路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用分析

馬 德 兆

(山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037005)

路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用分析

馬 德 兆

(山西遠(yuǎn)方路橋集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037005)

介紹了沖擊碾壓技術(shù)的特征，分析了沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用范圍及施工工藝，并結(jié)合實(shí)際案例與數(shù)據(jù)，探討了沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用方法，以期為類似工程施工提供借鑒。

路基，沖擊碾壓技術(shù)，施工工藝，壓實(shí)度

0 引言

在目前的路基施工過程中，如果遭到傾斜地形、填充物料結(jié)構(gòu)、土壤狀況等不利因素影響，路基就容易產(chǎn)生沉陷變形等問題，在很大程度上會降低路基的服務(wù)功效與道路使用期限。若能結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際情況，合理運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)，能夠有效控制路基的沉陷變形，提升路基的硬度和均衡性，并能對特殊路基進(jìn)行鞏固，具有良好的發(fā)展前景。

1 沖擊碾壓技術(shù)的特征

1.1 低頻率高振幅

傳統(tǒng)壓路機(jī)是高頻率低振幅，而沖擊型壓路機(jī)則是低頻率高振幅(每秒沖擊約2次，下落距離為10 cm～20 cm)，其沖擊力量可高達(dá)15 kJ～30 kJ，沖擊負(fù)載達(dá)到2 500 kN～3 500 kN。碾壓輪以每秒約2次的頻率擊打路基，制造出低頻率高振幅的沖擊力量，并使之朝地底深處傳播，因而具有地震波的相關(guān)特征。這種壓路機(jī)把沖擊負(fù)壓能量、碾壓輪活動慣性能量和碾壓輪平直活動產(chǎn)生的能量相互結(jié)合起來，對路面造成動能和勢能的共同擊打作用，從而獲得強(qiáng)夯和震擊的雙重力量效果。

1.2 沖擊力量大，波及深度高

例如一架30 kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)，其雙輪凈重13 t，最佳行動速度是13 km/h，對路面造成的范圍沖擊力是200 kN～2 500 kN，相當(dāng)于1 123 kPa～1 642 kPa，生成極強(qiáng)的沖擊波，對地底深處而言具有地震波的類似傳播特征。我國相關(guān)部門曾做過實(shí)驗(yàn)，對石礫路基用30 N三邊形雙輪沖擊碾壓機(jī)以13 km/h的速度反復(fù)碾壓20遍以后，其實(shí)際測量深度0.8 m，1.5 m，2 m，2.5 m的平均直立土壤壓力分別達(dá)到了1 377 kPa，308 kPa，274 kPa，139 kPa。其造成的沖擊能量達(dá)到了超重型擊實(shí)功能的標(biāo)準(zhǔn)，能夠讓地底深處土壤的緊實(shí)度逐漸積累、提高，從而達(dá)到超重型標(biāo)準(zhǔn)92%以上。

1.3 沖擊碾壓路基效果佳，速度快

不同種類的路基受到一定沖擊碾壓后，在各種深度情況下，其緊實(shí)度都會有不同層次的增加。經(jīng)過碾壓后，路基緊實(shí)度能夠達(dá)到97%以上。土壤工程實(shí)驗(yàn)證明，在受到影響的深度下，其濕潤下陷性樣品的檢測率大大減少，而飽和前后的縮小性指標(biāo)又明顯降低，使路基整體硬度得到提升。依據(jù)土壤工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大多數(shù)被碾壓路段路基的反彈力量加大，彎曲沉陷值得到改良，緩解了路基施工后沉陷變形的問題。通過對碾壓前后縮小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變的觀察可以看出，在受到波及的深度范圍中，其縮小力量越大，壓縮性能就越低。此外，碾壓過程中沉陷度會隨著壓力的增加而上升，沖擊碾壓后孔縫體積和最高密度運(yùn)算的孔縫體積差異顯著縮小，路基施工后沉陷變形問題得到較好的解決。

2 沖擊碾壓技術(shù)的施工工藝

2.1 沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用范圍

在運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行路基施工時，要注意路基的埋填深度、建造材料、施工作業(yè)等因素。如果路基深度超過1.5 m，就可以采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行作業(yè)。如果路基深度在1.5 m以下，就要采用常規(guī)碾壓技術(shù)。在運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行路基施工時，要注意埋填材料的選用，通常情況下應(yīng)選擇砂性土，其塑性指數(shù)要達(dá)到12以上，且含水量應(yīng)為2%。路基施工作業(yè)面的長度應(yīng)大于100 m，且最好是在300 m～500 m之間。

2.2 沖擊碾壓技術(shù)施工工藝

在運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)時，要關(guān)注運(yùn)作流程、施工器材和其他各類施工細(xì)節(jié)，以保證施工效果最優(yōu)化。沖擊壓路機(jī)和普通壓路機(jī)相比，其壓實(shí)工藝有所不同，沖擊型壓路機(jī)通常不會采用壓半輪或者部分重復(fù)碾壓的方式，而是根據(jù)沖擊力朝土壤深處擴(kuò)散分布的現(xiàn)象，利用新的碾壓方法和工藝進(jìn)行作業(yè)，具體運(yùn)作情況可見圖1。

