沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用

張海升

(山東恒建工程監(jiān)理咨詢有限公司，山東濰坊 261000)

沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用

張海升

(山東恒建工程監(jiān)理咨詢有限公司，山東濰坊 261000)

本文主要圍繞沖擊碾壓技術(shù)的相關(guān)原理和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析和研究，對(duì)技術(shù)所用設(shè)備及原理作了介紹，闡述了工藝流程，并以具體工程為例，對(duì)沖擊碾壓技術(shù)在路基中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

沖擊碾壓技術(shù)；路基施工；沖擊壓路機(jī)

路基為帶狀構(gòu)造物，常依照一定路線位置修筑，以此做為道路建設(shè)基礎(chǔ)。為保證公路建設(shè)質(zhì)量，路基施工通常有嚴(yán)格的技術(shù)要求，以確保其自身承載力能夠支撐道路自重和行車(chē)荷載。這就需要路基具有符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。沖擊碾壓技術(shù)是用于路基壓實(shí)工作的先進(jìn)技術(shù)之一，它不僅能夠有效提高路基各項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)能夠有效防范工后沉降，當(dāng)前使用愈加廣泛。

1 沖擊碾壓技術(shù)概述

1.1 機(jī)械簡(jiǎn)介

公路項(xiàng)目建設(shè)中，沖擊壓路機(jī)多用于路基施工，它不僅具有很好的碾壓作用，實(shí)際應(yīng)用中也具有明顯的沖擊夯實(shí)效果。沖擊壓路機(jī)由 3部分組成，沖擊輪是其最主要部件，根據(jù)牽引方式的不同，沖擊壓路機(jī)可分為自行式與拖式兩種。對(duì)比傳統(tǒng)壓路機(jī)，非圓形沖擊輪是其最明顯的外部特征，為在平穩(wěn)、低耗中優(yōu)化壓實(shí)效果，沖擊壓路機(jī)的沖擊輪多為中心對(duì)稱(chēng)多邊形或弧形，其中以三邊最為常見(jiàn)，本文以三邊型沖擊壓路機(jī)為對(duì)象，對(duì)沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，其效果圖詳見(jiàn)圖1。有些沖擊壓路機(jī)，其沖擊輪帶有條狀突出以增大觸地面積，依據(jù)沖擊輪數(shù)量的不同，沖擊壓路機(jī)亦可分為單輪與雙輪兩種。

表1 沖擊壓路機(jī)（三邊型）

1.2 技術(shù)原理分析

與傳統(tǒng)壓實(shí)方法相同，沖擊碾壓技術(shù)也以垂直震動(dòng)的方式來(lái)達(dá)到夯實(shí)路基的目的。沖擊壓實(shí)機(jī)在行進(jìn)過(guò)程中，在重力勢(shì)能、動(dòng)能及有用功等動(dòng)力作用下能使沖擊輪碾壓下方的圖顆粒擠密，土顆?？障吨性械目諝夂退慌懦?，密度加大進(jìn)而變得更加密實(shí)。此外，沖擊輪作用下土粒內(nèi)摩阻力增大，原有黏聚力提高，透水性降低，也有利于增強(qiáng)土體強(qiáng)度及水穩(wěn)性，具體原理如下所示：

圖2 沖擊碾壓技術(shù)原理

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

首先，沖擊碾壓技術(shù)低頻高振幅，這是其與傳統(tǒng)碾壓截然相反的技術(shù)特點(diǎn)。通常，沖擊壓路機(jī)頻率為2擊/s，落距在15cm左右，而沖擊能量和荷載最高則可達(dá)到30KJ、3500kN。其次，沖擊能量大且作用效果深。例如25KJ雙輪沖擊壓路機(jī)：輪重12t，在行駛速度在12km/h時(shí)，其對(duì)地面的沖擊力最高可到2500kN，相當(dāng)于1543kPa。最后，夯實(shí)路基效果好且工期短。通常，經(jīng)壓實(shí)碾壓技術(shù)作用的路基其壓實(shí)度可高達(dá) 95%，且強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好，能夠有效降低路基沉降、變形幾率，保證基體整體均勻性。

2 沖擊碾壓技術(shù)工藝流程

道路路基建設(shè)中，為實(shí)現(xiàn)效果最優(yōu)化，應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)時(shí)應(yīng)注意合理選用設(shè)備，靈活設(shè)計(jì)施工流程，細(xì)化施工環(huán)節(jié)并作細(xì)致準(zhǔn)備。一般來(lái)說(shuō)，沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用流程如下：①場(chǎng)地檢測(cè)→②測(cè)量→③放樣→④填土→⑤穩(wěn)壓、整平→⑥埋設(shè)檢測(cè)點(diǎn)→⑦沖擊碾壓→⑧質(zhì)量檢測(cè)?，F(xiàn)針對(duì)沖擊碾壓技術(shù)工藝流程中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（1）填土的穩(wěn)壓與整平環(huán)節(jié)。填土并穩(wěn)壓、整平屬路基施工實(shí)質(zhì)性階段，在檢測(cè)、放樣工作完成后，通常以已經(jīng)鋪設(shè)的方格網(wǎng)為參照進(jìn)行填土工作。填筑時(shí)，實(shí)際填筑寬度應(yīng)多于設(shè)計(jì)寬度，以避免壓實(shí)過(guò)程中，沖擊力造成路基邊側(cè)填土移動(dòng)，影響壓實(shí)效果，通常兩側(cè)預(yù)留寬度≥1m。填土完成后，在進(jìn)行穩(wěn)壓與整平前，需對(duì)填土進(jìn)行含水率檢測(cè)，具體方法是取填土距表層 20cm位置處的土壤進(jìn)行檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)單位內(nèi)含水率≥8%視為達(dá)標(biāo)，可進(jìn)行沖壓。如含水量未達(dá)標(biāo)，則需進(jìn)行相應(yīng)處理，避免影響路基壓實(shí)效果。

