段文紅
摘 要:伴隨我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,公路工程的施工也越來越多,在施工過程中,各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也層出不窮,而近年來,應(yīng)用得比較多的是沖擊碾壓技術(shù),該技術(shù)在公路工程路基施工中的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì),對(duì)公路工程施工造成了很大影響,加快了公路工程施工的進(jìn)度,更重要的是,沖擊碾壓技術(shù)對(duì)地下深層土的密實(shí)程度進(jìn)行了加強(qiáng),從很大程度上強(qiáng)化了公路工程的質(zhì)量水準(zhǔn)。該文就針對(duì)公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。
關(guān)鍵詞:公路工程 施工 加固處理 沖擊碾壓技術(shù) 應(yīng)用
中圖分類號(hào):U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)11(a)-0046-02
路基作為公路工程的重要構(gòu)成部分,承受著自身巖土重量與路面重力,及由路面?zhèn)鬟f的行車荷載。在自然因素與行車荷載的長期作用下,路基往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的損害現(xiàn)象,為提升工程質(zhì)量及避免路基損害現(xiàn)象的大量出現(xiàn),可選取沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程路基施工。作為一種新興的路基施工方法,沖擊碾壓技術(shù)主要通過沖擊輪快速運(yùn)動(dòng),將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為沖擊能,從而利用產(chǎn)生的壓力來將公路路基壓實(shí)。采用這種方式來對(duì)公路路基進(jìn)行施工,能明顯改善地下深層土的密實(shí)度,減少填方路基的沉降現(xiàn)象,進(jìn)一步延長公路的使用壽命。
1 沖擊碾壓技術(shù)原理
沖擊碾壓技術(shù)是公路工程施工中的一種先進(jìn)技術(shù),它主要采用沖擊式壓實(shí)機(jī),并通過牽引機(jī)的帶動(dòng)將壓實(shí)輪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的高位勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,從而對(duì)地面以及地面以下的深沉土體產(chǎn)生一種較強(qiáng)的沖擊能量,同時(shí)在壓實(shí)輪揉壓和滾壓的綜合作用下,土石顆粒之間會(huì)發(fā)生變形、剪切和位移,從而提高路基土體的密實(shí)度,隨著沖擊波傳播的不斷深入,深沉土體也會(huì)得到壓實(shí)。采用沖擊碾壓技術(shù)來進(jìn)行公路路基施工有多方面的作用,首先,它能有效改善路基發(fā)生不均勻沉降而形成的道路病害。其次,它能提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度,減少路基的內(nèi)部缺陷及安全隱患,確保工程的整體質(zhì)量。沖擊碾壓技術(shù)與傳統(tǒng)的路基施工技術(shù)不同,它不是采用壓路機(jī)重疊碾壓或壓板輪碾壓的施工方法,而是根據(jù)沖擊力能向土體深處傳播的特性,提出的一種新的碾壓施工技術(shù)。一般來說,沖擊壓路機(jī)的兩個(gè)輪子內(nèi)邊距離為1.17 m,雙輪的寬為0.9 m,每行駛一次的碾壓寬度為4 m。在循環(huán)碾壓的過程中,沖擊壓路機(jī)會(huì)對(duì)地面形成的波峰和波谷進(jìn)行交替沖碾,最終使地面峰谷逐漸趨于平整。沖擊壓路機(jī)每行駛5遍就會(huì)轉(zhuǎn)變方向,在逆時(shí)針和順時(shí)針兩個(gè)方向循環(huán)切換,不管是哪種類型的土石路基,只要經(jīng)過30遍左右的碾壓,就能在路基形成1 m左右的加固層,從而增加路基的承載力。
2 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的技術(shù)要求
2.1 碾壓次數(shù)
采用沖擊碾壓技術(shù)來對(duì)公路工程進(jìn)行施工,必須根據(jù)碾壓機(jī)的實(shí)際性能和施工場(chǎng)地的土質(zhì)狀況來確定碾壓次數(shù)。在公路路基壓實(shí)的過程中,增加壓路機(jī)的碾壓次數(shù),地面土體承受的壓力也會(huì)變大,壓實(shí)度也就隨之增大,但是,當(dāng)土體壓實(shí)度達(dá)到最大時(shí),不管再重復(fù)碾壓多少次,土體的壓實(shí)度都不會(huì)再發(fā)生改變,由此可見,當(dāng)達(dá)到最大壓實(shí)值時(shí),碾壓次數(shù)的增加根本不會(huì)起到任何作用,反而會(huì)浪費(fèi)時(shí)間,降低工作效率。
