重型壓路機(jī)在改擴(kuò)建工程中路基補(bǔ)強(qiáng)效果分析

黃俠新 中交第四航務(wù)工程局有限公司總承包分公司

1.研究背景

柳南高速公路是泉州至南寧高速公路（G72）的重要組成部分，經(jīng)過十幾年的運(yùn)營(yíng)，路線交通量急劇增加，部分路段已趨飽和。項(xiàng)目位于廣西中南部的桂中盆地及其邊緣，地勢(shì)除中部較高外，總體比較平緩，工程是將原高速公路四車道改擴(kuò)建為八車道，采用兩側(cè)路基拼寬處理。

原高速公路已運(yùn)營(yíng)十幾年，舊路基工后沉降基本趨于穩(wěn)定，新路基土體工后壓縮形變將嚴(yán)重影響該工程的質(zhì)量，為減少新路基工后沉降，在正常路基施工基礎(chǔ)上每填筑2m，采用25KJ自行沖擊式壓路機(jī)沖壓20遍進(jìn)行增壓補(bǔ)強(qiáng)。但該項(xiàng)目采取兩側(cè)拼寬，大部分路堤填方寬度僅為8-9m，無法滿足沖擊式壓路機(jī)掉頭轉(zhuǎn)彎半徑要求，為解決這一難題，確保工程質(zhì)量，擬采取重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓補(bǔ)強(qiáng)，通過試驗(yàn)收集相關(guān)數(shù)據(jù)分析壓實(shí)效果。

2.試驗(yàn)段基本情況

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

試驗(yàn)采用中聯(lián)重科YZ35A壓路機(jī)分別對(duì)1.0m、1.5m填筑高度路基進(jìn)行3遍、6遍、9遍碾壓補(bǔ)強(qiáng)，通過試驗(yàn)收集分析相關(guān)數(shù)據(jù)為后期路基補(bǔ)強(qiáng)施工提供切實(shí)可靠的施工參數(shù)。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

按試驗(yàn)要求分別準(zhǔn)備1.0 m、1.5m高路堤試驗(yàn)段2段，每段長(zhǎng)度約200m，試驗(yàn)段落樁號(hào)在路基填筑過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和施工技術(shù)規(guī)范要求選擇土源，并根據(jù)試驗(yàn)路確定施工工藝參數(shù)進(jìn)行施工，并經(jīng)驗(yàn)收各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范要求后方可相關(guān)補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)。

沉降量觀測(cè)點(diǎn)在補(bǔ)強(qiáng)前由測(cè)量人員進(jìn)行布設(shè)，每20m為一個(gè)斷面，按左、中、右布設(shè)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)做好各試驗(yàn)階段點(diǎn)位的高程測(cè)量和記錄。

壓實(shí)度檢測(cè)每20m為一個(gè)斷面，按左、右布設(shè)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)做好試驗(yàn)過程各個(gè)點(diǎn)位的壓實(shí)度檢測(cè)和記錄。

2.3 壓路機(jī)技術(shù)參數(shù)

重型壓路機(jī)設(shè)備選用中聯(lián)重科YZ35A 壓路機(jī)，最大激振力為790k N，振動(dòng)頻率28/32Hz，振動(dòng)輪寬2.4m，工作質(zhì)量35t，工作速度0-8km/h。

3.重型壓路機(jī)施工工藝

根據(jù)路基寬度，用石灰線標(biāo)識(shí)壓路機(jī)碾壓的輪跡走向，壓實(shí)作業(yè)按先低后高，縱向進(jìn)退進(jìn)行碾壓，碾壓時(shí)輪跡重疊寬度不小于1/2單輪寬度，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完路基全寬為一遍。碾壓作業(yè)應(yīng)做到無偏壓、無死角、碾壓均勻。

重型壓路機(jī)碾壓試驗(yàn)段路基長(zhǎng)度約為200m，寬度約為8.5m，補(bǔ)強(qiáng)前厚度分別是98.5cm、148.7cm，每層壓實(shí)厚度不大于25cm，補(bǔ)壓前實(shí)測(cè)壓實(shí)度不小于94%。重型壓路機(jī)碾壓速度為2.0km/h，最大激振力為790kN，分別碾壓3遍、6遍、9遍。

