沖擊壓實(shí)技術(shù)在粗粒土基施工中的應(yīng)用分析

劉玉磊

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

粒徑大于0.075 mm 的顆粒含量大于總質(zhì)量50%的土稱之為粗粒土，它主要是由土、石料、礫石等組成的土石混合體，隨著其中石料及礫石的含量不同，碾壓成板體后的路基所表現(xiàn)出的壓實(shí)指標(biāo)也不同。而其中影響其壓實(shí)度的主要因素就是石方的含量，石方的增加會(huì)使路基土填料結(jié)構(gòu)從懸浮密實(shí)型的結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)為骨架空隙型的結(jié)構(gòu)組成，這些增加的空隙會(huì)使路基的壓實(shí)變得越來(lái)越困難。沖擊壓實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了土石混合體的壓實(shí)問(wèn)題，是的用土石混合體作填料的路基壓實(shí)度得到了有效的保障。

1 沖擊壓實(shí)技術(shù)

沖擊壓實(shí)技術(shù)是以沖擊和揉搓兩種作用相結(jié)合的方式對(duì)土體進(jìn)行沖擊壓實(shí)的方法。其常用的形式是做成三角形的凸輪，在牽引機(jī)的作用下，其凸輪棱角的抬起與落下會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，從而很大程度的提高了壓實(shí)的能量，能夠起到很好的壓實(shí)效果。

沖擊壓實(shí)技術(shù)的優(yōu)越性很明顯，(1)能高深度壓實(shí)原地基。對(duì)于那些原地基土質(zhì)不好及填土粒徑較大的工程，采用沖擊式壓路機(jī)碾壓時(shí)，其最大壓實(shí)深度可達(dá)1 m 以上，最小壓實(shí)深度也能達(dá)到70 cm;(2)在舊路的改擴(kuò)建工程中，沖擊壓實(shí)技術(shù)還可以對(duì)原有路面進(jìn)行直接破碎并壓實(shí);其次，沖擊壓實(shí)技術(shù)可以對(duì)石方路基進(jìn)行壓實(shí)。沖擊壓路機(jī)的沖擊動(dòng)能作用于石方路基的填層上時(shí)，巨大的沖擊波能大大的提高石方粗顆粒之間的嵌鎖作用，最大程度的減少路基的不均勻沉降;(3)高效的實(shí)現(xiàn)填方壓實(shí)。如今在修建高速公路時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到十幾米的填方路段，使用這種沖擊壓路機(jī)，會(huì)最大程度的提高每層土的壓實(shí)厚度，大大的提高工作效率;(4)能夠適當(dāng)放寬含水量的要求。對(duì)含水量的放寬，能夠很大程度的減少一些干性土的加水量問(wèn)題。

2 粗粒土的壓實(shí)機(jī)理

粗粒土作為填料的路基的壓實(shí)特性與單純一種土作為路基填料的壓實(shí)特性有著很大的區(qū)別，粗粒土往往是由碎石、卵礫石等粗糙的散體材料組成，且其占的比重也較大，而碎石、卵礫等材料本身較因?yàn)楸葓?jiān)硬導(dǎo)致的不可壓縮性，使得粗粒土中的粗顆粒大多呈單粒狀排列，粗顆粒之間不能夠有效的連接，只能以簡(jiǎn)單接觸和咬合等方式共同存在。同時(shí)，伴隨著壓實(shí)過(guò)程，會(huì)有大量的粗顆粒因?yàn)閴簩?shí)時(shí)的沖擊力而破碎，從而導(dǎo)致粗粒土中的粒徑組成在不斷變化，所以，對(duì)于一些以粗粒土作為路基回填材料的道路，其道路路基的壓實(shí)過(guò)程實(shí)際上是一種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程，是粗顆粒在不斷克服顆粒間的阻力后，大小顆粒重新排列、相互靠近更加靠近、孔隙不斷減少、密度逐漸增加的一種過(guò)程。

3 粗顆粒土路基施工中存在的問(wèn)題

目前，粗粒土等土石混合體的路基填料多是天然砂礫、風(fēng)化碎石及爆破石料后的殘余土方，其成分組成變化較大，大多數(shù)粗粒土是很難能滿足規(guī)范要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加之其中的細(xì)顆粒含量一般都比較少，都是以粗顆粒為主，大量的粗顆粒之間的接觸特別容易松動(dòng)，很不利于嵌擠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，如果在趕上溝谷等復(fù)雜的地質(zhì)地段，會(huì)使路基很難處于穩(wěn)定狀態(tài)，公路的正常使用會(huì)受到影響，且會(huì)留下很大的安全隱患。所以說(shuō)，用粗粒土作為路基填料的道路，路基的壓實(shí)質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)整個(gè)道路工程質(zhì)量的好壞產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。