2.3 碾壓行走路線

沖擊碾壓是按照“先兩邊，后中間”的順序開展，其軌跡相接而不重合，覆蓋整個路基表層，稱為一遍沖碾。碾壓時，可以采取橫向排壓法，利用YCT 25沖擊壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，該壓路機(jī)兩輪寬度為90 cm，內(nèi)側(cè)邊距為1.17 m，運(yùn)作兩次為完成一次沖擊，形成寬度為4 m的碾壓帶。其中，第二次的單輪從第一次的兩輪內(nèi)側(cè)距中間穿過，形成沖碾間隙，兩邊寬度為13 cm。二遍沖碾時，一次碾壓向內(nèi)側(cè)移動20 cm再進(jìn)行沖碾，把第一遍的所有間隙都碾壓成形。

從圖2可看出，每遍縱向交錯以1/6的輪間距實(shí)施碾壓，并于碾壓6遍之后回到第一遍的位置，再展開第二次的6遍碾壓。碾壓時從路基一側(cè)朝另一側(cè)推行，直至完成所有碾壓次數(shù)。在對路基實(shí)行沖擊碾壓時，如果軌跡太深，會影響到壓路機(jī)的前行速度，這時可以利用推土機(jī)將路面打理平整，再繼續(xù)沖碾。如果沖擊碾壓時路面揚(yáng)起大量灰塵，可以用灑水車適當(dāng)灑水。

3 沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用

3.1 工程概況

例如在某公路路基施工時，填方最大高度是180 cm，為保證工程質(zhì)量，實(shí)際填方高度要達(dá)到120 cm，對路基實(shí)施沖擊碾壓的遍數(shù)需要大于20遍。在施工準(zhǔn)備過程中，要預(yù)備好灑水車、壓路機(jī)、推土機(jī)、牽引車、壓實(shí)度檢測工具等等。然后利用沖擊碾壓技術(shù)實(shí)施路基施工。一旦埋填高度超過了沖擊高度，就要運(yùn)用推土機(jī)把地面推平。此外，還要對路基表面實(shí)行壓實(shí)度檢測。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析可以看出，路基埋填材料要選用低液限粘土，保證其含水量在8.0%左右，最大干密度是2.2，路段上每隔20 m要設(shè)置3個監(jiān)測點(diǎn)，分別位于路基中線右側(cè)線1 m和左側(cè)線1 m的方位，再運(yùn)用灌砂法對每一點(diǎn)的路基壓實(shí)度實(shí)行精確檢測，記載下相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2 施工步驟

在施工前，要做好路基檢測和放樣工作。在埋填前要在路基上方設(shè)置方格網(wǎng)，為埋填預(yù)留適當(dāng)?shù)膶挾?。在路基推平時，還要對路基表層以下20 cm左右的土壤實(shí)施含水量檢測，只有含水量達(dá)到8%，才能夠繼續(xù)下一個步驟。沖擊壓路機(jī)輪寬為0.9 m，輪子之間的距離為1.17 cm，每一遍碾壓的都是前一遍碾壓的兩輪之間的位置。從理論上講，兩邊間隙為13 cm，則壓路機(jī)在第二遍碾壓時要把兩個輪子朝內(nèi)移動20 cm，第三遍碾壓時再恢復(fù)到第一遍的狀態(tài)。反復(fù)碾壓20遍～40遍后，才能夠使路基表面形成均勻的加固層，其厚度在100 cm～150 cm之間。

對于本次工程而言，要對壓實(shí)度的測量點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)施恢復(fù)工作，精確測量出每點(diǎn)的高度，并做好相關(guān)記錄。通常來講，如果路基上半部分的厚度超過了30 cm，則在沖擊碾壓完成之后，路基土壤會變成塊狀，甚至完全散開。這時候，為了更精確地測出路基的壓實(shí)程度，就需要把30 cm厚的土層挖掉，然后再次展開檢測。在對該工程路基進(jìn)行沖擊碾壓時，需要碾壓至少20遍以上，并分別再碾壓5次、10次、15次、20次進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 沖擊碾壓施工中的數(shù)據(jù)分析

從表1中的數(shù)據(jù)分析可以看出，該公路路基接受沖擊碾壓技術(shù)施工以后，其路基壓實(shí)度經(jīng)檢測基本達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外，每當(dāng)澆筑厚度超過150 cm時，就必須對路基表面實(shí)施20遍沖擊碾壓，這樣才能夠有效提升路基壓實(shí)程度，確保施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

從目前看來，沖擊碾壓技術(shù)已經(jīng)取得了新的發(fā)展，利用沖擊型壓路機(jī)實(shí)行路基沖擊碾壓的方式，也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。沖擊型壓路機(jī)采用直立沖擊震動法將巖土壓實(shí)，也能夠擠壓目標(biāo)材料，增加其水平緊實(shí)程度。和以往的滾動震動碾壓技術(shù)比起來，該技術(shù)具有壓力更為集中、沖擊力量大、碾壓深度較高、碾壓效果優(yōu)良等特征，能使施工效率大大提高。

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[3] 姜永梅,劉 富.沖擊碾壓技術(shù)在公路路基施工中的應(yīng)用[J].江西建材,2015(1):206.

[4] 李 軍.關(guān)于路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2015(11):255.

Abstract: The paper introduces the features of the impact-roller compaction technique, analyzes its construction craft, and explores the application method and application scopes of the technique in roadbed construction by combining with the cases and data, so as to provide some reference for similar projects.

Key words: roadbed, impact-roller compaction technique, construction craft, compaction

On application of impact-roller compaction technique of roadbed construction

Ma Dezhao

(ShanxiYuanfangRoadandBridgeGroupCo.,Ltd,Datong037005,China)

2016-03-15

馬德兆(1978- )，男，工程師

1009-6825(2016)15-0148-02

U416.1

A