浅析土工试验在公路和建筑当中的运用

郝延平

摘要:介绍论述了在公路桥涵施工试验中进行压实性能试验原理和混凝土压实度试验检测常用方法，提出介绍了一些对不到国家规定压实度等级的软土块进行压实处理检验的主要方法，即掺拌入生石灰法。

关键词：土工试验；公路施工

引言

在建设公路和城市道路时，一些地区的粘土含水量分布往往大于塑性极限。如水文地质条件差的地区，地下水位较浅，土壤处于毛管饱和状态。在农田灌溉发达的地区，特别是在农田和水田，土壤往往处于饱和状态，土壤的含水量比高，另外在夏季、秋季以及某些地区的春季为持续降雨季节，由于降雨的原因，土壤的含水量比高，这是由于季节冻结的原因。土壤自然含水量在一定程度上反映了土壤含水量。然而，自然含水量往往不能解释什么样的物理状态的土壤时。因此需要一个指标来表示自然含水量与边界含水量之间的关系，即液体指标IL。

影响可锻铸土压实效果的主要因素有内部因素和外部因素:(1)主要的内因是水分和土壤性质;(2)外部因素是指压实作用、压实工具和压实方法。

1.土的压实性

在公路路基养护施工建设过程中通过人工开挖、填筑地基等多种工序使得原状土结构未被各种天然无机材料的破坏并处于均匀松散稳定状态。为了要使混凝土路基材料具有较足够强的结构强度性和结构稳定性，必须要进行大量人工的压实，使土其表面密实，达到一定的压实度。当人们用各种压实式机具在压实三相土壤时，将原三相土壤结构中形成的土体层和土粒层重新连续排列，紧密的挤压，用大体积颗粒来填充这些小的颗粒，让内部空气充分逸出，以达到减少相邻土壤间隙，单位体积的土壤重量逐渐增加，形成了一个更密集稳定的密实整体，增加地基内土壤摩擦阻力和岩石粘聚力提高到了地基结构的强度，提高了稳定性[1]。

2.简述击实试验的概念和原理

压实试验是模拟现场施工进行的室内试验，是研究土壤压实性能的基本试验方法。压实法是一个指人工在同一土壤剖面上的瞬时连续重复或施加了一定比例的土壤机械功，即使是土壤密实程度的过程。在压实过程中，由于压实工作瞬间作用在土壤上，土壤中的气体被排出，土壤的含水量基本不变。因此，可以提前将土样制备成所需的含水量，然后撞击到所需的密度。

通过每个土样的压实试验，结果是两个相应的数据，即压实土的含水量和干容重。根据上述方法对一组不同含水量的土样进行压实试验，得到一组相应的含水量和干容重，将这些数据绘制成压实曲线，它显示了在一定压实功下含水量和干容重之间的关系。

3.国内外处理软弱地基的技术发展动态

在一些公路路堤加固施工作业中，有时可能找不到一种含水量更合适一点的预填土或由于受降雨等影响，施工往往不得不突然中断，这会影响施工进度，也会影响压实效果。为尽快使超湿硬土路段和已开挖的湿软硬土路段内的混凝土路基都达到所规定等级的最大压实度，使路面含水量稍大点的超湿土路段可用于路堤填筑时使用的磨细生石灰粉以提高超湿软硬土路的压实度，这是一项经济有效的技术措施。

3.1石灰粉对湿土压实性质的改善作用

掺合进陶土里形成的生石灰粉表现出的多方面的作用。

3.1.1生石灰可使湿土的含水量减少

生石灰导致湿土含水量减少有以下三方面原因:

(1)是湿土掺入干灰干湿材料的混合作用;

(2)钙是指由于在生石灰粉过程中产生的钙的水化反应和钙吸收的作用即由于一氧化钙水解后变成吸收了的氢氧化钙的吸收的作用而能吸收到的含32%及以下含量的碳酸钙水;

(3)主要是水化物时的生成热过程及拌和水过程和水分的蒸发等作用。蒸发石灰作用强度与所掺入石灰的蒸发石灰剂量、石灰中的石灰活性氧化物含量、施工的季节、天气条件的相对湿度、温度、风速、拌和灰次数、时间长短等许多因素等有关[2]。

3.1.2生石灰粉处治土的最佳含水量比素土大适宜压实的含水量范围比素土宽

根据土壤压实性试验，存在两种与该土壤的最大自然干蒸密度值相对应值的压实最佳的含水量。与达到一定临界压实度值相对应值的最大含水量范围有另外两种，一种可能是压实最小的临界含水量，另一种也是压实最大的临界含水量。这两种最佳含水量对应的湿度范围即是土在各种压实环境条件影响下的适合进行压实处理的含水量范围。当你采用人工添加少量生石灰粉土的工艺方法来进行土方施工设计时，湿性土料的最大含水量也只需尽量降低至生灰土中的最佳临界含水量或降低最大的临界强度含水量即可。石灰土料的最佳临界含水量一般和降低最大的临界含水量通常均略高于石灰素土，且常随生石灰用量比例的进一步增加而增加。采用某些常规方法例如，在冷干法混凝土施工作业期间湿料土料的最大含水量通常需要先在地面压实层前逐步降低至土壤表面的最佳含水量或按照最大的临界含水量适当添加适量生石灰粉就可以帮助更好地有效发挥含水率这两一作用。

3.2生石灰粉处治软土基的施工

3.2.1生石灰粉的使用剂量

生石灰粉剂的安全使用及控制大剂量安全使用的最关键解决的难题是如何确定使保湿治土剂的临界最大的含水量这是如何降低使到处湿治土剂的临界最佳使用含水量超过或更接近其临界使用的最大使用含水量的另外一个关键。常用的推荐用药剂量一般约为4%~10%。可参考Ⅲ级石粉处治的粘性土的剂量计算公式。

3.2.2处治厚度和压实度

土基要求能达到的土壤压实度的不同所，对应需要的处治面的压实厚度将不同这通常是因为处治基土面的土壤压实度要受下一卧基土含水量多少和土层密实度多少的影响。故其处置土层厚度还须能随着基土表面的相对含水量大小和土壤密实度等级的高低变化情况而变化，这样的处治法土基层的最表层土才能保证达到国家规定等级的最大压实度。

3.2.3碾压

碾压机料和夯实工具等的科学选用都是软土地基的施工质量和地面压实技术的几个重要关键环节。第一层碾压处理夯实后形成的软土块体受底层地基土面的软弱度影响，不可能随重铺辊的滚动，压实的次数就不应增加过多，压实度才不会很高。第二层石灰处理后得到的土壤特点是对第一层石灰石处理后得的石灰土壤要具有了一定高度的压实度，在石灰土的表面已经形成了“石灰土壳”层，当使包括第一层的石灰土表面在内得的石灰整个表层土壤层的承载压实能力要得到显著改善之时，就无法进行处理了。研磨工具本身的研磨重量则可以被适当增加。但压实度也应适中，否则，当压实度基本较弱时，会出现“翻浆”。随着处理厚度的增加，将不会出现软弹性现象应有足够的碾压次数，以确保所需的压实度。

4.结束语

土工试验在公路工程建设中的应用，以及处理不能达到规定压实度的湿软土的方法之一（生石灰混合法）。高速公路的现场施工试验结果表明，它们均满足了地基土密实度的规定要求，在高等级公路和城市公路路基施工中可以使用湿软土，减少更换材料的发生，从而减少项目成本。

参考文献:

[1]李健.土工试验技术现状与发展趋势.江淮水利科技[J].2018（9）：60.

[2]土工试验数据的影响因素及提升对策.李志鹏.工程技术研究[J].2021（1）：10.