浅谈高等级公路现场压实度技术

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摘要：路基工程质量的好坏，压实度是最重要的内在指标之一，只有对路基进行充分压实，才能保证路基的强度、整体稳定性，并保证和延长公路的使用寿命。路基现场压实度检测主要检测方法有灌砂法、环刀法等检测方法。根据施工实际情况和业主要求，在怀通高速公路上主要运用灌砂法进行路基压实度检测。本文结合工程实践，对路基压实度检测中的一些问题，作简要地分析和探讨。

关键词：影响压实度因素控制方法检测方法压实度工作组

前言

随着社会对公路工程质量要求的提高,公路建设项目管理水平、质量监控体系、监管办法和机械化施工水平也随之提升。路基、路面压实质量是道路工程施工质量管理最重要的内在指标之一,只有对路基、路面结构层进行充分压实,才能保证路基、路面的强度、刚度及路面的平整度,并可以保证及延长路基、路面工程的使用寿命。公路路基压实质量,主要是靠具体的检测方法和检测数据来评定的,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是否准确。现场压实质量用压实度表示,对于路基土及路面基层,压实度是指工地实际达到的干密度与实试验所得的最大干密度的比值。本文结合工程实践，对路基压实度检测中的一些问题，作简要地分析和探讨。

一、影响公路施工压实度的因素

1．含水量对压实过程的影响

压实的机理是通过锤击或碾压克服土颗粒间的内摩擦力和黏结力，使土颗粒产生位移并互相靠近。土的内摩阻力和粘结力是随着密实度而增加的，土的含水量小时，土颗粒间的内摩阻力大，压实到一定程度后，某一压实力不能克服土颗粒间的抗力，压实所得的干密度小。当含水量增加时，水在土颗粒间起作用，使土的内摩阻力减小，因此，同样的压实功可以得到较大的干密度。

2．碾压厚度对压实的影响

压实厚度对压实效果具有明显影响。相同压实条件下，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5cm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。

3．碾压遍数对压实的影响

压实功能对压实效果的影响，是除含水量而外的另一重要因素。

4．碾压方式对压实质量的影响

路基的施工技术规范都要求碾压时必须“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”，这是碾压时的总原则。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。但是，这种方式不是万能的，碰到非凡情况，碾压方式要随之改变。

5．碾压速度对压实的影响

在公路施工中，不管使用哪种形式或质量的压路机进行碾压，其碾压速度对路基土所能达到的密度有明显的影响。

6．压实机械对压实的影响

压实机械对一定含水量的路基土的压实质量有很大的影响。

7．集料级配对压实的影响

集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证实，均匀颗粒和砂，单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中，使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时所用的集料级配相同是很重要的。

8．地基或下承层强度对压实的影响

大量试验证实，在填筑路堤时，如地基没有足够的强度，路堤的第一层是难于达到较高的压实度的。因此，在填筑路堤之前，必须先碾压地基即清场，使其达到足够的压实度和强度。若地基比较湿软，如公路修在稻田或沼泽地带，直接在上面填筑路堤，往往会发生困难。

二、路基压实度控制方法

1．路基的填土控制

路堤、路堑和路堤基底均应进行压实。土质路堤(含土石路堤)的压实度应不低于表1.1的标准。

土质路堤压实度标准表1.1

填挖类型 路面底面计起

深度范围(cm) 压实度(%)

高速公路、一级公路 其他公路等级公路

注：1表列压实度以部颁《公路土工试验规程》重型击实试验法为准；

2对于铺筑中级或低级路面的三、四级公路路基，允许采用轻型击实试验法求得的路基压实标准；

3其他等级公路，修建高级路面时，其压实标准，应采用高速公路、一级公路的规定值；

4特殊干旱地区的压实度标准可降低2%～3%；

5多雨潮湿地区的粘性土，其压实度标准按规定执行；

6用灌砂法、灌水(水袋)法检查压实度时，取土样的底面位置为每一压实层底部；用环刀法试验时，环刀中部处于压实层厚的1/2深度；用核子仪试验时，应根据其类型，按说明书要求办理。

