【摘 要】本文引入均勻設(shè)計(jì)理論對(duì)粉砂土路堤碾壓方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),嘗試提出較為適宜的現(xiàn)場(chǎng)碾壓技術(shù)。

　　【關(guān)鍵詞】公路路堤 粉砂土 碾壓實(shí)驗(yàn) 均勻設(shè)計(jì)

　　粉砂土天然含水量高、CBR強(qiáng)度低、壓實(shí)性能差,施工碾壓成型困難,為南方濕熱公路建設(shè)中較為棘手的一類(lèi)土體。國(guó)內(nèi)外對(duì)粉砂土的壓實(shí)方法和壓實(shí)特性研究較少,且尚無(wú)定論。

　　一、粉砂土壓實(shí)影響因素

　　1、含水量

　　在較大含水量范圍內(nèi),大部分的土體都會(huì)表現(xiàn)出如圖1中所示的壓實(shí)特性[1]。圖中的壓實(shí)區(qū)間按含水量變化情況劃分為壓實(shí)干燥區(qū)域、濕潤(rùn)區(qū)域兩個(gè)區(qū)間,分水嶺為壓實(shí)的最佳含水量ωo,在這些區(qū)間內(nèi)土表現(xiàn)出如下的壓實(shí)特性。

　　從圖中可以看出,現(xiàn)場(chǎng)粉砂土的碾壓時(shí)含水量適宜控制在最優(yōu)含水量ωo附近。

　　2、松鋪厚度

　　對(duì)某一確定的壓路機(jī),薄鋪層的土層較厚鋪層的土體易于獲得高的壓實(shí)度,然而鋪層薄雖然壓實(shí)度提高,但壓實(shí)生產(chǎn)效率低,使施工成本增加。因而,在施工中,必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,選擇合適的松鋪厚度。

　　3、碾壓遍數(shù)

　　在壓實(shí)施工中,隨著碾壓遍數(shù)的增加,一般土體的壓實(shí)度會(huì)隨之增加,當(dāng)壓實(shí)度達(dá)到某一程度時(shí),碾壓遍數(shù)再增加,一般土體壓實(shí)度的增加很小或不再變化;而對(duì)于粉砂土甚至有可能在過(guò)多的碾壓遍數(shù)后,在碾壓表面土層發(fā)生開(kāi)裂,引起壓實(shí)度的降低。

　　4、碾壓速度

　　在松鋪厚度一定時(shí),壓路機(jī)傳給土體填方內(nèi)的能量與碾壓遍數(shù)和碾壓速度之比值成正比。較低的碾壓速度時(shí),單位面積內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)比碾壓速度高時(shí)要多,因而使土體更容易達(dá)到密實(shí);然而碾壓速度還與生產(chǎn)率有著密切的關(guān)系。所以,碾壓速度存在一個(gè)最佳值,即在保證壓實(shí)質(zhì)量的前提下,選擇盡可能高的碾壓速度,以保證壓路機(jī)有較高的生產(chǎn)率。

　　5、壓路機(jī)的振動(dòng)頻率和振幅

　　由于振動(dòng)壓實(shí)理論的不完善與振動(dòng)壓實(shí)工況的隨機(jī)性,以及土體物理特性的多變引起鋪層土體的剛度具有隨機(jī)性,這些都使得振動(dòng)參數(shù)的選擇很復(fù)雜。目前的做法是,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)各項(xiàng)振動(dòng)參數(shù)給出一個(gè)合理的取值范圍。

　　二、均勻設(shè)計(jì)理論

　　均勻設(shè)計(jì)是使用一套精心設(shè)計(jì)的表格安排實(shí)驗(yàn)[2]。每一個(gè)均勻設(shè)計(jì)表有一個(gè)代號(hào)Un(qs)或Un*(qs),其中“U”表示均勻設(shè)計(jì),n表示要做n次實(shí)驗(yàn),q表示每個(gè)因素有q個(gè)水平。實(shí)驗(yàn)次數(shù)就是因素水平數(shù)目的均勻設(shè)計(jì)表,記為Un(qs)或Un*(qs);s表示該表有s列。例如表1是均勻設(shè)計(jì)表U7(74),它告訴我們,用這張表安排實(shí)驗(yàn)要做7次實(shí)驗(yàn),這張表共有4列,最多可以安排4個(gè)因素。

