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交通量和汽车轴重的不断增加使得公路病害层出不穷，特别是粉土地区，由于粉土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低，导致路基路面病害更加严重，这些病害的出现严重影响了公路的使用性能和使用寿命。因此，本文对粉土路基现场碾压进行了研究。
关键词：粉土路基,现场,碾压
1.压实机理分析
压实是指通过施加外部荷载，使被压实的土体密度提高的过程。土是由固相、液相和气相组成的三相体系，土的压实过程就是向被压实的土体施加荷载，从而克服土粒之间的摩擦力和粘聚力，并排除土颗粒之间的空气和水分，进一步使得土颗粒之间发生位移，相互靠近。松铺土体被压实后，密度增加。
压实的任务就是，使路基土体拥有足够的压实度，进而达到压实标准。只有具有了足够的压实度，达到了压实标准，才能在路基上铺筑各种路面，这样铺筑完成的路面才具有很高的强度。这样铺筑成的路基和路面在日后的行车过程中不会由于进一步压实而产生影响使用效果的变形。路基的碾压通常使用两种方法，静压和振动碾压。
1.1静压机理
静态碾压是依靠压路机械自身的质量在土体表面产生的静压力作用，利用压路机滚轮在松铺土体表面反复滚压，在这种反复滚压之下，最终土体产生了一定程度的永久变形，达到了压实的目的。在静态碾压过程中，随着碾压次数的增加，松铺土体的密度也相应的增加，但是永久的残余变形则越来越小，最后的碾压过后松铺土体的实际残余变形几乎等于零。这种压实主要是利用压路机自身的重量产生的静荷载在松铺土体土体内产生剪应力，属于静压。
1.2振动压实机理
振动碾压是将振动压路机所产生的高频振动传给被压土体，使其发生接近自身固有频率的振动，土颗粒间的摩擦力实际上被消除，在这种状态下，小的颗粒填充到大颗粒的空隙中，土体处于体积尽量小的状态，压实度增加。
2.压实影响因素
2.1土体自身的因素
2.1.1土体类别
对于不同类别的土，压实性能完全不一样，采用的压实方法也很大的区别。对于路基填筑，常用的土有砂土、粘土和粉土。对于粉土和粉砂，含水量和气候条件对其的压实效果很重要，而且在压实时必须分成较薄的松铺层。对于砂和砾石比较容易压实，该类土若采用振动压实则可得到比较好的压实效果，而且压实后的路基有很高的承载能力，不易受浸泡和霜冻作用的影响。粘土比较容易压实，采用普通的压实工艺即可得到比较理想的压实效果。
2.1.2颗粒级配
实的物理过程即为土体中的颗粒重新排列，孔隙减小的过程。如果被压实土体的级配良好，则在压实过程中，较大的土颗粒形成的孔隙可以被较小的土颗粒所填充，使得土体体积减小，密度提高，呈现出良好的压实特性。但是，如果土体颗粒级配较差，土颗粒之间的孔隙很难被填充，即使经过多次碾压，土体的体积变化较小，压实效果不理想，甚至得不到所要求的压实度。
2.1.3含水量
当采用同样的压实方法压实不同含水量的土时，最后所得到的压实度也不相同，最终压实度在很大程度上取决于土的含水量。压实过程中，需要克服土颗粒之间的摩擦力和粘聚力，从而使土颗粒产生移动相互靠近。当土体中含水量较小的时候，水在土颗粒之间起着润滑作用，使土体内摩擦力减小，因而等量的压实功可以得到较高的压实度。含水量较小的土体压实后，土颗粒重新排列，单位土体内气体所占的百分比逐渐减小，而土颗粒和水所占的体积百分比则逐渐增大，所以土体干密度随着含水量的增加而增大。当土体中的水分增加到一个极限值之后，土颗粒之间的摩擦力随之减小，但单位土体内气体的体积不再发生变化，而水的体积却还在不断的增加，土的饱和度增大。
2.2碾压现场操作因素
2.2.1松铺厚度
在碾压施工中，应该根据施工现场情况选择合适的松铺厚度。松铺厚度较薄，容易得到足够高的压实度，但是施工效率低，造成极大的经济和人力浪费。但是，如果松铺厚度较大，则有可能经过碾压得不到所要求的压实度，需要进行补压，耽误工期，浪费资源。