2.2 碾壓速度
一般情況下,壓路機(jī)的碾壓效果和碾壓速度是成反比的,即碾壓速度越快,碾壓效果越差。但是這并不代表壓路機(jī)的碾壓速度越慢越好。在實(shí)際施工的過程中,碾壓速度過快會(huì)導(dǎo)致土體不能形成塑性變形,在沖擊力消失后,土體很快又會(huì)恢復(fù)到原來的密實(shí)度,這就不能達(dá)到變形效果,導(dǎo)致土體的壓實(shí)度變差,但是,當(dāng)碾壓速度過慢時(shí),會(huì)使整個(gè)壓實(shí)工作的效率降低,就算最終達(dá)到了壓實(shí)效果,也很可能會(huì)延誤工期,因此,在采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程施工時(shí),必須合理控制壓路機(jī)的碾壓速度,一般來說,振動(dòng)類壓路機(jī)和普通靜力壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)保持在3~6 km/h的范圍內(nèi)。
2.3 碾壓方式
不同的碾壓方式對(duì)土體的壓實(shí)度也不同,因此,在公路工程施工的過程中必須根據(jù)實(shí)際情況選擇最為適宜的碾壓方式,目前,我國在公路施工碾壓工序上普遍遵循的原則是:先慢后快,先重后輕,從弱振到強(qiáng)振。在初壓環(huán)節(jié)時(shí),可先利用壓路機(jī)進(jìn)行,當(dāng)路面達(dá)到一定的承載力后,應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí),要實(shí)現(xiàn)土體壓實(shí)的均勻度,必須在每次碾壓的時(shí)候重疊1/3~1/2的輪寬。
2.4 鋪層厚度
路基鋪層厚度的選擇對(duì)公路工程施工的整體質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響,施工企業(yè)必須根據(jù)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際狀況和施工場(chǎng)地的具體情況來合理選擇鋪層厚度,這樣才能實(shí)現(xiàn)最佳的壓實(shí)效果和企業(yè)最大的經(jīng)濟(jì)效益。不同的壓路機(jī)由于性能的差異,在路基厚度的選擇上也不同,正常情況下,普通壓路機(jī)的碾壓層虛鋪厚度應(yīng)當(dāng)在25~30 mm的范圍內(nèi),壓實(shí)厚度應(yīng)當(dāng)小于20 mm,沖擊式壓路機(jī)的虛鋪厚度應(yīng)當(dāng)在100~120 mm之間,凸塊式羊足碾的虛鋪厚度應(yīng)在50 mm左右。
3 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用
3.1 軟土地基加固處理
采用沖擊碾壓技術(shù)能夠?qū)浲恋鼗a(chǎn)生加固和加速沉降的作用,在地面碾壓施工過程中,土體會(huì)受到壓力和拉力作用,采用塑料排水管,可將軟土中的自由水排出,通過排水固結(jié)的方式加快軟土地基的沉降固結(jié)速度,在壓實(shí)設(shè)備不能進(jìn)行正常作業(yè)的軟土地段,可采用沖擊壓路機(jī)在路堤填筑的時(shí)候進(jìn)行分層碾壓,這種方式可有效加快軟土地基的固結(jié)速度,提高地基加固的效果。
3.2 高填方的補(bǔ)強(qiáng)處理
對(duì)于一些高填方路段來說,在施工完成后往往會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象,這種現(xiàn)象很容易造成路面下沉開裂,在高填方路基的施工的過程中,應(yīng)采用普通的振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備,并每隔2 m的厚度進(jìn)行沖擊碾壓的補(bǔ)壓,這樣不僅提高路床的均勻性和平穩(wěn)性,同時(shí)還能節(jié)約成本,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
3.3 舊路的改造工程
沖擊碾壓技術(shù)常常運(yùn)用在舊路改造的工程中,這種方法能最大限度地利用原路基,減少工程占地,節(jié)約填筑材料,一般情況下,在實(shí)際舊路改造工程施工的過程中,首先應(yīng)開挖路床、路堤和路面,然后進(jìn)行回填施工,并分層壓實(shí),實(shí)現(xiàn)預(yù)期的壓實(shí)目標(biāo)。但是采用沖擊碾壓技術(shù)可以省去路面開挖的施工程序,直接在原路上采用沖擊碾壓機(jī)進(jìn)行施工,這種方法與傳統(tǒng)方法相比具有顯著的優(yōu)勢(shì),一方面可以節(jié)約施工成本,實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益,另一方面可以降低施工難度,提高施工效率,從而更好更快地達(dá)到施工目標(biāo)。
3.4 上路床和零填挖路段的處理
