變電站場(chǎng)平施工采用沖擊碾壓回填的參數(shù)探討

陳祿俊

摘要：對(duì)于沖擊碾壓施工工藝，我國(guó)尚處于早期應(yīng)用階段，缺乏相關(guān)規(guī)程、規(guī)范，對(duì)它的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)定較少。目前可查的最權(quán)威的參考資料是由交通部公路科學(xué)院主編的《公路沖擊輾壓應(yīng)用技術(shù)指南》，據(jù)該《指南》要求，須在回填前進(jìn)行試驗(yàn)段施工，以確定工藝參數(shù)、質(zhì)量檢驗(yàn)方法和控制標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：沖擊碾壓;壓實(shí)系數(shù);最優(yōu)虛鋪厚度;最優(yōu)碾壓遍數(shù)

一、前言

沖擊輾壓是指采用沖擊壓路機(jī)對(duì)輾壓面進(jìn)行壓實(shí)的一種土方回填施工方法，適用于大面積土石混填，輾壓工效高，對(duì)含水率要求相對(duì)寬松。它由南非Aubrey Berrange公司于20世紀(jì)50年代提出，70-80年代逐漸發(fā)展成熟，90年代開始向全球推廣，1995年引入我國(guó)，目前主要用于道路施工，變電站大面積場(chǎng)平施工目前應(yīng)用處于空白區(qū)域。

二、沖擊碾壓效果影響因素分析

土方回填時(shí)，土粒在外界施加的壓實(shí)功作用下擠密、壓實(shí)。土粒所受壓實(shí)功越大，擠密效果越好，反之則差。

在施工過程中，影響沖擊碾壓回填壓實(shí)效果的因素很多，概括起來可參考圖1。其中壓路機(jī)沖擊勢(shì)能、碾壓行駛速度、碾壓路線等因素對(duì)單位土體壓實(shí)功的貢獻(xiàn)都可以通過調(diào)整土層虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)來改變，因此是次要因素;同時(shí)檢測(cè)方法、表征手段并不影響土方回填實(shí)際壓實(shí)效果，也是次要因素;只有土層特性、土層虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)為主要因素，它們對(duì)單位土體所受壓實(shí)功的影響最大，是著重研究的對(duì)象。

圖1 沖擊碾壓壓實(shí)系數(shù)影響因素

上述原因分析中，檢測(cè)方法、表征手段的準(zhǔn)確性會(huì)影響到壓實(shí)效果的判斷，常用的回填土取樣方法中，碎石土采用灌水法（灌砂法），粉土采用環(huán)刀法。

三、沖擊碾壓施工方案

1）清除腐植土：在進(jìn)行填土石料之前，必須先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理，其主要包括路基范圍內(nèi)的樹根、草皮等植物的根系，集中堆放。

2）試驗(yàn)場(chǎng)地粗平整：對(duì)回填表面進(jìn)行粗平，保證在回填表面沒有較大石塊突出，凹凸相差不超過100mm，坡度不超過6%。

3）填料鋪攤：采用倒鋪的方進(jìn)行填料虛鋪，最大虛鋪厚度為1.2m，因場(chǎng)地不平，大面積虛鋪厚度控制在1.0m左右，局部小于0.8m，最薄處為0.5米。

4）沖擊輾壓：在采用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行輾壓的過程中，每次轉(zhuǎn)彎時(shí)都應(yīng)該不斷的調(diào)整轉(zhuǎn)彎路線，從而才能使沖擊凸輪落點(diǎn)與之前的落點(diǎn)不重復(fù)，確保填方得到有效的壓實(shí)。見圖2：

圖2? 沖擊碾壓行走路線圖

5）關(guān)于輾壓一遍的定義：所有鋪土面均經(jīng)過一次輾壓即輾壓一遍。

6）17遍以后：分別在輾壓17遍、20遍、23遍、26遍、29遍時(shí)進(jìn)行取樣（壓實(shí)系數(shù)和固體體積率），單層每個(gè)采樣點(diǎn)深度方向宜采測(cè)三個(gè)點(diǎn)，分別在-30cm～-60cm、-60～-90cm，-90cm～-120cm處采得。取樣點(diǎn)分布見圖3：

圖3 取樣點(diǎn)分布圖

7）對(duì)取樣點(diǎn)坑的處理方式：例如17遍數(shù)時(shí)的取樣坑處理方法：將取樣坑內(nèi)挖出的土復(fù)填入坑，用同樣工況輾壓17遍。

8）試驗(yàn)結(jié)果顯示局部達(dá)不到要求時(shí)的處理：例如試驗(yàn)結(jié)果顯示1.0米以下的填土壓實(shí)度達(dá)不到要求，則將填土表層刮除一定厚度至余土總厚不超過1m后，按試驗(yàn)工況進(jìn)行輾壓至合格。

