煤矸石路基沖擊壓實(shí)施工的關(guān)鍵技術(shù)分析

王英帥

【摘 要】我國(guó)道路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)路基質(zhì)量也提出了更高要求。沖擊壓實(shí)施工工藝的出現(xiàn)，使路基壓實(shí)質(zhì)量大幅度提高，高填方路段工后沉降大幅降低，在道路施工中被廣泛應(yīng)用。本文就煤矸石路基沖擊壓實(shí)施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】煤矸石路基 沖擊壓實(shí)施工 關(guān)鍵技術(shù)

煤矸石是一種煤炭生產(chǎn)過(guò)程中篩出的顆粒狀石質(zhì)廢棄物，應(yīng)用到道路建設(shè)中，不僅提高了資源利用率，也減少了環(huán)境污染。另外因煤矸石填筑受天氣影響小能合理加快施工進(jìn)度。路基填筑煤矸石所需材料在施工前要經(jīng)過(guò)二次篩分，篩除粒徑超過(guò)填石路基規(guī)范要求的大顆粒。在煤矸石沖擊壓實(shí)的過(guò)程中煤矸石實(shí)際上是大顆粒向小顆粒轉(zhuǎn)化的過(guò)程，同時(shí)各種直徑的細(xì)小顆粒相互粘接在一起，實(shí)現(xiàn)了壓實(shí)的目的。傳統(tǒng)的壓實(shí)技術(shù)由于只采用靜壓方式，靜壓力較大，但壓實(shí)深度及壓實(shí)密實(shí)度有限，嚴(yán)重影響了路基施工質(zhì)量。沖擊壓實(shí)施工施工工藝有效解決了此不足之處，有效提高了壓實(shí)度，減小了壓實(shí)后所發(fā)生的沉降現(xiàn)象，所以被道路施工單位廣泛采用。本文就該壓實(shí)工藝在煤矸石路基施工中的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行如下分析。

1 沖擊壓實(shí)施工技術(shù)原理

在沖擊壓實(shí)施工時(shí)，需要用到?jīng)_擊壓實(shí)機(jī)，該機(jī)器具有三葉凸形輪，由專用牽引機(jī)帶動(dòng)，凸輪由于半徑大小不一，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生位能落差，和動(dòng)能結(jié)合在一起，對(duì)煤矸石進(jìn)行沖擊、揉搓，從而實(shí)現(xiàn)了高振幅沖擊作業(yè)。（鄭州市宇通重工6830型沖擊壓實(shí)機(jī)性能參數(shù)：沖擊碾自重：16.2噸；沖擊能量30KJ；壓實(shí)寬度1.8米；最佳工作速度10-15km/h；20遍時(shí)50-80cm處壓實(shí)度≧97.9；牽引機(jī)功率≧235KW）煤矸石受到巨大的沖力之后，內(nèi)部水分和空氣排出，同時(shí)破碎成較小顆粒，這些小顆粒在生成時(shí)同樣受到?jīng)_擊力，所以緊密的粘合在一起，從而實(shí)現(xiàn)了壓實(shí)效果。此外，在煤矸石受到巨大的沖擊力而破碎時(shí)，其底下的土層也受到?jīng)_擊波擠壓，也被壓實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)了雙向壓實(shí)效果。由于沖擊壓實(shí)施工技術(shù)在對(duì)煤矸石壓實(shí)的同時(shí)，對(duì)其底部的土層也進(jìn)行有力擠壓，從而提高了路基的堅(jiān)實(shí)度，避免了壓實(shí)之后出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。

2 沖擊壓實(shí)在煤矸石路基施工中的關(guān)鍵技術(shù)分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路工程已經(jīng)成為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中的一項(xiàng)重要建設(shè)項(xiàng)目，煤矸石路基作為公路工程的重要組成部分，其沖擊壓實(shí)施工技術(shù)水平的高低直接關(guān)系著工程的整體質(zhì)量。在煤矸石路基沖擊碾壓施工中施工企業(yè)必須規(guī)范各個(gè)施工環(huán)節(jié)，防止各種質(zhì)量通病的發(fā)生，確保整體工程施工質(zhì)量達(dá)到合格水平，并努力實(shí)現(xiàn)創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)。因此，我們必須加快研究，不斷采用新技術(shù)、新工藝，改善工作條件，提高工作效率，促使公路工程事業(yè)的快速發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)奉獻(xiàn)一份力量。

2.1 煤矸石路基的沖擊碾壓環(huán)節(jié)

