路基壓實(shí)技術(shù)與質(zhì)量控制分析

一、路基壓實(shí)的基本原理

（一）壓實(shí)功和密實(shí)度的關(guān)系

壓實(shí)功是指壓實(shí)機(jī)械施加于土體上的能量，通常與機(jī)械的重量、碾壓速度、碾壓遍數(shù)等因素相關(guān)，在土體含水率一定的條件下，隨著壓實(shí)功的增加，土體的干密度（即單位體積土粒的質(zhì)量）會(huì)隨之增大。但這種增長(zhǎng)并非無(wú)限線性，當(dāng)壓實(shí)功增加到一定程度后，干密度的增長(zhǎng)會(huì)變得十分緩慢，甚至不再增長(zhǎng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的干密度稱(chēng)為該含水率下的最大干密度。繼續(xù)增加壓實(shí)功，不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，還可能因過(guò)度壓實(shí)導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度反而降低。

（二）含水率對(duì)壓實(shí)效果的影響

含水率是影響壓實(shí)效果最為敏感的因素，對(duì)于同一種土，在相同的壓實(shí)功作用下，其干密度隨含水率的變化呈現(xiàn)出先增后減的規(guī)律；當(dāng)含水率較低時(shí)，土顆粒間水膜較薄，毛細(xì)管壓力大，顆粒間摩阻力也大，不易被壓實(shí)，隨著含水率增加，水膜起到潤(rùn)滑作用，降低了顆粒間的摩阻力，使得顆粒在壓實(shí)功作用下更容易移動(dòng)和排列緊密，干密度隨之提高；當(dāng)含水率達(dá)到某一最佳值時(shí)，在同等壓實(shí)功下，土體所能達(dá)到的干密度最大，此含水率即為“最佳含水率”。若含水率繼續(xù)增加，土體孔隙中的自由水增多，水占據(jù)了部分孔隙體積，且不易在短時(shí)間內(nèi)排出，反而會(huì)阻礙顆粒的相互靠近，導(dǎo)致壓實(shí)效果下降，干密度減小。因此，施工中必須將填料的含水率控制在最佳含水率的±2%范圍內(nèi)，才能獲得理想的壓實(shí)效果[1]。

二、路基壓實(shí)主流技術(shù)分析

（一）沖擊碾壓技術(shù)

沖擊碾壓是一種高動(dòng)能、高沖擊力的深層壓實(shí)技術(shù)，其核心設(shè)備為沖擊式壓路機(jī)，通過(guò)非圓形的沖擊輪在滾動(dòng)時(shí)，交替產(chǎn)生巨大的沖擊勢(shì)能與動(dòng)能，對(duì)路基填料施加周期性的沖擊和揉搓作用。此技術(shù)的影響深度可達(dá)3-5米，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)振動(dòng)壓路機(jī)，沖擊碾壓不僅能有效壓實(shí)路基本體，還能對(duì)下臥的天然地基或軟弱土層進(jìn)行加固，提前完成部分沉降，減少工后不均勻變形，它尤其適用于處理高填方路基、濕陷性黃土、膨脹土等特殊土質(zhì)路段，能顯著提高路基的整體均勻性和承載能力。從作用機(jī)理上看，其產(chǎn)生的沖擊波能瞬間破壞土體原有結(jié)構(gòu)，迫使顆粒間孔隙水壓力急劇升高并隨后消散，從而實(shí)現(xiàn)土體的快速固結(jié)。這種“動(dòng)力固結(jié)”效應(yīng)使其在處理含水量較高的土體時(shí)仍能取得良好效果。但該技術(shù)對(duì)鄰近構(gòu)造物會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響，施工時(shí)需嚴(yán)格控制安全距離，且其壓實(shí)后的表層平整度相對(duì)較差，通常需要配合其他設(shè)備進(jìn)行精平處理。

（二）靜力碾壓技術(shù)