四、沖擊碾壓參數(shù)確定

2.1最佳鋪土厚度

單點(diǎn)分析（以10#取樣點(diǎn)為例）：三個(gè)不同深度各輾壓遍數(shù)與壓實(shí)系數(shù)的關(guān)系，輾壓17遍、20遍時(shí)三個(gè)取樣深度的壓實(shí)系數(shù)低于設(shè)計(jì)提出的壓實(shí)系數(shù)≥0.94;當(dāng)輾壓23遍時(shí)，30cm～60cm深度的壓實(shí)系數(shù)為0.97，60cm～90cm深度的壓實(shí)系數(shù)為0.96，90cm～120cm深度的壓實(shí)系數(shù)為0.94。隨著輾壓遍數(shù)的增加，30cm～60cm、60cm～90cm、90cm～120cm三個(gè)深度的壓實(shí)系數(shù)無明顯提高。

圖4? 10#取樣點(diǎn)輾壓遍數(shù)與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線

綜合分析：從各取樣點(diǎn)不同深度各輾壓遍數(shù)與壓實(shí)系數(shù)關(guān)系曲線上可以分析得出，沖擊輾壓17遍、20遍時(shí)，其壓實(shí)系數(shù)均低于0.94，從曲線趨勢(shì)上輾壓17遍至輾壓23遍段，壓實(shí)系數(shù)隨輾壓遍數(shù)增加而提高，至23遍后，輾壓遍數(shù)增加，壓實(shí)系數(shù)基本沒有提高。壓實(shí)度主要受沖擊能量、填料虛鋪厚度及物理性質(zhì)共同決定;在固定沖擊輾壓工藝、能量及填料情況下，輾壓23遍基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)系數(shù)≥0.94，輾壓遍數(shù)超過23遍很難再提高壓實(shí)系數(shù)。

因此，沖擊輾壓最優(yōu)遍數(shù)為23遍。

2.2虛鋪厚度分析

圖5 ?沖擊輾壓23遍后壓實(shí)系數(shù)平面等值圖

從“輾壓23遍壓實(shí)系數(shù)平面等值線圖（圖5）”看，0.3m～0.6m深度1、8、9、13取樣點(diǎn)一側(cè)（虛鋪厚度1.2m）壓實(shí)系數(shù)均≥0.94，4、5、12、16取樣點(diǎn)一側(cè)（虛鋪厚度0.6m）壓實(shí)系數(shù)除4取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)為0.93外，其它取樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求≥0.94;0.6m～0.9m深度11取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)為0.93，低于設(shè)計(jì)要求≥0.94，其它取樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求≥0.94;0.9m～1.2m深度只有2、8、9、10取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)≥0.94，1、7、15、16取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)低于0.94，3、4、5、6、11、12、13、14取樣點(diǎn)未作壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)。

根據(jù)上述分析，排除施工工藝、輾壓遍數(shù)及填料性質(zhì)差異情況下，除虛鋪厚度0.6m一側(cè)極個(gè)別取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)低于設(shè)計(jì)要求外，虛鋪厚度≤1.2m米的壓實(shí)系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求要求≥0.94。而取樣深度0.3m～0.6m、0.6m～0.9m絕大多數(shù)點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求≥0.94，0.9m～1.2m取樣深度多數(shù)點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)低于設(shè)計(jì)要求≥0.94。再對(duì)比輾壓23遍取樣點(diǎn)的壓實(shí)系數(shù)，從虛鋪厚度較薄一側(cè)看，同等沖擊輾壓能量（25kJ）且不考慮下臥層軟硬程度的前提下，輾壓遍數(shù)超過23遍后，壓實(shí)系數(shù)沒有提高，表明回填土輾壓已達(dá)最好效果。

回填土虛鋪厚度過薄，相同輾壓遍數(shù)下，回填土擾動(dòng)過多，不利于固結(jié)，導(dǎo)致壓實(shí)系數(shù)低于設(shè)計(jì)要求;而回填土虛鋪厚度過厚，相同輾壓遍數(shù)下，回填土因沖擊能量輾壓不夠，回填土得不到有效固結(jié)，同樣導(dǎo)致壓實(shí)系數(shù)低于設(shè)計(jì)要求。因此，綜合考慮壓實(shí)系數(shù)、回填土虛鋪厚度的關(guān)系，在現(xiàn)沖擊能量為25kJ的情況下，虛鋪厚度宜控制在0.9m～1.0m。

五、結(jié)論

在沖擊能量為25kJ的情況下，碎石土的最佳虛鋪厚度以0.9～1.0m為宜，最優(yōu)碾壓遍數(shù)為23遍。

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