了解路基壓實與含水量的關係,談談為什麼衝擊壓路機含水量範圍寬

2020-12-03 洛陽衝擊壓路機

首先,基礎材料含水量對路基壓實效果影響較明顯。這是因為,水膜具備一定的潤滑作用,在外力壓實作用下,可加速土顆粒的位移、重新排列及互相靠近,同時,增加單位體積內固體顆粒的數量,減少空隙率,進而提高深層土體的密實度和上下鋪層的粘結力。

路基壓實

當基礎材料含水量較小時,土顆粒保持著比較疏鬆的狀態,土顆粒中孔隙大部互相連通,水少而空氣多,在一定外部壓實作用下,雖然土中氣體易被排出,密度可以增大,但是如果缺少一定的水膜潤滑作用,以及外部功能不足難以克服粒間的引力,土顆粒相對移動不容易,因而壓實效果會比較差。

當基礎材料含水量逐漸增大時,水膜變厚引力縮小,水膜的潤滑作用在外部功能作用下比較容易使土顆粒移動、重新排列及互相靠近,壓實效果會有所增強。

衝擊碾壓遇到含水量大地段

但是,凡事有利也有弊,當基礎材料中含水量過大時,孔隙中出現了自由水,壓實功能就會被自由水抵消一部分作用,同時,圖顆粒「流動」的速度超過了「壓縮」的速度,這也是我們常說的「彈簧土」形成的原因。

衝擊壓路機

基礎材料含水量過大,減少了有效壓力,壓實效果反而降低。因此,只有在土顆粒處於最佳含水量的情況下,壓實效果最好。

衝擊壓路機對路基的含水量要求範圍較寬也是眾所周知的,這是因為衝擊壓路機在衝擊碾壓施工時同時具備「衝擊」、「揉搓」以及「靜碾」三大功效,其中,「衝擊」和「揉搓」功效在衝擊壓路機巨大的衝擊力的加成下,可將孔隙水向地下深層擴散或擠出至地面。

衝擊壓路機功效示意圖

換一句話說,也就是讓基礎材料「壓縮」的速度超過了含水量大帶來的「流動速度」,從而可降低實壓土層的含水量,加速土顆粒位移,提高深層土體的密實度和上下鋪層的粘結力,這一優勢使其可有效防止及解決「彈簧土」問題的出現。

衝擊碾壓原理示意圖

含水量範圍的加寬是衝擊式壓路機衝擊碾壓施工的一大優勢,基礎材料從1%-2%的沙漠顆粒狀砂土的含水量到19%左右的飽和黏土含水量,通過使用衝擊壓路機衝擊碾壓均可獲得理想的壓實效果。

衝擊壓路機衝擊碾壓施工對基礎材料含水量的範圍要求如下:

衝擊碾壓施工

1) 細粒土含量≥50%,wopt-4≤w≤wopt+2;

2) 細粒土含量<50%,wopt-3≤w≤wopt+2;

3) 高液限土的衝擊碾壓的含水量上限可放寬至28%;

4) 含水量超出此範圍的可根據實際情況經試驗驗證後確定控制範圍。

衝擊壓路機

在這裡,我們需要補充說明的是,衝擊壓路機衝擊碾壓對基礎材料有較寬的含水量範圍也有一個「度」的控制。通常情況下,含水量要看基礎材料的塑性指數大小,稠度控制要不小於1.1~1.2,否則衝擊碾壓仍會形成彈簧土,無法達到壓實目的。

衝擊碾壓施工

當衝擊壓路機衝擊碾壓過程中,出現「彈簧土」現象,應立即停止衝擊碾壓,及時查明「彈簧土」形成的原因,選擇有效的處理辦法後再進行衝擊碾壓。例如:暫停一段時間施工,使彈簧土的含水量逐漸降低,或者將較嚴重的土層翻起並粉碎均勻,摻加石灰粉以吸收水分水化,改變原土結構,成為灰土,使之具有一定強度和水穩性、,或是採取換填法,挖去彈簧土重新填好土或級配砂石夯實等等。

衝擊碾壓施工

當然了,我們也可以採取鋪設碎石進行衝擊碾壓,碎石在巨大的衝擊力下會產生較大的位移,進而影響到孔隙水快速向地下深層擴散或擠出至地面,最大程度上改變了壓實層的含水量,這也是軟基處理近些年由換填工藝改為衝擊碾衝擊碾壓的主要原因。

衝擊碾壓施工

總而言之,在同一壓實功能作用下,基礎材料含粗粒徑越多,最大幹密度越大,最佳含水量越小,就越容易壓實,而壓實土層越厚,密實度就減少。因此,施工時應根據基礎新材料的性質分層填築,控制基礎材料粒徑的大小和松鋪厚度。

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