沖擊壓實(shí)技術(shù)在鐵路路基工程建設(shè)中的應(yīng)用

李桐

【摘要】本文主要從鐵路路基工程概況、沖擊壓實(shí)技術(shù)、沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用和使用沖擊壓實(shí)技術(shù)的注意事項(xiàng)等方面內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】沖擊壓實(shí)技術(shù)；鐵路；路基工程

一、 前言

隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，沖擊壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文就沖擊壓實(shí)技術(shù)在鐵路路基工程建設(shè)方面內(nèi)容進(jìn)行了探討。

二、論述背景

沖擊壓實(shí)技術(shù)是通過(guò)多邊形的輪子的一系列交替排列的凸點(diǎn)和沖擊面，在壓路機(jī)的行進(jìn)過(guò)程中通過(guò)大功率的牽引車(chē)帶動(dòng)凸輪前進(jìn)，這樣可以促使壓實(shí)輪的凸點(diǎn)形成交替的抬升和下落，在抬升和下落的過(guò)程中所匯集的能量相當(dāng)于連續(xù)的夯拍，它能夠提高動(dòng)力固結(jié)的效率，縮短固結(jié)的周期，而且可以產(chǎn)生較低的沖擊能量，從而引起土體的側(cè)向變形，這樣土體就會(huì)保持土體的結(jié)構(gòu)。沖擊壓實(shí)技術(shù)適應(yīng)于深層土、巖石填方以及含水量比較高的土體的壓實(shí)，與傳統(tǒng)的壓實(shí)技術(shù)相比，可以省略更換地基土的過(guò)程。

三、沖擊壓實(shí)施工步驟

1、機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備。在準(zhǔn)備工作中，首先就是機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備，沖擊壓實(shí)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)需要的機(jī)械設(shè)備并不是很多，一般包括沖擊式壓路機(jī)和振動(dòng)式壓路機(jī)，以及一些其它的裝載原材料的卡車(chē)等等。機(jī)械設(shè)備的選擇一定要注意，根據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的機(jī)械設(shè)備。如果機(jī)械設(shè)備選擇不合理，就會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)的效果較差和速度較慢等問(wèn)題。

2、填土的準(zhǔn)備。在使用沖擊壓實(shí)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的時(shí)候，要對(duì)地基進(jìn)行填土工作。因而在施工之前，一定要準(zhǔn)備好填土。一定要注意填土的質(zhì)量，一般來(lái)說(shuō)，填土的質(zhì)地不應(yīng)當(dāng)過(guò)軟，含水量不應(yīng)當(dāng)過(guò)大。因?yàn)楹窟^(guò)大會(huì)影響整個(gè)壓實(shí)工作。進(jìn)而，影響整個(gè)公路地基的硬度和荷載力，之后公路就會(huì)逐步出現(xiàn)下陷和沉降的現(xiàn)象，公路路面斷裂，影響公路的整體質(zhì)量。浪費(fèi)大量的資金。

3、清理、平整場(chǎng)地。在正式的施工進(jìn)行之前，一定要即將要開(kāi)展施工的路段進(jìn)行場(chǎng)地的清理和平整，確保場(chǎng)地上的雜物都清楚，路面平整。這樣是為了保證工程的更好實(shí)現(xiàn)。因?yàn)?，太多的雜物堆積，會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量，土地的平整對(duì)壓實(shí)工作有較大的幫助，如果土地不平整，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地基不平，質(zhì)地不均勻。

4、施工放樣。在進(jìn)行正式的施工之前，要進(jìn)行施放樣工作，對(duì)該路段各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)而精確的測(cè)量，嚴(yán)格的檢查，在需要施工的地方，做好標(biāo)記，這樣是為了保證公路的壓實(shí)工作。施工放樣雖然不是正式的施工，但是作用至關(guān)重要。它直接關(guān)系著工程的開(kāi)展與工程的施工質(zhì)量，因而，施工放樣工作一定要做好。

四、沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

振動(dòng)壓路機(jī)的工程實(shí)踐表明，碾壓速度是決定壓路機(jī)面積生產(chǎn)率（m3/h）的重要因素之一，壓實(shí)深度和鋪層厚度也是影響壓實(shí)效果和壓實(shí)生產(chǎn)率的重要參數(shù)。通常，振動(dòng)壓路機(jī)的最佳碾壓速度為3-6km/h，最佳壓實(shí)層厚度0.3-0.5m。要提高壓實(shí)效果和壓實(shí)生產(chǎn)率，增強(qiáng)土石體密實(shí)度，減少土石體自重的壓密沉降變形，必須改進(jìn)壓實(shí)工藝，更新碾壓技術(shù)，改變碾壓方式，提高碾壓速度的壓實(shí)鋪層厚度。沖擊壓實(shí)技術(shù)是將當(dāng)前振動(dòng)壓實(shí)的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率，在壓實(shí)作用中較大地增加了對(duì)土石方的壓實(shí)功能。如25KJ三邊形沖擊壓實(shí)機(jī)的沖擊功能較振動(dòng)壓實(shí)機(jī)增加10倍，壓實(shí)影響深度達(dá)5m，有效壓實(shí)厚度由振動(dòng)壓實(shí)的0.20-0.30m，增加為1.00-1.50m，且沖擊壓實(shí)機(jī)的碾壓速度較振動(dòng)壓實(shí)機(jī)提高兩倍。通過(guò)在國(guó)內(nèi)不同地區(qū)與不同土石填方路基的試驗(yàn)工程實(shí)踐已經(jīng)得到證實(shí)。在鐵路路基工程施工中采用沖擊碾壓技術(shù)的突出特點(diǎn)是影響深，一般在3m左右，速度一般為12～15km/h。具體沖擊作用過(guò)程可分為兩個(gè)階段：