煤矸石路基填筑首先要通過(guò)試驗(yàn)段施工確定合理的沖擊碾壓遍數(shù)。試驗(yàn)段施工步驟如下：（1）煤矸石攤鋪整平；（2）采用重型震動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓1-2遍；（3）布置沉降觀測(cè)點(diǎn)；（4）開(kāi)始沖擊碾壓，每5遍觀測(cè)沉降量直至滿足規(guī)范要求；（5）壓實(shí)度檢測(cè)，合格進(jìn)行交驗(yàn)，不合格進(jìn)行復(fù)壓。（6）技術(shù)總結(jié)確定合理的沖擊碾壓變數(shù)。

正常施工時(shí)沖擊碾壓包括許多步驟，每個(gè)步驟都包含不同施工內(nèi)容，如：土層土質(zhì)檢測(cè)→包邊土層壓實(shí)→煤矸石材料運(yùn)輸→煤矸石材料攤鋪→進(jìn)行初步碾壓→沖擊壓路機(jī)碾壓→平地機(jī)整平→振動(dòng)壓路機(jī)收面→碾壓效果驗(yàn)收。以下就施工環(huán)節(jié)進(jìn)行一一介紹。

首先，碾壓之前準(zhǔn)備工作，即對(duì)施工所在地的土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面調(diào)查，通過(guò)調(diào)查結(jié)果測(cè)放邊樁高程，并對(duì)高程樁進(jìn)行固定。其次，包邊土層壓實(shí)。包邊土由挖掘機(jī)裝土，再由運(yùn)輸車(chē)輛運(yùn)到施工場(chǎng)地。包邊土總共4層，每層厚度控制在0.2m左右，在施工時(shí)應(yīng)按自下向上的順序，如先對(duì)第一層包邊土鋪設(shè)、碾壓，之后檢測(cè)，合格之后再進(jìn)行第二層施工，以此類(lèi)推，直到第四層碾壓完成。在包邊土施工中，為了方便操作，在碾壓時(shí)將上下兩層錯(cuò)開(kāi)1.0m，并設(shè)置厚度為1.0m的垂直邊坡，同時(shí)將每層寬度控制在3.1m左右。為了做到此點(diǎn)，在施工之前，需要事先打出白色網(wǎng)格，并對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛的運(yùn)土量進(jìn)行確定。再次，包邊土壓實(shí)之后，便進(jìn)入煤矸石碾壓工序。在碾壓之前，根據(jù)壓實(shí)厚度及運(yùn)輸車(chē)輛的運(yùn)載量，在包邊土上打出白色網(wǎng)格，大小控制在15m3，長(zhǎng)度為8m，寬度為5m，之后在路基兩側(cè)邊緣布置掛線樁，樁采用木樁，用紅白漆交錯(cuò)標(biāo)注，每?jī)蓚€(gè)之間的距離控制在20m。這些準(zhǔn)備工作布置好之后，用裝載機(jī)裝載煤矸石，由運(yùn)輸車(chē)輛運(yùn)到施工部位，再由推土機(jī)攤平。第四，排水盲溝設(shè)置。煤矸石攤鋪完畢之后，需要按照施工方案，設(shè)置排水溝，以便于及時(shí)排除積水，有效避免了路基被雨水沖毀。在盲溝設(shè)置時(shí)，需要鋪設(shè)濾土工布，之后用碾壓機(jī)壓實(shí)。第五，煤矸石壓實(shí)。煤矸石在上述步驟中已經(jīng)鋪設(shè)完好，這時(shí)只需要選擇合適的沖壓機(jī)及其它機(jī)器配合作業(yè)，將路基壓實(shí)。在實(shí)際操作時(shí)，先用推土機(jī)將鋪設(shè)好的煤矸石重新處理，之后用重量為22t的震動(dòng)壓路機(jī)碾壓1-2遍，再用沖擊壓路機(jī)壓實(shí)，這時(shí)需要控制好壓實(shí)厚度，為了確保壓實(shí)質(zhì)量，厚度應(yīng)為0.8m，至于碾壓遍數(shù)，需要根據(jù)碾壓情況而定。沖擊碾壓之后，用推土機(jī)進(jìn)行粗平，之后再用壓路機(jī)靜壓一遍，至此，整個(gè)碾壓環(huán)節(jié)結(jié)束。需要指出的是，在碾壓中，為了保證安全，應(yīng)設(shè)置好沖擊壓路機(jī)距離路基邊緣的距離，通常為1.5m，碾壓路線也應(yīng)提前設(shè)置好，通常在左半幅的內(nèi)側(cè)，或者右半幅的外側(cè)。另外，在碾壓時(shí)，前后兩次的重復(fù)距離應(yīng)控制在0.5m左右，沖擊碾壓速度應(yīng)控制在10-15km/h。