靜力碾壓是利用機(jī)械自身的重力，通過(guò)滾輪對(duì)土體產(chǎn)生持續(xù)的靜壓力，使土體顆粒被擠壓而密實(shí)，其特點(diǎn)是作用力大、影響深度深、壓實(shí)過(guò)程平穩(wěn)，常見(jiàn)的靜力壓路機(jī)包括光輪壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)，光輪壓路機(jī)適用于壓實(shí)粘性較小的砂性土、礫石土等，其表面平整，但對(duì)粘性土的壓實(shí)效果不佳，易出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象；輪胎壓路機(jī)通過(guò)多個(gè)充氣輪胎對(duì)地面施加壓力，壓力分布均勻，且輪胎的揉搓作用有助于土體顆粒的重新排列，尤其適用于粘性土和瀝青混合料的壓實(shí)，能有效防止表面裂紋。靜力碾壓的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，缺點(diǎn)是壓實(shí)效率相對(duì)較低，對(duì)于深層土體的壓實(shí)效果有限，在工程實(shí)踐中，靜力碾壓常被用作“終壓”工序，特別是在瀝青路面施工中，輪胎壓路機(jī)以其獨(dú)特的揉搓效應(yīng)，能夠有效封閉混合料表面的微小空隙，提升路面的水密性和耐久性。

（三）振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)

振動(dòng)壓實(shí)是目前應(yīng)用最為廣泛的壓實(shí)技術(shù)，其原理是利用壓路機(jī)振動(dòng)器產(chǎn)生的高頻振動(dòng)，使被壓材料顆粒處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，削弱顆粒間的摩擦力和粘聚力，顆粒在自重和靜壓力作用下重新排列，相互嵌擠，從而達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。振動(dòng)壓實(shí)可分為高頻低幅和低頻高幅兩種模式，前者適用于粘性較小的砂礫料、碎石料，能使表層快速密實(shí)；后者則適用于粘性較大的土壤，其較大的振幅能將能量傳遞至更深層。振動(dòng)壓路機(jī)操作靈活、效率高，通過(guò)調(diào)整振動(dòng)頻率和振幅，可適應(yīng)不同土質(zhì)和壓實(shí)層厚的要求，是路基分層填筑壓實(shí)的首選設(shè)備。其技術(shù)精髓在于“共振”與“液化”現(xiàn)象的巧妙利用，通過(guò)選擇與被壓材料自振頻率相近的激振頻率，使顆粒振動(dòng)幅度最大化，從而以最小的能量輸入實(shí)現(xiàn)最佳的密實(shí)效果?，F(xiàn)代智能振動(dòng)壓路機(jī)已配備連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)壓實(shí)度并反饋給操作員，實(shí)現(xiàn)了壓實(shí)過(guò)程的數(shù)字化與精準(zhǔn)化，有效避免了欠壓或過(guò)壓?jiǎn)栴}，保證了壓實(shí)質(zhì)量的均一性[2]。

三、路基壓實(shí)的質(zhì)量控制措施

（一）施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

此階段是質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，首先，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的施工調(diào)查和土工試驗(yàn)，明確填料來(lái)源、性質(zhì)，確定其最大干密度和最佳含水率。其次，編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，明確壓實(shí)方案、機(jī)械組合、工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最后，必須選取具有代表性的路段進(jìn)行“壓實(shí)試驗(yàn)段”施工，通過(guò)試驗(yàn)最終確定松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、最佳含水率控制范圍和機(jī)械組合等關(guān)鍵參數(shù)，并將其作為后續(xù)大面積施工的指導(dǎo)依據(jù)，此階段的核心在于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量預(yù)控”，即通過(guò)周密的前期策劃和科學(xué)驗(yàn)證，將潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)消除在萌芽狀態(tài)。施工組織設(shè)計(jì)不僅是技術(shù)文件，更是項(xiàng)目質(zhì)量管理的綱領(lǐng)性文件，應(yīng)融入動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的各類(lèi)突發(fā)狀況。試驗(yàn)段的成果需形成正式的書(shū)面報(bào)告，經(jīng)監(jiān)理工程師審批后方可執(zhí)行，確保了施工參數(shù)的科學(xué)性與權(quán)威性[3]。