2、填土厚度的控制

压实厚度对压实效果具有明显的影响，相同压实条件下（土质、湿度与功能不变）实测土层不同深度的密实度（压实度），密实度随着深度逐渐减小。如果填土厚度过大，超过压实机具影响范围，土体的密实度就达不到要求。所以，填方作业应分层平行摊铺，每层松铺厚度应根据试验路段确定的填土厚度、松铺系数、并且按施工规范规定最大松铺厚度不应超过30cm，填筑至路床顶面最后一层的最小厚度，不应小于8cm原则，计算出单位面积的用土量，用灰线标出方格网，每个方格网内铺筑固定的土方量，现场由专人负责指挥。每排填土分布相互错开，以便于平整。在碾压前由现场施工管理技术人员会同现场旁站监理检查松铺厚度，符合要求方可碾压。

3、土的含水量控制

土在最佳含水量时进行压实才能达到最大密实度，因此，在路基填土压实过程中，必须随时控制土的含水量，当含水量过大时，应晾晒风干至最佳含水量再碾压。施工过程应连续作业，减少雨淋、暴晒，防止土壤中的含水量发生大的变化。

（1）根据路基压实机理，土的最大干密度，随着含水量的变化，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，孔隙增大，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，而水一般又不为外力所压缩，在碾压过程中出现“弹簧”现象，同样达不到压实度要求。因此在施工过程中为了土壤在土击上能及时晾晒，把整个标段划分成若干个施工段，以便形成有效的流水作业面，当测定某段含水量达到或接近最佳含水量时，迅速进行平整、碾压，当然度压实度K≥90、 K≥93的区域，含水量大于或小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。

(2) 控制路基排水，路基排水损害是公路一大祸害，路基遇侵蚀、软化造成路基下沉、滑坡、坍塌的教训很多，因此控制路基排水系统的质量对确保路基工程质量是非常必要的。路基排水包括两个方面，一方面是路基与周围排水的系统相关联，不能因汛期的到来而使路基长时间受水浸蚀，应形成排水流畅的完整系统，另一方面是公路本身的排水体系，如边沟，截水沟、急流槽、分散排水、集中排水、纵坡、横破、中央分隔带纵向横向排水管等较为完善，能是公路路本身的雨水得到及时排出，保持路基干燥。

4、压实机具选用的控制

1、土质 ；不同的土质，压实效果不同。

2、土层厚度 ；不同压实机具，在最佳含水量条件下，适应于一定的最佳压实厚度，其效果最佳，并具有相应的压实遍数。

3、压实位置

压实面积大的地方适宜于采用大型的压实机具；压实面积小的地方，如桥台、台背、函台胸腔部分、检查井周围等用小型压实机具才能确保要是质量。

4、被压图的强度极限

为防止压实过度，失效而造成浪费，对压实机具对土施加外力应有所控制。

5土层填土厚度不以超过30cm为宜，分层铺筑压实

5、碾压过程的控制

由于高等级公路路基压实度高于一般公路，所以度碾压过程的控制就要严格。加强碾压质量控制，碾压质量控制包括选取合适的压路机吨位、型号、压实遍数、压实方法挤压式的均匀性等。城市道路采用重型击实标准和要求较高的压实度，这就要求大吨位的压路机与之相配套。不同种类的压路机对不同土质的呀是有不同效果。

6、集料级配的控制

集料的级配对碾压所能达到的密实度有明显影响。实践证明，均匀颗粒的砂，单一尺寸的砾石、碎石都难于碾压密实。在级配集料基层或底基层施工中，使所用的集料的级配与室内试验确定标准干容重时所用的集料级配相同是很重要的。在集料发生离析的情况下，添加所缺的料并进行适当的拌和是必要的。施工中，只有严格控制级配，才能确保达到规定的压实状态。