2.2.2碾压方式
在碾压过程中，松铺土体的压实度随着碾压遍数的增加而增大，但是，当被压实土体达到一定的压实度之后，单纯的增加碾压遍数并不能再提高被压实土体的压实度了。如果此时继续增加碾压遍数，则可能造成被压实土体表面开裂，造成压实度的减小。如果增加碾压遍数已经不能够提高被压实土体的压实度，可以更换碾压方式，合适的碾压方式能够进一步提高土体的压实度。
2.2.3碾压速度
碾压速度决定着压路机振动轮对松铺土体的压实作用时间。当碾压速度较低时，单位时间内振动轮下的土体收到的振动次数比碾压速度高时要多，因为碾压速度较低时，作用在被压实土体上的能量叫碾压速度较高大，所以碾压速度低时能够得到更高的压实度。但是，如果碾压速度过低，则严重影响碾压的生产效率。如果采用较大的碾压速度，碾压的生产效率的确可以提高很多，但是碾压速度过大，容易造成路面的不平整，影响碾压质量。所以应该在保证碾压质量的前提下，尽量采用较高的碾压速度。
3.粉土压实分析
3.1粉土的定义成因及分类
3.1.1粉土的定义
《岩土工程勘测规范》规定，以 76g 瓦氏圆锥仪入土深 10mm 定重塑土的液限和以搓条法定重塑土的塑限，所得的塑性指数可用以划分细粒土，包括粉土和黏性土。由于塑性指数综合反映了黏粒含量和土粒与水溶液表面作用强弱等因粗的影响，用塑性指数对黏性土或细粒土分类是比较简便的。但不同规范采用的分类方法不同，采用的土名称也不相同。《岩土工程勘测规范》(GBJ21-92)规定：凡粒径大于0.075mm的颗粒含量等于或不超过全重50%且塑性指数IP小于或等于10的土为粉土。《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)对粉土的定义是这样的：粉土是介于砂土和粘土之间，塑性指数IP≤10，且粒径大于 0.075 的颗粒含量不超过总量的 50%。而《公路土工试验规程》(JTJ051-93)根据粗粒径的含量和液限点的高低，又把粉土分为高(低)液限粉土和含砂(砾)高(低)液限粉土。
3.1.2粉土的成因及分类
粉土按成因可以分为三类，即水成粉土、风成粉土、残积粉土。
3.2粉土的物理性质
粉土中既含有砂粒又含有粉粒，因而粉土具有砂土和粉土的双重性质，但是基本性质又有别于砂土和粉土。如果粉土中的砂粒含量较高，表现出与砂土类似的性质，又可以将这种粉土称为砂质粉土;如果粉土中的粘粒含量较高，表现出与粘土类似的性质，这种粉土可以称为粘质粉土。由于粉土主要由细颗粒组成，所以毛细现象活跃，粉土颗粒之间主要由这种毛细力而相互结合，表现为内聚力较小。粉土表面极易失水，干后凝结成块，受到碰撞容易破碎，破碎后的粉土呈粉状。
3.3粉土的压实分析
粉土中粉粒和极细砂粒含量较多，级配不良，作为路基，难以达到最理想的压实状态。由于级配不良，导致砂粒和粉粒之间的空隙没有更小的土颗粒来填充，就形成了人们通常所说的“搭积木”式的构架，在施工碾压时容易产生叠瓦状剪切推移和分层现象，十分不容易压实。路基中的粘粒可以与周围的各种稳定剂发生作用，砂粒在路基中可以起到类似骨料的作用，这些都是对路基的压实十分有利的;而粉土粉粒的含量较高，再加上级配不良，导致了粉土压实困难，难以达到规范的压实标准，还容易出现表层重皮现象，严重影响了路基的施工质量。
参考文献：
[1]杨人凤，余中杰 . 粉土压实机理及施工技术研究 [J]. 现代交通技术，2009,6(6).
[2]王莉. 基于地面振动信号对振动压实频率的研究[J]. 西安：长安大学，2009.
[3]韩丁，黄晓明，高英. 振动压路机不同参数对突击压实效果的分析[J]. 公路交通科技，2009,26(8).
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