（二）施工過(guò)程中的質(zhì)量控制

過(guò)程控制是保證壓實(shí)質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)，第一，嚴(yán)格控制填料質(zhì)量，嚴(yán)禁使用淤泥、腐殖土、凍土或含有害物質(zhì)的廢料作為填料，進(jìn)場(chǎng)填料需按規(guī)定頻率進(jìn)行抽檢。第二，動(dòng)態(tài)監(jiān)控含水率，在取土場(chǎng)、運(yùn)輸途中及攤鋪后，應(yīng)采用快速測(cè)定方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含水率，對(duì)過(guò)濕填料進(jìn)行翻曬，對(duì)過(guò)干填料進(jìn)行灑水悶料，確保在最佳狀態(tài)下碾壓。第三，規(guī)范碾壓作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)管理人員需全程旁站監(jiān)督，確保操作手嚴(yán)格按照既定的碾壓工藝進(jìn)行施工，記錄碾壓遍數(shù)、速度等參數(shù)。第四，加強(qiáng)“三線四度”控制，即嚴(yán)格控制中線、邊線、水準(zhǔn)線，確保路基的平面位置、高程、寬度、坡度、平整度、壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求，此環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)的是標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化作業(yè)，要求建立從原材料到成品的全過(guò)程可追溯體系，對(duì)于含水率的調(diào)控，應(yīng)結(jié)合天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行前瞻性安排，優(yōu)化施工銜接；碾壓作業(yè)的監(jiān)督不僅限于參數(shù)記錄，更應(yīng)關(guān)注碾壓軌跡的完整性與重疊度的合理性，杜絕漏壓、欠壓現(xiàn)象，確保壓實(shí)能量的均勻施加。

（三）壓實(shí)完成后的檢測(cè)和驗(yàn)收

檢測(cè)驗(yàn)收是評(píng)定壓實(shí)質(zhì)量的最終手段，常用的檢測(cè)方法有灌砂法、環(huán)刀法、水袋法等，用于測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)后的濕密度與含水率，進(jìn)而計(jì)算干密度與壓實(shí)度，檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)具有代表性，沿路基縱向每200m至少檢測(cè)4個(gè)點(diǎn)，且應(yīng)在路基邊緣、中部等不同位置布設(shè)，檢測(cè)頻率與數(shù)量需滿足規(guī)范要求；所有檢測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，否則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)壓直至合格，完整的檢測(cè)記錄是工程質(zhì)量評(píng)定的重要依據(jù)。現(xiàn)代工程中，正逐步引入無(wú)核密度儀等快速檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行過(guò)程普查，再以傳統(tǒng)方法進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)核，形成了點(diǎn)面結(jié)合的檢測(cè)新模式；所有檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)錄入工程質(zhì)量管理平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量的均勻性與穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，為后續(xù)路面結(jié)構(gòu)施工提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量驗(yàn)收從“結(jié)果判定”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變[4]。

四、結(jié)語(yǔ)

路基壓實(shí)屬于系統(tǒng)工程，在工程實(shí)踐中應(yīng)深入理解不同壓實(shí)技術(shù)的機(jī)理和適用性，結(jié)合填料特性進(jìn)行科學(xué)選型；同時(shí)，構(gòu)建并嚴(yán)格執(zhí)行從“源頭把控”到“過(guò)程監(jiān)控”再到“結(jié)果驗(yàn)證”的全方位質(zhì)量控制體系，特別是積極應(yīng)用智能化監(jiān)控技術(shù)，才可以從根本上確保路基的壓實(shí)質(zhì)量，為打造安全暢通、經(jīng)久耐用的交通基礎(chǔ)設(shè)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

文章來(lái)源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》http://00559.cn/w/kj/32519.html