工程中，要對(duì)粗粒土路基的壓實(shí)及施工工藝嚴(yán)格控制，并且要采用能夠提供足夠的壓實(shí)能的機(jī)械，要保障石料、礫料等粗顆粒之間能夠有效的嵌擠接觸，使粗顆粒之間能夠產(chǎn)生足夠的摩擦力，要把粗顆粒之間的空隙充分填充，減少這種土質(zhì)混合料的孔隙比，從而達(dá)到提高路基土的密實(shí)度，提高路基土的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。但是，我們?cè)谝环矫鏋樘岣邏簩?shí)度的同時(shí)，還要特別注意施工中的施工工藝對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響。下面提出幾點(diǎn)粗粒土路基施工中應(yīng)該注意的問(wèn)題。

(1)粗顆粒土的顆粒粒徑一般情況下都比較大，所以造成這種路基填料的結(jié)構(gòu)組成的不均勻性、易離析等現(xiàn)象。不同的結(jié)構(gòu)組成，其填筑路基時(shí)的壓實(shí)密度、物理性質(zhì)、力學(xué)性能都會(huì)有不同程度的差別，所以，應(yīng)針對(duì)不同結(jié)構(gòu)組成的粗粒土填料，制定出不同的施工方案和壓實(shí)方案，以避免盲目施工。

(2)在粗顆粒的碾壓過(guò)程中，會(huì)有不同數(shù)量的粗顆粒被壓碎，這樣就會(huì)導(dǎo)致原有的粒徑組成發(fā)生不斷的變化，這種變化對(duì)路基的密實(shí)度、強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生或多或少的影響。因此，要了解粗顆粒材料破碎時(shí)的破碎特性，避免由于石料的破碎導(dǎo)致路基的壓實(shí)不足。

(3)由于粗顆粒土的透水性一般較好，在雨水的沖擊作用下會(huì)導(dǎo)致其中細(xì)顆粒土的流失，從而發(fā)聲路基的不均勻沉降。所以，對(duì)用粗顆粒土作路基填料的道路，路基應(yīng)采取必要的防護(hù)措施來(lái)保護(hù)路基的整體穩(wěn)定。

4 工程實(shí)踐

勉縣至寧強(qiáng)高速公路是國(guó)道主干線二連浩特至河口公路的重要組成部分，路線穿越秦巴山脈腹地。沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，路基填料較差，施工中路基的壓實(shí)度均滿足規(guī)定要求，檢驗(yàn)合格，但是由于路基填料顆粒較大，且強(qiáng)度及CBR 值也及其不均勻，在正常碾壓合格后還存在不均勻沉降的安全隱患。為了提高路基工程質(zhì)量，使路基的壓實(shí)度真正滿足要求，工程根據(jù)不同路段的填料種類情況進(jìn)行調(diào)查研究后，提出了沿線填方路段路基壓實(shí)度在滿足規(guī)范要求基礎(chǔ)上的沖擊式壓路機(jī)補(bǔ)充碾壓的方案。

項(xiàng)目采用功率165 kW 的裝載機(jī)，沖擊勢(shì)能(20 kJ)，工作質(zhì)量12 t，沖擊力200 ～250 t，工作速度10 ～12 km/h，沖擊輪寬度2 ×800 mm 的沖擊式壓路機(jī)(型號(hào)為YTC－20)，對(duì)路基進(jìn)行補(bǔ)充沖擊碾壓。沖擊碾壓三遍，并且分別觀察其沉降量，發(fā)現(xiàn)，第一次補(bǔ)壓的沉降量較大，而隨著沖壓到第三遍，路基的沉降數(shù)值已經(jīng)大大減少，說(shuō)明，通過(guò)沖擊補(bǔ)充碾壓后，原有土質(zhì)較差或用粗顆?；靥畹穆坊呀?jīng)達(dá)到密實(shí)。

5 結(jié) 論

綜上所述，在道路的修建中，對(duì)以粗粒土作為填料的路基，施工中存在的主要問(wèn)題是粗顆粒土的壓實(shí)問(wèn)題，而要想能夠取得滿足規(guī)范要求的壓實(shí)度，就要充分掌握路基填料的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)組成，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕C(jī)械、制定詳細(xì)的施工工藝。

［1］陳維 特殊路基施工關(guān)鍵技術(shù)研究.，長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

［2］楊世基.沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用［J］.1999.

［3］譚文英.壓實(shí)度檢測(cè)若干問(wèn)題的探討［J］.中南公路工程，2003，(9).

［4］莫錦德.高速公路路基粗粒土填筑施工技術(shù)［J］.西部探礦工程，2002.