路面質(zhì)量的好壞與上路床及零填挖路段的施工質(zhì)量息息相關(guān),正常情況下,以上兩種路段的壓實(shí)度都要求達(dá)到95%以上,雖然大多數(shù)的壓實(shí)設(shè)備都能達(dá)到這一要求,但是普通壓實(shí)設(shè)備的壓實(shí)性能往往會(huì)隨著土體的增厚而逐漸下降,這就會(huì)造成土體壓實(shí)度的下降,影響到工程的整體施工質(zhì)量,沖擊碾壓技術(shù)由于影響深度能深入到地下1 m左右,且壓實(shí)機(jī)對(duì)土體的沖擊力基本保持不變,這就能夠使加固層具有較強(qiáng)的密實(shí)度、平穩(wěn)性和連續(xù)性,提高路基的綜合承載力與強(qiáng)度。
4 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用的效果
4.1 有利于減小路堤的工后沉降率
路堤工程在施工完成后很容易受到地形、周邊環(huán)境等因素的影響,由于路堤填料不均勻、壓實(shí)度不高等原因,一旦受到來自土石的變形壓力,就很容易產(chǎn)生壓縮或拉伸變形區(qū),導(dǎo)致路堤的沉降率變大,隨著沉降率的增大,沉降量的梯度也會(huì)越來越大,一旦梯度超過0.6%,路基就會(huì)發(fā)生變形裂縫,日常生活中,我們經(jīng)常會(huì)在一些山區(qū)路面發(fā)現(xiàn)橫向或縱向裂縫,據(jù)實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),即使路基在施工過程中達(dá)到了規(guī)定的壓實(shí)度,但是工后發(fā)生沉降的幾率仍高達(dá)0.4%,這對(duì)公路的使用壽命造成了嚴(yán)重影響。然而,采用沖擊碾壓技術(shù)來進(jìn)行公路路堤的施工,能有效地將工后沉降率控制在0.15%以內(nèi),這樣就能在很大程度上避免變形裂縫的出現(xiàn),尤其是對(duì)于一些傾斜度較大的路面來說效果十分顯著。
4.2 有利于提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度
相關(guān)專家經(jīng)過實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程的施工能在很大程度上改善路基的整體狀況,根據(jù)路基的平均彈性模量值計(jì)算方法,對(duì)同一地區(qū)的路段,采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行20遍沖壓之后,在土體以下1.5 m左右的厚度范圍內(nèi),路基的整體壓實(shí)度將會(huì)提升5%左右,此外,路床的頂部還會(huì)形成1 m左右的加固層,這層加固土層相對(duì)于其他土層來說具有更高的均勻性、密實(shí)性和連續(xù)性,能顯著提高路基的穩(wěn)定性和整體性。由此可見,只要采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè),不管路基的填料狀況怎樣,都能在一定程度上改善路基的均勻性和整體強(qiáng)度,避免路面產(chǎn)生早期裂縫或其他病害,從而大幅延長路面的使用期限。
4.3 有利于確保路基的滲水性
在采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程施工之前,必須對(duì)路基0~30 cm內(nèi)的含水量進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)含水量的狀況以及路基施工的要求,選擇含水量狀況最佳的路段來進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè),這樣才能最大限度滿足沖擊碾壓技術(shù)的施工條件,從而取得最佳的效果。若檢測(cè)出的含水量偏低,不能滿足沖擊碾壓技術(shù)的施工要求,則應(yīng)當(dāng)首先對(duì)該路段進(jìn)行灑水,直到含水量達(dá)標(biāo)為止。從這可以看出,沖擊碾壓技術(shù)在公路路基施工中的應(yīng)用能確保路基的滲水性,從而降低路基因干燥而發(fā)生裂縫的幾率。
5 結(jié)語
從上文可以看出,沖擊碾壓技術(shù)具有完備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在碾壓次數(shù)、碾壓速度等方面都有著一定的標(biāo)準(zhǔn)。而該項(xiàng)技術(shù)在減小路堤的工后沉降率、提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度以及確保路基的滲水性等方面都發(fā)揮著重要的作用,沖擊碾壓技術(shù)在我國公路工程施工中的應(yīng)用大大改善了施工過程中存在的問題現(xiàn)狀,有效提高了公路路基的整體質(zhì)量水平,在實(shí)際施工的過程中,應(yīng)當(dāng)對(duì)常見的問題進(jìn)行總結(jié)與分析,不斷提高沖擊碾壓技術(shù)水平,以實(shí)現(xiàn)更佳的施工效果。
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