确与否将直接影响路基检测压实度的试验结果，它能真实地反映路基压实程度。

在施工过程中经常会碰到路基实际的压实度达到压实度要求，但是试验结果却不合格的情况，给施工带来不必要的返工，造成不该造成的损失;同时也会出现路基的压实度不合格，但试验结果却满足规范要求的情况，从而给工程的内在质量带来了一定的隐患。造成这种情况的主要原因是试验室内的标准击实试验的取样与路基压实度试验的原材料(即土质有所不同)，因为在不同的地质年代和不同的时代形成了土质的多样化。这些不同的土质其化学成分和物理性质都可能存在着一定的差异。

施工中很多地方施工用土都比较复杂，并非单一的，所以在路基施工的压实度检测中，若避免人为的因素影响，现场测定的ρd值在当时的环境中是一个不变量，而试验室标准击实试验测定的ρdmax(室内标准击实试验得出的最大干密度)值因不同土质的因素就很有可能成为一个变量因素，往往因为土质的因素影响ρdmax变化较大，从而影响K值即压实度的准确性，增加了路基的施工难度。为了解决这个问题施工过程中可采用“现场取样击实”，便会很好的效果。

2 现场检测路基压实度的方法

2.1 灌砂法

灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，它是当前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法。该方法适用于在现场测定基层(或底基层)、砂石路面及路基土的各种材料压实层的密度和压实度检测。但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙的材料压实层的压实度检测。它的缺点是：需要携带较多量的砂，而且称量次数较多，因此它的测试速度较慢。

2.2 核子湿密度仪法

该方法适用于现场用核子密湿度仪以散射法或直接透射法测定路基或路面材料的密度和含水率，并计算施工压实度。这类仪器的特点是测量速度快，需要人员少。该类方法可检测土壤、碎石、土石混合物、沥青混合料和非硬化水泥混凝土等材料，有些进口仪器可贮存打印测试结果。它的缺点是，放射性物质对人体有害，另外需要打洞的仪器，在打洞过程中使洞壁附近的结构遭到破坏，影响测定的准确性，对于核子密度湿度仪法，可作施工控制使用，但需与常规方法比较，以验证其可靠性。

2.3 环刀法

环刀法是测量现场密度的传统方法。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度，它不能代表整个碾压层的平均密度。然而，这在实际检测中是比较困难的;只有使环刀所取的土恰好是碾压层中间的土，环刀法所得的结果才可能与灌砂法的结果大致相同。另外，环刀法适用面较窄，对于含有粒料的稳定土及松散性材料无法使用。

交通部颁发的规范中指出，对路基工程压实度的检测方法有灌砂法、核子密度仪测定法和环刀法三种可实行的检测方法。但由于规范中同时规定核子密度仪检测方法只适用于施工现场的快速评定，不宜用作仲裁试验或评定验收的依据，使得核子密度仪检测方法的应用具有相当的局限性。而核子密度仪可能对人体造成的辐射伤害更加剧了这种局限性。环刀法虽然是规范允许使用的方法，但它也有自身的缺点，即试样的质量过小，使试验数值精度和稳定度受到一定的影响。而灌砂法则因其数值的准确性、操作过程的可控性和结果的可代表性而得到建设各方的广泛认可，成为目前公路建设中应用最广泛的压实度检测方法。

3 路基压实度的影响因素及控制方法

对于填方工程，土压实是最重要的工作，填方的质量也是由土的压实程度来判断的。在公路施工中，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。现以某高速公路为例，分析研究路基压实度的影响因素及质量控制。

3.1 路基填土的选择

土方路基填筑的自然建筑材料大体可分为：粘性土、亚粘性土、粉性土、砂性土、夹石土等，这些自然建筑原材料在性能及其本身的特点不同，施工单位和建设单位又是处于经济效益方面考虑的因素，大多数都是遵循就地取材的原则，来进行公路路基建设。在路基施工中，如果土质不良，即使松铺厚度适中，碾压合乎规范，仍然很难达到压实度标准，所以一切路基填土都必须经过试验。

在路基、路面基层材料等的施工中表明，粒料的级配对所能达到的密实度有明显的影响。均匀颗粒的砂，单一尺寸的砾石和碎石，都很难碾压密实。只有在良好级配的条件下才能达到要求的密实度，也才能满足强度和稳定性的要求。