2.2 沖擊碾壓要求

為了提高壓實(shí)質(zhì)量，煤矸石在經(jīng)過(guò)震動(dòng)壓路機(jī)初次碾壓之后，用沖擊碾壓進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓。一般情況下，沖擊碾壓的遍數(shù)為20遍，每一遍之后，需要對(duì)壓實(shí)效果及沉降量進(jìn)行檢查，之后才能進(jìn)入下一遍，這樣20遍之后，壓實(shí)質(zhì)量及沉降量均會(huì)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。另外，在壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，還要對(duì)煤矸石的破碎程度進(jìn)行檢測(cè)，只有這樣才能確定沖擊碾壓遍數(shù)。

2.3 壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

煤矸石路基在壓實(shí)之后，需要檢測(cè)，才能確保壓實(shí)質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)指標(biāo)主要有壓實(shí)度及級(jí)配變化，以下就一一介紹。

首先，壓實(shí)度檢測(cè)。在沖擊壓路機(jī)碾壓時(shí)，施工人員應(yīng)時(shí)刻關(guān)注碾壓效果，也就是說(shuō)需要對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，一般情況下，當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到15-25遍時(shí)，需要檢驗(yàn)壓實(shí)度。檢驗(yàn)方法為抽樣法，即在碾壓路面，隨機(jī)選擇3各點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)的20-50cm及50-80cm部位取材，之后分析檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格，繼續(xù)之后的壓實(shí)工序，否則，調(diào)整碾壓方案。在取材檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)指標(biāo)煤矸石破碎顆粒的直徑，如果顆粒分布在5-40mm之間，說(shuō)明壓實(shí)效果較好。在壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，為了提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，需要設(shè)置對(duì)照檢測(cè)，一般的做法是：在壓實(shí)路面縱向上每20m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在橫向上，以中樁作為參照物，距其基部0m、8m、14m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)用鋼筋標(biāo)注，并在端部綁上紅布條。

其次，級(jí)配變化。煤矸石在碾壓之后會(huì)發(fā)生破碎，所以，在碾壓數(shù)遍之后，應(yīng)及時(shí)抽樣，對(duì)煤矸石的破碎情況進(jìn)行分析，制作相應(yīng)的級(jí)配曲線，便可以準(zhǔn)確檢驗(yàn)煤矸石在碾壓前后的級(jí)配變化，從而為碾壓機(jī)器的選擇提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 沖擊壓實(shí)施工技術(shù)在煤矸石路基中的應(yīng)用實(shí)例

某高速公路為四車(chē)道，車(chē)輛行駛速度為120km/h，路基寬度為28.5m，土路肩要求0.75m，硬路肩要求為3.5m，單車(chē)道寬度為3.75m，中間隔離帶寬度為1.5m。煤矸石填筑路段長(zhǎng)度為1.2km，煤矸石總填方量約為15.6萬(wàn)m3。路基壓實(shí)方式采用沖擊壓路機(jī)壓實(shí)。該工程在碾壓之前，為了保證壓實(shí)質(zhì)量，做了預(yù)先碾壓實(shí)驗(yàn)，碾壓長(zhǎng)度為120m；碾壓時(shí)，煤矸石厚度控制在0.8m，碾壓總遍數(shù)設(shè)置為25，當(dāng)碾壓至第10遍、第15遍、第20遍、第22遍第25遍時(shí)，分別采用隨機(jī)抽樣法，對(duì)壓實(shí)度及級(jí)配變化進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，第20遍之后，沉降值基本保持不變，煤矸石的破碎后的顆粒直徑大都在5-40mm之間，說(shuō)明碾壓效果良好，無(wú)需進(jìn)行之后的壓實(shí)操作。之后，利用灌砂筒法對(duì)壓實(shí)度及級(jí)配變化進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，二者均符合施工標(biāo)準(zhǔn)。該工程利用試驗(yàn)階段得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行煤矸石路基碾壓，有效提高了施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)道路施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)路基質(zhì)量也提出更高要求，傳統(tǒng)的壓實(shí)技術(shù)顯然不能滿足這種需求，嚴(yán)重影響了施工質(zhì)量。沖擊壓實(shí)施工技術(shù)由于其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高煤矸石路基壓實(shí)質(zhì)量，已被道路施工單位廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]申文勝.煤殲石填筑路基沖擊壓實(shí)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2010，10（7）：41-43.

[2]羅開(kāi)權(quán).煤矸石填筑路基沖擊壓實(shí)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].城市建筑，2013，16（14）：75-92.