7 分层厚度的控制

控制分层厚度的目的是控制压实度，现行施工规范对松铺厚度有明确的规定。但目前现行施工规范正在修订中，修订后的施工规范将根据施工工艺来确定松铺厚度。不管怎样，确定了松铺厚度，在施工中必须严格控制。

三、路基压实度检测

路基的压实度反映了土体在碾压后达到的密实程度，能否达到规定的标准，直接影响到路基的强度和稳定性，由于本段路基填料均为土质，工地实际干密度的测定工作量相对较大，因此，在90区，93区采用灌沙和环刀法相结合，一般灌沙法取样占检测频率的1/3，环刀法占检测频率的2/3,对95区一律采用灌沙法检测,检测频率严格按规范要求进行的。工地试验室样品含水量测定时，对90区、93区主要采用酒精法，对95区一律采用烘干法。自检合格，经监理工程师抽检合格后，继续填筑下一层。通常采用灌砂发进行检测

1、灌砂法的基本原理

灌砂法（标准方法，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测）基本原理是利用粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干净的均匀砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积（即用标准砂来置换试洞中的集料），并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度。

2、内量砂标定的准确与否对压实度的影响

（1）储砂筒中砂面高度、砂的总重对量砂密度的影响

（2）标定罐深度对量砂密度的影响

（3）砂的颗粒级配组成对量砂密度的影响

由上述可见，储砂筒砂面高度、砂的总重、标定罐深度、砂的颗粒组成等均在一定程度上影响量砂的密度。量砂密度标定准确与否，也将影响路基压实度的检测精度。所以，在进行路基压实度检测之前，标定工作不容忽视，必须引起足够的重视。

3.采用此方法时，应符合下列规定：

（1）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。

（2）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。

4．仪具与材料

（1）灌砂筒：有大小两种，根据需要采用。储砂筒筒底中心有一个圆孔，下部装一倒置的圆锥形漏斗，漏斗上端开口，直径与储砂筒的圆孔相同，漏斗焊接在一块铁板上，铁板中心有一圆孔与漏斗上开口相接，储砂筒筒底与漏斗之间没有开关。开关铁板上也有一个相同直径的圆孔。

（2）金属标定罐：用薄铁板制作的金属罐，上端周围有一罐缘。

（3）基板：用薄铁板制作的金属方盘，盘的中心有一圆孔。

（4）玻璃板：边长约5m～600mm的方形板。

（5）试样盘：小筒挖出的试样可用铝盒存放，大筒挖出的试样可用300mm x 500mm x 40mm的搪瓷盘存放。

（6）天平或台称：称量10 ～15kg，感量不大于1g。用于含水量测定的天平精度，对细粒土、中粒土、粗粒土宜分别为0.01g、0.1g、1.0g。

（7）含水量测定器具：如铝盒、烘箱等。

（8）量砂：粒径0．30～0.60mm 及0.25～0.50mm清洁干燥的均匀砂，约2040kg，使用前须洗净、烘干，并放置足够长的时间，使其与空气的湿度达到平衡。

（9）盛砂的容器：塑料桶等。

（10）其他：凿子、改锥、铁锤、长把勺、小簸箕、毛刷等。

5．试验方法

（1）标定筒下部圆锥体内砂的质量

1在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距筒顶15mm左右为止。称取装人筒内砂的质量m1 ，准确至1g。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。

2将开关打开，让砂自由流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（可等于标定罐的容积），然后关上开关，称灌砂筒内剩余砂质量 m5 ，准确至1g。

3不晃动储砂筒的砂，轻轻地将灌砂筒移至玻璃板上，将开关打开，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，将开关关上，并细心地取走灌砂筒。

4收集并称量留在板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满锥体的砂m2 。

5重复上述测量三次，取其平均值。

（2）标定量砂的单位质量γ。

1用水确定标定罐的容积V,准确至1mL。

2在储砂筒中装人砂并称重，并将灌砂简放在标定罐上，将开关打开，让砂流出，在整个流砂过程中，不要碰动灌砂筒，直到砂不再下流时，将开关关闭，取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量准确至1g。