3.2 土的含水量

影响土方压实的主要因素是含水量。当土中的含水量较小时，土的结构在土粒间的吸力作用下保持着比较疏松的状态，此时较大的孔隙互相连同。在此种情况下，进行压实，空隙中的气体排出而使土得到较小程度的压实，但因水少而使土粒间的水膜润滑作用不大，土粒位置变动小，所以压实效果差而使土不能充分压实。逐渐加入水分后，含水量逐渐增大，包围土粒的水膜也随之增厚，其润滑作用也加大了，此时压实，就能使土粒产生较大的互相位置的变动而济紧，压实度逐渐增加;然而水分增加到一定的程度，土中的含水量超过一定限度时，土颗粒间水份过多而出现了水膜以外的自由水，使土粒间相互距离增大，自由水抵消了一部分压实功能，压实效果反而降低。

进行击实试验时，在相同的锤击次数下，逐步将土样的含水量增加，此时的效果是干容重也渐增加，当含水量增加到一定限度时，干容重却反而逐渐减小，如将含水量和其对应的干容重绘出曲线，可以看到曲线中的干容重有一最大值，而此时与其对应的含水量，就是最有利于压实的含水量，即称之为最佳含水量而此时的干容重被称为最大干容重，也可以认为土体获得了最大的密度。

不同的土类其最佳含水量和最大干密度也是不同的。一般粉粒和粘粒含量多，土的塑性指数愈大，土的最佳含水量也愈大，同时其最大干密度愈小。含水量的大小直接影响着土的压实度，含水量越大，干密度越小。在施工中，将含水量控制在与最佳含水量相差正负2%的范围内，压实效果比较理想。

3.3 松铺厚度

为保证路基的强度和稳定性，使路面有一个必要的稳固土基，在填筑土质路堤时，应将填土分层压实。在松散的黄土地区或其它松散土的挖方路段，也应进行压实。公路路基施工技术规范中明确要求必须根据道路的设计断面分层填筑、分层压实。在路基施工中，填土的松铺厚度往往不被施工单位重视，过厚碾压的现象普通存在。由于超厚填土，造成虽然路基填土上层符合要求，但开挖后下层仍比较松散，这就为以后路基的稳定埋下隐患。

3.4 不同压实机械对压实的影响

依靠自重作用的静压光面钢筒压路机最为普通，广泛应用于一般填土路基的压实。其作用是利用滚筒在 碾压层表面来回滚动，在其压力下使土发生一定程度的永久变形而达到压实目的，但由于其单位线压力较小，影响压实层的深度较浅，所以一般予以压整平阶段使用。轻型的只适用于砂砾、砂性土、粉性土。重型的则也可用于轻、重亚粘土。

带有羊足或凸块滚筒的压路机，羊脚或凸块每排错开布置，在滚压过程中，羊脚凸块端部面积小，故压强增大，使土体受到强大的压力，压入深度较大，并向土的四周传递了挤压力，对土体产生揉搓作用;利用其梅花行错开布置的特点，滚筒转动时，全面积内使土体依次受到上述压力的作用，因此特别适用于细粒土、粘土的压实。

震动压路机除具重力作用于土层，其震动力以压力冲击波的形式向土内传递，使土的固体颗粒间的摩阻力减小，加大其在重力压实作用下的位移，济紧了空隙，故压实效果比静压要好。特别是对巨粒土、砂砾土或土内含有石块的压实效果最佳。

轮胎式压路机由于其充气的轮胎与土体的接触面积在压实过程中是变化的，较之刚性光面压路机效果较好。此外，轮胎压路机还可用于调节胎内气压大小的方法来增减对土的接触压力，故其适用于多类土壤，包括重粘土都有较好的效果。当轮胎压路机又具备震动性能时，则对土兼有压和揉的作用，使压实遍数减小，就可达到要求的压实度。

在施工中，应采用哪种压实机械最有效，还是要结合上述各种压实机械的特点和性能，根据施工时土壤类别的实际情况及其物理力学性能，以及现场客观的和自然环境以及建设的公路等级、压实度要求等。

4 结束语

路基压实度质量的控制至关重要，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，只有在路基施工过程中对压实度进行足够重视，对路基结构层充分压实，才能保证路基强度、刚度及平整度，保证及延长路基、路面的使用寿命。

参考文献

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