[科普中国]-松铺厚度

土基松铺厚度1 概述

冲击压实技术起源于中国古代的人工打夯法。由于冲击压实原理具有巨大的冲击能和所获得的深层压实效果，从而促使人们去不断地努力探求能够连续进行冲击压实的技术和设备。到目前为止，在我国江西、河北、湖南、四川、广东等地的公路建设中部分路基工程也采用了冲击压实技术，效果十分明显。但是，关于冲击压实技术在路基工程中的应用研究并不完善，尚有一些技术需要进一步研究解决，其中，土基一次松铺厚度的确定是关键问题之一。路基压实采用冲击压实技术的优点在于土基一次松铺厚度较大。但是土基一次松铺厚度( h松 ) 是多大范围才能达到最佳的压实效果，这是一个集技术和经济性于一体的问题，合理地确定土基一次松铺厚度对公路建设发展的社会效益也起着重要意义。

2 试验研究江西省泰井高速公路、绥肇公路肇东至肇州界段、黑大公路黑河至北安段等有一部分试验路段均采用冲击式压路机进行压实的。这些路段地表植被以耕地为主，路线有一部分穿过湿地和盐碱草地，地下水位较高，特别是潮湿地段，施工难度大，如果压实效果不好，极易导致不均匀沉降。因此，选择这些路段作为冲击式压实实验路段是具有代表性的。

对每个采用冲击压实的试验路段的检测方法和检测内容是:冲压前先测定试验段表面标高、压实度( 各层压实度分层填筑时已测定) 、弯沉值和路基宽度，然后用蓝派压实机 25 kJ 的三边形冲击压路机冲击碾压 10 次，检测一次表面标高、压实度和侧向位移情况，接着继续冲击碾压至 20 次，检测表面各点标高、压实度、弯沉值和侧向位移，并挖试坑分层检测各层压实度。最后通过技术指标的对比和数据分析来检验和评价冲击压实的效果。试验路段的土基一次松铺厚度 h松 的变化是按下面两种情况设置的: 其中一段松铺厚度是随地形变化而逐渐发生变化，h松 在80 cm ～ 110 cm 之间变化，共铺设了 200 m 长的路段; 另一段 h松 是从 60 cm 逐渐变化到 80 cm，长度也是 200 m。前一段的设置是参考以往试验，由于 h松 在 110 cm ～ 120 cm 时压实未达到预想的效果，所以将 110 cm( 实际松铺厚度多为 100 cm ～ 105 cm) 定为上限; 后一段的设置是为了探索冲击压实技术，h松 是多大范围时，保证压实效果最好，或 h松 是多少时，就不能应用冲击压实技术了，以便在今后工程实践中取得应用冲击压实技术的一个普遍意义的 h松 范围。通过多次试验，分别对每种松铺厚度经压实后的表面沉降量、压实度、弯沉值进行检测分析，得到如下结果:

1) 表面沉降数值。在不同松铺厚度和不同冲击遍数条件下，对土基一次松铺厚度分别为 80 cm ～ 90 cm，90 cm ～ 100 cm 和 100 cm ～110 cm 三种压实厚度进行沉降量的检测。检测结果表明: h松 在80 cm ～ 100 cm 范围内，冲击压实技术表现出技术上的优势。试验数据还反映了一个情况，对于试验段填土的压实系数在 1． 1 ～1． 3 之间，按平均 1． 2 计，则 h松 在 80 cm ～ 100 cm 范围内最终压实厚度应在 67 cm ～ 88 cm 之间。排除一些土体表面的不平整等因素，应该说这样的松铺厚度和压实遍数，无论是技术上还是经济上都是科学的。假如经济上能突破 30 遍的界线，则效果更加明显。

2) 压实土体的压实度。为了既能控制土体的压实度变化又能减轻工作量，压实度检测点的安排如下: 每 20 m 一个断面，每断面检测 3 点( 中心、左右离中心各 3 m 取点) ，每点竖向两侧各检三处———表面 ( 离土基表面下 20 cm) 、土基 1 /2 处及距表面70 cm 处，这三处既包含在路床范围内，也包含在压实土体内。在冲击 30 遍后，对这些测点的压实度进行检测，结果 60 个检测点数据中，有 2 个小于 90% ，3 个等于 90% ，其余均大于 90% ，不及格率仅为 3． 3% 。应该指出对于土基 1 /2 处的检测结果，均表现出小于表面压实度而略大于层底压实度趋势。至于表面( 即 20 cm左右处) 的压实度 Kmax = 98． 6% ，Kmin = 93． 2% ，满足规范要求。

3) 压实土体的表面弯沉。这样的松铺厚度对于表面弯沉变化和路基表面弯沉要求也是合适的。30 遍后的表面弯沉值，与相同测点填土前地基自然地面弯沉值相比较，既能表明其整体力学性质的变化，也说明了路基表面力学性能是否满足要求 冲击前地。

基测点弯沉值基本分为三个范围: 300( 0． 01 mm) ～ 400( 0． 01 mm) ，200( 0． 01 mm) ～ 300( 0． 01 mm) 和小于 200( 0． 01 mm) ，冲击完成30 遍后相应点 ( 平面位置 ) 的弯沉变化在 141 ( 0． 01 mm) ～120( 0． 01 mm) 之间。这说明了冲击压实土体的整体力学强度满足路基的要求，当然也反映了在设定的松铺厚度下冲击压实效果在技术上是可行的。路基表面 Eo 值数据的测定，为了更好的反映冲击压实技术对路基力学性能的作用，在 30 遍冲击压实后与弯沉测定的同时进行土体表面 Eo 值的测定。共 10 个断面路基表面 Eo 测值变化在 80 MPa ～ 100 MPa 之间，平均值在 90 MPa 左右。将此值同表面弯沉值对照，按现行规范，路基表面弯沉与 Eo 值的关系为 Lo =9 308Eo － 0． 938，反算公式为 Eo = 87 MPa[Lo = 140( 0． 01 mm) ]，这说明h松的合理性，导致描述路基力学性能的指标基本一致。

对照数值: 基底冲压前Eo= 25 MPa ～32 MPa。根据以上试验资料数据分析，松铺厚度在一定的地域不宜过大，数据表明h松≥120 cm 时，冲击效果缺乏工程实践意义。h松在80cm ～110 cm 之间，集中在100 cm 左右结果是满意的。为了阐述冲击压实技术的应用具体情况，试验中还设置了h松在60 cm ～80cm 之间一段200 m 长的试验段。使用同样的冲击压实机具，以同样的程序(整平地基—摊铺—整平稳压—冲击)，当冲压至15遍时，h松在60 cm 附近约50 m 长的路段土已全部被冲散，根本谈不上密实; 当冲压至20 遍时，h松在70 cm 附近约120 m 长的路段也产生松散翻乱; 只有靠近80 cm 的很短一段内约20 m ～30 m，路基基本保持了外观，而大量地段是无法成型的。故考虑到遍数一般在30 遍时，通过试验可以看出当h松