3计算填满标定罐所需砂的质量。

4重复上述测量三次，取其平均值。

5计算量砂的单位质量。

（3）试验步骤

1在试验地点，选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。

2将基板放在平坦表面上。当表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量准确至1g。当需要检测厚度时，应先测量厚度后再进行这一步骤。

3取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。

4将基板放回清扫干净的表面上（尽量放在原处），沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。

5从挖出的全部材料中取出有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测定其含水量（w，以％计）。

6.将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂质量m 1），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内匕在此期间，应注意勿碰动灌砂筒，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。小心取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m4 ，准确到1g。

7.如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省去上述②和③的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上，中间不需要放基板。打开筒的开关，让砂流入试坑内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，小心取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量m’4 ，准确至1g。

8.仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用，若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的温度达到平衡后再用。

(4) 计算

1算填满试坑所用的砂的质量mb。

2算试坑材料的湿密度ρw。

3算试坑材料的干密度ρd。

4泥、石灰粉、煤灰等无机结合料稳定土，计算干密度ρd。

当试坑材料组成与击实试验的材料有较大差异时，可以试坑材料作标准击实，求取实际的最大子密度。

6．试验中应注意的问题

灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。此方法表面上看起来较为简单，但实际操作时常常不好掌握，并会引起较大误差；又因为它是测定压实度的依据：故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节，因此应严格遵循试验的每个细节，以提高试验精度。为使试验做得准确，应注意以下几个环节：

（1）量砂要规则。量砂如果重复使用，一定要注意晾干，处理一致，否则影响量砂的松方密度。

（2）每换一次量砂，都必须测定松方密度，漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂，又不作试验；仅使用以前的数据。

（3）地表面处理要平整，只要表面凸出一点（即使1mm），使整个表面高出一薄层，其体积也算到试坑中去了，会影响试验结果。因此本方法一般宜采用放上基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂，按式（6-7）计算填坑的砂量，只有在非常光滑的情况下方可省去此操作步骤。

（4）在挖坑时试坑周壁应笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形：这样就会使检测密度偏大或偏小。

（5）灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者取到下一个碾压层中。

7． 根据集料的最大粒径选用灌砂筒

（1）当试样的最大粒径小于15mm、测定层的厚度不超过150mm时，宜采用φ100mm的小型灌砂筒测试。

（2）当试样的最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm,测定层的厚度不超过150mm，但不超过200mm时，应用φ150mm的大型灌砂筒测试。

（3）如集料的最大粒径达到40mm～60mm或超过60mm时，灌砂筒和现场试洞的直径以200mm为宜。

工地上普遍应用φ150mm的灌砂筒，它的测深为150mm,其所测压实度仅为这150mm的压实度。但是现场压实层厚度往往在200mm左右，而且一般压实度在压实表层都比较高，往下就难以保证，因此在山区现场含碎石较多的集料应采用φ200mm的大灌砂筒检测为宜。

四、压实工作组织

压实工作组织应根据压实原理，以尽可能小的压实功能获良好的压实效果为目的。

压实工作必须很好的组织，并应注重以下要点：

（1）填土层在压实前应先整平，可自路中线向路堤两边作2%～4%的横坡；

（2）压实机具应先轻后重，以适应逐渐增长的土基强度；

（3）碾压速度应先慢后快，以免松土被机械推走；

（4）压实机具的工作路线，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，前后两次轮迹须重叠15～20cm。压实时非凡注重均匀，否则可能引起不均匀沉陷。

（5）在碾压过程中经常检查土的含水量，并视需要采取相应措施。

五、结束语

公路路基的压实并达到合理的密实度，是公路施工的重要工序，也是达到有关公路施工的国家标准，实现高等级公路使用寿命和服务质量的重要保证之一。充分压实可以发挥路基土的强度，减少路基在行车荷载作用下产生的永久变形，同时还可以增加路基土的不透水性和强度稳定性，增强道路的使用性能和延长道路的使用寿命。

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