1、第一階段。在牽引的作用下，壓實(shí)輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前滾動(dòng) ，重心處于曲線最低點(diǎn)時(shí)，再向前滾動(dòng)，重心開(kāi)始上移，牽引力帶來(lái)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓實(shí)輪的勢(shì)能和動(dòng)能 ，并且緩沖機(jī)構(gòu)開(kāi)始作用，使蓄能器的緩沖液壓缸收縮，蓄能器蓄能，具體表現(xiàn)為壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)滯于機(jī)身運(yùn)動(dòng)。

2、第二階段。當(dāng)壓實(shí)輪重心處于曲線最高點(diǎn)向前滾動(dòng)時(shí)，壓實(shí)輪的勢(shì)能開(kāi)始轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能釋放，轉(zhuǎn)化為壓實(shí)輪的動(dòng)能。具體表現(xiàn)為壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)快于機(jī)身運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償前一階段滯后的位移 ，而且由于壓實(shí)輪的特殊結(jié)構(gòu)，其重心除了具有向前的線速度外，還有一個(gè)向下的線速度，直至壓實(shí)輪另一條曲線的最低點(diǎn)接觸地面，向下的線速度達(dá)到最大 ，動(dòng)能達(dá)到最大。當(dāng)壓實(shí)輪的另一條曲線與地面接觸時(shí)，開(kāi)始對(duì)地面產(chǎn)生沖擊夯實(shí)作用。牽引車(chē)的工作速度越大，使在第一階段中蓄能器的緩沖液壓缸收縮越大，蓄能越多。在第二階段中釋放的能量轉(zhuǎn)化為壓實(shí)輪的動(dòng)能越大，對(duì)地面產(chǎn)生沖擊夯實(shí)的動(dòng)能也越多，激振的效果也越好。

五、施工后試驗(yàn)檢測(cè)方法

1、標(biāo)準(zhǔn)密度（最大干密度）和最佳含水量的確定方法

由于筑路材料結(jié)構(gòu)層次等因素的不同，確定室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的方法也多樣化，有些方法需在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。最大干密度是指在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線（駝峰曲線）上最大的干密度值，該值對(duì)應(yīng)的含水量即為最佳含水量。

2、路面基層混合料最大干密度及最佳含水量確定方法

常見(jiàn)的路面基層材料有半剛性基層及粒料類基層，粒料類基層最大干密度的確定可參照粗粒土和巨粒土的振動(dòng)法。半剛性基層材料按照《公路工程元機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057-94）執(zhí)行，用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法求得，但當(dāng)粒料含量高時(shí)（50%以上），由于擊實(shí)筒空間的限制，現(xiàn)行方法就不能得出真正的最大干密度，若以此為準(zhǔn)，按施工規(guī)范要求的壓實(shí)度成型，所測(cè)得的強(qiáng)度和有關(guān)參數(shù)大小，據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)，勢(shì)必造成浪費(fèi)。同樣，如以此為準(zhǔn)進(jìn)行施工質(zhì)量控制，必然要求太低，不能保證施工質(zhì)量，因此，需要尋求更科學(xué)的方法、下面介紹一種確定最大干密度和最佳含水量的方法，即理論計(jì)算法。

六、使用沖擊壓實(shí)技術(shù)的注意事項(xiàng)

1.合理選用機(jī)型

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)沖擊壓路機(jī)有十來(lái)個(gè)廠家共20個(gè)型號(hào)，類別繁多，使用不當(dāng)，很難達(dá)到預(yù)期的目的，建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位的配合施工人員的聯(lián)系，協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員，密切注意路堤、路床的檢驗(yàn)補(bǔ)壓與填石、土石混填路堤的分層壓實(shí)過(guò)程，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決，保證各工序的順暢進(jìn)行。經(jīng)全國(guó)現(xiàn)有的工程實(shí)踐證明，較多使用25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)。

2.正確使用沖擊碾壓施工工藝

雙輪沖擊壓路機(jī)應(yīng)用按通過(guò)兩次為一遍，壓實(shí)寬度4m為計(jì)算單元，并按前述的施工工藝作業(yè)。單輪沖擊壓路機(jī)以通過(guò)一次的輪寬為壓實(shí)計(jì)算單位。

3.正確理解沖擊碾壓有較寬的含水量范圍

由于沖擊壓路機(jī)具有高能量的壓實(shí)功能，相當(dāng)于超重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)功，達(dá)到重型壓實(shí)度的含水量?jī)H在小于最佳含水量范圍內(nèi)擴(kuò)大，其大于最佳含水量的范圍不會(huì)擴(kuò)大。因此，含水量視土的塑性指數(shù)大小，宜控制稠度不小于1.1～1.2，否則厚80cm～100cm土層沖壓會(huì)形成彈簧土，無(wú)法壓實(shí)。

4..當(dāng)使用沖擊壓路機(jī)的補(bǔ)壓振碾達(dá)標(biāo)路床工程的平均沉降量小于3cm時(shí)，不宜再進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)。

七、結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)的研究，可以使其更好的在鐵路路基工程建設(shè)中進(jìn)行應(yīng)用，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。

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