沖擊碾壓技術(shù)在山區(qū)高速公路高填路堤施工中的應(yīng)用

【摘要】文章主要介紹了沖擊碾壓技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)及優(yōu)越性并結(jié)合河南省三門峽至淅川高速公路LXTJ-7標(biāo)段工程實(shí)例，選取四種不同填筑厚度路基試驗(yàn)區(qū)，使用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行不同遍數(shù)的增強(qiáng)補(bǔ)壓試驗(yàn)，收集沖擊碾壓后路基壓縮量，并計(jì)算相應(yīng)的壓縮量占總的沉降量的比值。通過(guò)試驗(yàn)確定經(jīng)濟(jì)合理的碾壓遍數(shù)及碾壓厚度，保證路基密實(shí)。工后沉降符合設(shè)計(jì)、規(guī)范及使用要求，并為同類型工程施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】沖擊碾壓技術(shù)；路堤；性能原理；試驗(yàn)

1.引言

路基的穩(wěn)定性問(wèn)題一直是路基施工的難題，因?yàn)槁坊€(wěn)定性的好壞將直接影響著行車的安全與舒適，而路基的穩(wěn)定性與路基的密實(shí)程度有著直接的關(guān)系，尤其高填路堤，所以對(duì)于填筑路基來(lái)說(shuō)，控制好路基的密實(shí)程度對(duì)路基長(zhǎng)期穩(wěn)定有著非常重要的意義。近年來(lái)引進(jìn)的沖擊壓實(shí)技術(shù)是一種用非圓形、大功率、連續(xù)滾動(dòng)沖擊壓實(shí)路基的技術(shù)。它具有施工速度快、對(duì)施工場(chǎng)地的適應(yīng)性廣、可用于加固處理原有路面工程，也可以作為已加固地基的增強(qiáng)性補(bǔ)壓，具有經(jīng)濟(jì)效率高等特點(diǎn)[1]。

2.沖擊壓實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)越性

沖擊碾壓施工就是采用沖擊式壓路機(jī)在牽引機(jī)械拖動(dòng)多邊形凸輪向前滾動(dòng)，重心高度交替變化，將高位勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能對(duì)路基進(jìn)行沖擊，從而對(duì)填料的深層產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊能力，同時(shí)輔以滾壓、揉壓的綜合作用，使土石顆粒之間產(chǎn)生位移、變形和剪切，隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加，由上至下碾壓而增加密實(shí)度，形成一定厚度的沖碾均勻加固層，使路基填料得以壓實(shí)，從而使路基的綜合強(qiáng)度與穩(wěn)定性得到全面提高[2]。

其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）工作效率高、施工成本低，可連續(xù)作業(yè)；（2）使用范圍廣，可操作性強(qiáng)；（3）壓實(shí)效果好[3]。

3.試驗(yàn)段的工程地質(zhì)條件

河南省三門峽至淅川高速公路LXTJ-7標(biāo)段位于山區(qū)，地形高低起伏，屬典型的深挖高填高速公路。線路填方路基位于地勢(shì)較低的河流階地地帶和中、低山溝谷凹地處，一般地下水位較高，局部見積水，現(xiàn)多為坡地或灌木林地，沿線地表分布有粉質(zhì)粘土，厚度為1-8m，呈硬塑狀；卵石土，厚度1-4m，呈中密狀，多屬中性壓縮性土，在較小的荷重作用下，有較強(qiáng)的抗變形能力。

4.試驗(yàn)分析[1]

4.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

本試驗(yàn)主要是針對(duì)土石混填區(qū)壓實(shí)效果進(jìn)行的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選定四塊區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，分別每填高2m、3m、4m、5m進(jìn)行路基增強(qiáng)補(bǔ)壓。填料采用土石混合料，混合料經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)可以作為填筑填料，石料的最大粒徑符合施工要求。

為保證達(dá)到有效的沖擊效果，根據(jù)目前常用沖擊壓路機(jī)的有效影響深度，選用能力不低于25KJ的三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)，牽引車選用ZL50G裝載機(jī)，以保證有足夠的沖擊能量，達(dá)到有效的沖擊效果。

4.2沖擊碾壓施工工藝及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

沖擊壓路機(jī)較常規(guī)壓路機(jī)有不同的壓實(shí)工藝，施工工藝與行走路線也不同，其主要技術(shù)工藝與參數(shù)如下：

（1）沖碾設(shè)備主要參數(shù)：型號(hào)：YCT25型，牽引車使用裝載機(jī)，型號(hào)：ZL50G。沖擊能量25KJ，沖擊輪寬度：90cm×2。

（2）沖擊時(shí)的速度：以12-15km/h為宜。速度過(guò)快時(shí)沖擊輪與地面接觸的時(shí)間短，不利于填筑體的壓實(shí)；速度過(guò)慢則沖擊能量不足，壓實(shí)效果不好。

