沖擊碾壓在公路工程中的應(yīng)用

徐如波

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201210）

沖擊碾壓在公路工程中的應(yīng)用

徐如波

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201210）

S31省道諸暨王家湖至五泄段改建工程，路基填料為宕渣（土石混合料），填方量約為250萬(wàn)m3，挖方量約為196萬(wàn)m3。受諸暨陰雨天氣影響，路基土石方工程整體施工進(jìn)度滯后，工前沉降無(wú)法滿足路面基層施工要求。為了保證路基施工質(zhì)量，避免造成高填方路段滑坡、塌方、路面沉降裂縫等病害，對(duì)已施工至路床頂段落，采用YP35沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行沖擊壓實(shí)，加速工前沉降，減少工后不均勻沉降。

路基工程；沖擊壓實(shí)；工前沉降

1 工程概況

諸暨S31省道王家湖至五泄段改建工程為城市三環(huán)線東南段，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合城市道路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h。其中K0+000-K15+ 100段路基寬度為46.5 m；K15+100-K15+870段路基寬度為22.75 m；K15+870-K17+279.709段路基寬度為16 m；K17+279.709-K26+358.788段路基寬度為24.5 m?？紤]到路基土石方平衡，道路沿線范圍內(nèi)張莊山體、馬嶺下山體、樓成山體及隧道出口四座山體，爆破出的土石混合料就近調(diào)配作為路基填料。

2 采用沖擊壓實(shí)必要性分析

該工程作為諸暨市的重點(diǎn)工程，按照一級(jí)公路結(jié)合城市快速路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，采用BT模式進(jìn)行承建，回購(gòu)期為3 a。其次是開(kāi)山爆破出土石料，粒徑普遍偏大，尤其是馬嶺下山體近50萬(wàn)m3，石料強(qiáng)度偏高，采用破碎機(jī)械無(wú)法破碎至設(shè)計(jì)要求的粒徑范圍。宕渣作為路基土方石填料，大小塊混雜，石質(zhì)各不相同，碾壓成型后，最易造成壓實(shí)度不均勻，對(duì)路基整體壓實(shí)度影響較大。再次，施工期間受異常陰雨天氣影響，造成路基土石方分部分項(xiàng)工程滯后，無(wú)法采用延長(zhǎng)施工工期方案，來(lái)保證路基的自然沉降?；谝陨先齻€(gè)主要原因，為了保證路基施工質(zhì)量，進(jìn)而確保項(xiàng)目交工后3 a順利回購(gòu)，經(jīng)項(xiàng)目部決策層決定，采用沖擊式壓路機(jī)對(duì)已施工路床頂?shù)亩温溥M(jìn)行沖擊壓實(shí)，加速路基工前沉降，減少路基不均勻沉降。

3 路床頂標(biāo)高拋高分析

路基沉降主要分為兩方面，一是地基沉降，二是填筑層壓縮沉降。路基在初始填筑過(guò)程中，原地面地基或經(jīng)過(guò)軟基處理的地基具有一定的承載力，能承受一定填土高度的壓力，地基所承受的壓力在容許承載力范圍內(nèi)。路基高度的填筑，至一定高度時(shí)，即填土產(chǎn)生的壓力等于地基承載力，地基受力處于極限狀態(tài)。當(dāng)路基高度繼續(xù)增加時(shí)，地基所承受的壓力超過(guò)地基的承載力，原地基結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在填筑層土壓力的作用下重新排列成新的結(jié)構(gòu)，地基的承載力得到增強(qiáng)。為盡量減少路基填筑層壓縮沉降，在路基施工時(shí)，應(yīng)分層回填碾壓，并嚴(yán)格控制分層回填厚度（松鋪厚度），控制在30 cm范圍內(nèi)。隨著路基填筑完成，地基所受填土產(chǎn)生的壓力暫時(shí)處于穩(wěn)定，但是由于受多種因素影響（后期施工、行車(chē)、自然因素等），路基還不能立刻穩(wěn)定下來(lái)，一般需要八個(gè)月至一年時(shí)間。采用沖擊壓實(shí)，勢(shì)必造成路床沉降，根據(jù)施工原始記錄，原地面為農(nóng)田、魚(yú)塘、溝塘及礦洞、高填方等處，初步建議路床頂標(biāo)高拋高10 cm，其余路段暫按8 cm拋高值進(jìn)行拋高。

4 沖擊壓路機(jī)工作原理及特點(diǎn)

沖擊式壓路機(jī)的主要工作裝置是“三花瓣式”非圓柱形滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)，在牽引力作用下滾動(dòng)，滾動(dòng)過(guò)程中距輪軸中心最遠(yuǎn)點(diǎn)著地時(shí)儲(chǔ)備的勢(shì)能和瞬時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為距輪心最近處著地的動(dòng)能沖擊地面，再加上蓄能器液壓能瞬時(shí)釋放，同時(shí)作用于地面達(dá)到壓實(shí)沖擊路基的效果。強(qiáng)大的沖擊能量作用于地面的同時(shí)，地面的反作用力又傳向輪軸、機(jī)架和牽引車(chē)輛。設(shè)置多級(jí)緩沖結(jié)構(gòu)成為必要：牽引軸處采用緩沖彈簧，搖臂限位處采用緩沖橡膠塊，搖臂的另一端采用緩沖油缸和貯能器，沖擊輪與拖架之間采用橡膠套，沖擊輪與輪轂間采用減震器等。諸多緩沖設(shè)置，大大減小了沖擊力對(duì)機(jī)架本身和牽引車(chē)的沖擊。