　　每個(gè)均勻設(shè)計(jì)表都有一個(gè)使用表,指示我們?nèi)绾螐脑O(shè)計(jì)表中選用適當(dāng)?shù)牧?以及由這些列所組成的實(shí)驗(yàn)方案的均勻度。表2是均勻設(shè)計(jì)表U7(74)的使用表。從使用表中看到,若有2個(gè)因素,應(yīng)選用1、3列來(lái)安排實(shí)驗(yàn);若有3個(gè)因素,應(yīng)選用1、2、3這3列;若有4個(gè)因素,應(yīng)選用1、2、3、4這4列安排實(shí)驗(yàn)。

　　三、基于均勻設(shè)計(jì)方法的碾壓試驗(yàn)方案

　　本實(shí)驗(yàn)選取衡炎高速公路項(xiàng)目中具有代表性的樁號(hào)K16+800處為實(shí)驗(yàn)路段,現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)主要考慮如下六因素對(duì)土體壓實(shí)效果的影響:含水量(3水平);松鋪厚度(3水平);機(jī)械組合(3水平);碾壓速度(3水平);振動(dòng)頻率(2水平);振動(dòng)振幅(2水平)。(見(jiàn)表3)

　　由于各因素的水平不同,本文采用基于混合水平的均勻設(shè)計(jì)方法,即取各不同水平數(shù)的公約數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的水平數(shù)。考慮到此次實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況,本文采用6因素、6水平、12次實(shí)驗(yàn),從DPS軟件設(shè)計(jì)者提供的標(biāo)準(zhǔn)均勻設(shè)計(jì)表即U12(66),如圖2;表4中含水量,松鋪厚度,機(jī)械組合,碾壓速度等因素的1、2水平表示的是表3中的1水平;表4中振動(dòng)頻率,振動(dòng)振幅的1、2、3水平表示的是表3中的1水平,其他以此類(lèi)推。

　　四、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及分析

　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各碾壓工藝下壓實(shí)度的檢測(cè),得到如表4中的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果:壓實(shí)度最大值達(dá)到了92.5%,而最小值只有86.8%,表明此類(lèi)粉砂土在不同的碾壓工藝下其壓實(shí)度差異較大,因而有必要研究其較適宜的碾壓工藝,為實(shí)際施工提供參考依據(jù)。

　　本文采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[3]對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(如圖3),得到如圖4所示的結(jié)果:各因素水平分別為1.0002,1.0014,6.0000,6.0000,6.0000,1.0001,對(duì)應(yīng)表3中各因素的水平可看出:行車(chē)速度在略大于1.5km/h,松鋪厚度在20cm～25cm,振動(dòng)碾壓5遍,含水量為18%,振動(dòng)頻率為25Hz,振動(dòng)振幅略大于1mm時(shí),此類(lèi)粉砂土的壓實(shí)度達(dá)到最大值約為93.23%。

　　根據(jù)上述理論的最優(yōu)碾壓工藝對(duì)土體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí),結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)平均壓實(shí)度為93.14%,與理論結(jié)果93.23%較為吻合。說(shuō)明采用均勻設(shè)計(jì)理論進(jìn)行粉砂土路堤現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),有一定的合理性,但對(duì)于其他類(lèi)型土體尚待進(jìn)一步研究。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 沙慶林.公路壓實(shí)與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民交通出版社,2001.

　　[2] 方開(kāi)泰,馬長(zhǎng)興.正交與均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

　　[3] 唐啟義,馮明光.實(shí) 用 統(tǒng) 計(jì) 分 析 及 其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/kejilw/gonglugongchenglw/15621.html