（3）沖擊行駛路線：沖擊壓路機(jī)雙輪各寬0.9m，兩輪內(nèi)邊距1.17m，行駛兩次為一遍，其沖碾寬度4m。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距中央通過(guò)，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13m。當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動(dòng)0.2m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍在恢復(fù)到第一遍的位置沖碾，一次進(jìn)行至最終遍數(shù)。對(duì)于縱向排列，每遍應(yīng)錯(cuò)1/6周長(zhǎng)，這樣每次沖擊工作面波峰，有利于沖擊點(diǎn)的滿布、均勻、增強(qiáng)沖壓整體效果。

（4）在本試驗(yàn)中，對(duì)四個(gè)不同填筑高度試驗(yàn)區(qū)，分別在沖壓第8、12、16、20、24遍后測(cè)量沉降量來(lái)確定最佳壓實(shí)遍數(shù)，直到得出一個(gè)最經(jīng)濟(jì)合理的沖壓遍數(shù)為止。

（5）為準(zhǔn)確得到?jīng)_壓的實(shí)際效果，沖碾前應(yīng)進(jìn)行高程、壓實(shí)度等的檢測(cè)，并在沖碾過(guò)程中視場(chǎng)地實(shí)際情況輔以推土機(jī)進(jìn)行推平。

4.3試驗(yàn)結(jié)果

在施工過(guò)程中，進(jìn)行沉降量測(cè)試，部分測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 部分沉降量測(cè)試結(jié)果

從表1知道，填筑層平均厚度2m，沖擊補(bǔ)壓24遍后的累計(jì)沉降量為29.1mm，沉降量與填筑層的比值為1.46%，說(shuō)明補(bǔ)壓效果是明顯的。以沖擊碾壓24遍為基準(zhǔn)，沖擊碾壓8遍時(shí)的沉降量占總沉降量的35.1%，沖擊碾壓12遍時(shí)的沉降量占總沉降量的59.8%，沖擊碾壓16遍時(shí)的沉降量占總沉降量的80.1%，沖擊碾壓20遍時(shí)的沉降量占總沉降量的94.5%，從表中可以看出，20遍以后的沖擊碾壓的沉降量已經(jīng)很小，說(shuō)明沖擊碾壓20遍能達(dá)到規(guī)范要求。

5.總結(jié)

沖擊壓實(shí)技術(shù)是近年來(lái)新引進(jìn)的路基壓實(shí)施工機(jī)械，在山區(qū)公路路基壓實(shí)處理中應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用越來(lái)越普遍。通過(guò)沖擊碾壓補(bǔ)壓山區(qū)路堤試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

（1）通過(guò)4個(gè)試驗(yàn)區(qū)沉降量的結(jié)果，可以看出隨著填筑厚度的增加，沖擊碾壓的沉降量增加；隨著碾壓遍數(shù)的增加，每填筑2m、3m進(jìn)行沖擊補(bǔ)壓的試驗(yàn)區(qū)沉降量減小明顯，而填筑4m、5m進(jìn)行沖擊碾壓兩試驗(yàn)區(qū)減小不明顯，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)填筑層以下3m處壓實(shí)度僅僅達(dá)到50-60%左右，明顯不能滿足路基壓實(shí)要求。再考慮路基填料最大粒徑、松鋪厚度等因素，最終選定每填筑2m進(jìn)行沖擊補(bǔ)壓，這也與該標(biāo)段施工設(shè)計(jì)圖紙結(jié)果是吻合的。

（2）路基填筑機(jī)械碾壓完成后，每填高2m再進(jìn)行路基沖擊碾壓增強(qiáng)補(bǔ)壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)每填高2m進(jìn)行沖擊碾壓20遍后，沉降量占總沉降的94.5%，能達(dá)到設(shè)計(jì)及壓實(shí)度要求，所以路基每填高2m沖擊碾壓遍數(shù)以20遍為準(zhǔn)。

（3）試驗(yàn)中使用的25KJ沖擊碾壓機(jī)械對(duì)路基增強(qiáng)補(bǔ)壓效果明顯，該機(jī)械型號(hào)能滿足施工需要。

（4）沖擊壓路機(jī)在山區(qū)高速公路高填方路基增強(qiáng)補(bǔ)壓的施工應(yīng)用越來(lái)越普遍，逐漸在路基處理中得到推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陸新.沖擊碾壓技術(shù)在填土地基處理中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（5）：990-994

[2]丁勇，鄭傳昌.試論沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管理，2013：72-73

[3]崔武文，韓紅霞等.沖擊壓實(shí)和傳統(tǒng)壓實(shí)工藝在公路路基施工中的對(duì)比研究[J].公路交通科技，2006：71-74