工作特點(diǎn)：（1）每小時(shí)壓實(shí)的基礎(chǔ)可高達(dá)20000m2；（2）平均工作速度為 10～15 km/h；（3）每次填方厚度為800～1 200 mm；（4）壓實(shí)影響深度可高達(dá)6 m (振動(dòng)壓路機(jī)的最佳壓實(shí)厚度200～500 mm)。

其施工現(xiàn)場(chǎng)及沖擊壓實(shí)設(shè)備見(jiàn)圖1、圖2所示。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)景

圖2 沖擊壓實(shí)設(shè)備實(shí)景

5 沖擊壓實(shí)方式及遍數(shù)確定

沖擊壓實(shí)根據(jù)開(kāi)行方式，由驅(qū)動(dòng)設(shè)備拉著“三花瓣式”非圓柱體滾動(dòng)向前，壓實(shí)方式只能采用圈轉(zhuǎn)套壓法，要求開(kāi)行的工作面較大，該項(xiàng)目的路基寬度為46.5 m，現(xiàn)場(chǎng)碾壓操作200 m長(zhǎng)度作為一個(gè)施工段。圈轉(zhuǎn)套壓法相比較進(jìn)退錯(cuò)距法生產(chǎn)效率較高，但碾壓中轉(zhuǎn)彎套壓交接處重壓過(guò)多，易超壓。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑小時(shí)，容易引起土層扭曲，產(chǎn)生剪力破環(huán)，在轉(zhuǎn)彎的四角容易漏壓。對(duì)此，施工單位項(xiàng)目部特指派一名施工員督促?zèng)_擊碾壓質(zhì)量，確保轉(zhuǎn)彎的四角不留死角、不漏壓。

選取150 m土方填筑路段作為試驗(yàn)路段，采用YP35沖擊式壓路機(jī)對(duì)路基頂進(jìn)行沖擊碾壓，壓實(shí)遍數(shù)分別為10遍、20遍、30遍、40遍，試驗(yàn)檢測(cè)人員及時(shí)對(duì)路基頂面30～50 cm處的壓實(shí)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，平均壓實(shí)度分別為96.3、97.8、98.2、98.3。項(xiàng)目部從經(jīng)濟(jì)角度、進(jìn)度角度綜合考慮，最終確定沖擊碾壓10遍作為標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別路段適當(dāng)增加3～4遍。沖擊壓實(shí)機(jī)通過(guò)低頻率、大振幅、高能量沖擊土體，在路基下形成一個(gè) 2 m左右厚的連續(xù)穩(wěn)定的加強(qiáng)層，對(duì)提高諸暨城市三環(huán)線使用壽命極為重要。而表面則憑借所獲得的沉降量直觀地檢測(cè)路基的壓實(shí)質(zhì)量，并在這種檢測(cè)中使其得到補(bǔ)強(qiáng)，被筑路行業(yè)稱之為“檢測(cè)性增強(qiáng)補(bǔ)壓“這種大面積的 100%的檢測(cè)是其它任何檢測(cè)手段無(wú)法涉及的。對(duì)于宕渣這種填料的路基，無(wú)法采用傳統(tǒng)的灌砂、灌水檢測(cè)壓實(shí)度，沖擊碾壓能直觀地檢驗(yàn)路基的施工質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目從2015年3月11日租賃一臺(tái)沖擊壓路機(jī)進(jìn)場(chǎng)，指派專人負(fù)責(zé)，要求沖擊壓路機(jī)駕駛員每天至少工作9 h，對(duì)公路沿線全部施工段落進(jìn)行沖擊碾壓10遍以上，于8月中旬退場(chǎng)。因工期較緊，及時(shí)組織水穩(wěn)碎石基層施工，對(duì)養(yǎng)護(hù)到位水穩(wěn)層頂面進(jìn)行裂縫排查，未發(fā)現(xiàn)因路基沉降產(chǎn)生大面積縱縫、橫縫。由此驗(yàn)證，路基經(jīng)過(guò)沖擊碾壓，效果很明顯，為上海浦東路橋建設(shè)公司進(jìn)入浙江市場(chǎng)贏得了口碑。

成昆鐵路擴(kuò)能改造工程成都至峨眉段建設(shè)進(jìn)入到攻堅(jiān)階段

目前，成昆鐵路擴(kuò)能改造工程成都至峨眉段建設(shè)進(jìn)入到攻堅(jiān)階段，架梁、站改、路基等工程在緊張進(jìn)行施工，一些控制性工程節(jié)點(diǎn)目標(biāo)已實(shí)現(xiàn)。該工程全長(zhǎng)131 km，設(shè)計(jì)時(shí)速160 km，于2013年底開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)年底開(kāi)通投用。

U416.1

B

1009-7716（2016）05-0154-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.043

2016-03-08

徐如波（1980-），男，江蘇淮安人，工程師，從事公路工程施工技術(shù)管理工作。