（2）沖擊碾壓環(huán)節(jié)。沖擊碾壓路基時(shí)，其作用效果不僅同沖壓順序、方法密切相關(guān)，同時(shí)也會(huì)受到?jīng)_壓遍數(shù)與速度的影響。第一，沖壓順序方面，可借助錯(cuò)輪回轉(zhuǎn)法以路基中線為軸進(jìn)行碾壓，此法的可行性在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)得到證實(shí)；第二，沖壓速度方面需盡量將速度控制在11km/h左右，上下浮動(dòng)不得超過(guò)1km/h。同時(shí)，行進(jìn)過(guò)程中需保持安全距離，以沖擊壓路機(jī)與路肩邊緣間的距離為1m為宜。第三，沖壓遍數(shù)選擇方面，通常依據(jù)填土厚度、壓實(shí)度及施工標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，靈活性較強(qiáng)。通常壓路遍數(shù)為15～25遍，有時(shí)依工程實(shí)際適當(dāng)增減，沖壓遍數(shù)以滿足質(zhì)量要求為宜。此外，為確保路基邊緣部位壓實(shí)效果，通常此處壓實(shí)次數(shù)比路基中心處位置要多。第四，沖壓方法方面，來(lái)回錯(cuò)輪沖壓較為常用，此法要求輪跡不重疊，錯(cuò)輪間隙寬于20cm，每沖壓5遍做一次方向調(diào)整，壓實(shí)波峰、錯(cuò)峰，以保證路基平穩(wěn)、均勻。對(duì)于表層填土松散的路基，沖壓后可以振動(dòng)壓實(shí)方式補(bǔ)壓，直至壓實(shí)操作達(dá)標(biāo)為止。

3 沖擊碾壓技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 工程概況

某城區(qū)改建公路，該改建工程計(jì)劃2014年3月開(kāi)工，2014年10月竣工。道路全長(zhǎng)12.8km，施工工期較緊。道路填筑路基均高約2m，鑒于施工時(shí)間緊張，以自然方式沉降路基規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，故為提高路基密度，增強(qiáng)其承載力，確保其使用壽命，工程決定以沖擊碾壓技術(shù)補(bǔ)壓填筑路基，從而提高路床均勻性，避免工后沉降，保證施工質(zhì)量。

3.2 沖擊碾壓試驗(yàn)路段施工

為檢驗(yàn)以沖擊碾壓技術(shù)夯實(shí)路基的作用效果，施工前該工程從改建公路中，取100m無(wú)涵洞路段進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。試驗(yàn)所用沖擊壓路機(jī)為雙輪三邊型，型號(hào)25KJ。主要實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容如下：

①清理試驗(yàn)段路基，清除場(chǎng)地內(nèi)雜物；②以轉(zhuǎn)面沖碾方式施工；

③沖碾堅(jiān)持“先兩邊，后中間”原則；

④試驗(yàn)場(chǎng)地共沖碾20遍，碾壓15遍后行一次檢驗(yàn)測(cè)量，后繼續(xù)5次碾壓。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，針對(duì)輪跡較深處，可先做平整處理，然后再行沖壓。如路基表面揚(yáng)塵，則可適當(dāng)灑水，但需注意保證填土含水率不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)上線。此外，沖壓之后，部分路床頂面可能相對(duì)松散或平整度不高，攤鋪路基層前可先鏟除或平整松土，再以常規(guī)壓路機(jī)壓實(shí)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)段公路碾壓施工完成后，該工程技術(shù)人員以《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，對(duì)試驗(yàn)路段的路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，并測(cè)量其彎沉情況。從填土頂面標(biāo)高方面來(lái)看，經(jīng)15遍碾壓，其高度平均降低5cm，20遍碾壓之后，其降低高度只在15遍碾壓基礎(chǔ)上多處0.5cm；壓實(shí)度方面，15遍碾壓后試驗(yàn)段路基壓實(shí)度提高約0.8個(gè)點(diǎn)，20遍碾壓后壓實(shí)度變化不大，故工程綜合考慮決定選擇15遍碾壓次數(shù)。

此外，沖擊碾壓前，試驗(yàn)段路基彎沉實(shí)測(cè)值約為350（0.01mm），碾壓后這一數(shù)值降至約115（0.01mm），補(bǔ)強(qiáng)效果明顯，符合施工標(biāo)準(zhǔn)，表明以沖擊碾壓技術(shù)在該工程常規(guī)路段路基夯實(shí)施工中具有可行性。隨后，該工程在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上以沖擊碾壓技術(shù)施工路基，完成了該公路的改建工作。直至現(xiàn)在，該改建公路運(yùn)營(yíng)狀況依舊良好，說(shuō)明了沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.4 小結(jié)

綜上所述，沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用具有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與常規(guī)壓實(shí)技術(shù)相比，其靜壓大、壓實(shí)能力強(qiáng)且碾壓過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)鋸齒形實(shí)度曲線，壓實(shí)質(zhì)量好。此外，沖擊壓路機(jī)行進(jìn)速度也高于傳統(tǒng)壓實(shí)機(jī)，能大大提高工作效率，它的出現(xiàn)是科技進(jìn)步發(fā)展的必然，值得擴(kuò)寬應(yīng)用領(lǐng)域，加大推廣使用。

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1007-6344（2015）09-0329-01