4.補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析

4.1 沉降量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析

重型壓路機(jī)分別對(duì)100 cm、150cm高路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)碾壓，每碾壓3遍就進(jìn)行一次高程的量測(cè)，將測(cè)量的高程結(jié)果經(jīng)計(jì)算后得出每3遍的沉降量，并匯總于“表2 重型壓路機(jī)碾壓100cm高路基沉降量統(tǒng)計(jì)表”和“表3 重型壓路機(jī)碾壓150cm高路基沉降量統(tǒng)計(jì)表”。

經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，100 cm 高路基碾壓3遍之后，平均沉降量為7.5mm，離差系數(shù)為0.23，平均沉降率為0.76%，最大沉降量為11mm，最大沉降率為1.12%。碾壓4至6遍之后，平均沉降量為3.1mm，離差系數(shù)為0.33，平均沉降率為0.31%，最大沉降量為5mm，最大沉降率為0.50%。碾壓7至9遍之后，平均沉降量為1.6mm，離差系數(shù)為0.53，平均沉降率為0.16%，最大沉降量為3mm，最大沉降率為0.30%。補(bǔ)壓9遍后，平均沉降量為12.2mm，離差系數(shù)為0.22，平均沉降率為1.24%，最大沉降量為18mm，最大沉降率為1.83%。

150cm高路基碾壓3遍之后，平均沉降量平均值為9.6mm，離差系數(shù)為0.19，平均沉降率為0.64%，最大沉降量為13mm，最大沉降率為0.87%。碾壓4至6遍之后，平均沉降量為3.8mm，離差系數(shù)為0.28，平均沉降率為0.26%，最大沉降量為6mm，最大沉降率為0.40%。碾壓7至9遍之后，平均沉降量為2.0mm，離差系數(shù)為0.67，平均沉降率為0.13%，最大沉降量為4mm，最大沉降率為0.20%。補(bǔ)壓9遍后，平均沉降量為15.3mm，離差系數(shù)為0.23，平均沉降率為1.03%，最大沉降量為23mm，最大沉降率為1.55%。

4.2 壓實(shí)度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)分析

重型壓路機(jī)分別對(duì)100 cm、150 cm 高路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)碾壓，100cm厚路基段每碾壓3遍檢測(cè)一次頂面第一層路基的壓實(shí)度，并匯總于“表4 重型壓路機(jī)碾壓100cm高路基壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表”。150cm厚路基段碾壓9遍后分別對(duì)頂面往下第一層、第三層、第五層路基進(jìn)行一次壓實(shí)度的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果匯總于“表5 重型壓路機(jī)碾壓150cm高路基壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表”。

經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，100 cm 高路基碾壓3 遍后，壓實(shí)度平均值為97.3%，離差系數(shù)為0.30%，較補(bǔ)壓前（94.5%）壓實(shí)度提高2.8%；碾壓6遍后，壓實(shí)度平均值為98.2%，離差系數(shù)為0.31%，較補(bǔ)壓前壓實(shí)度提高3.7%；碾壓9遍后，壓實(shí)度平均值為98.6%，離差系數(shù)為0.25%，較補(bǔ)壓前壓實(shí)度提高4.1%。

表1 重型壓路機(jī)碾壓100cm高路基沉降量統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

表2 重型壓路機(jī)碾壓150cm高路基沉降量統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

150cm高路基碾壓9遍后，頂面往下第一層壓實(shí)度平均值為98.5%，離差系數(shù)為0.25%，較補(bǔ)壓前（94.3%）壓實(shí)度提高4.2%；頂面往下第三層壓實(shí)度平均值為97.5%，離差系數(shù)為0.33%，較補(bǔ)壓前（94.4%）壓實(shí)度提高3.1%；頂面往下第五層壓實(shí)度平均值為95.8%，離差系數(shù)為0.27%，較補(bǔ)壓前（94.5%）壓實(shí)度提高1.3%。

4.3 總結(jié)分析

綜上數(shù)據(jù)分析，YZ35 A 重型壓路機(jī)對(duì)100cm高路基進(jìn)行3遍、6遍、9遍碾壓補(bǔ)強(qiáng)后，沉降量分別為7.5mm、3.1mm、1.6mm；沉降率分別為0.76%、0.31%、0.16%；頂層壓實(shí)度分別提高2.8%、0.9%、0.4%。補(bǔ)壓3遍后測(cè)點(diǎn)平均沉降量、沉降率和壓實(shí)度提高值最大；補(bǔ)強(qiáng)6-9遍后，各測(cè)點(diǎn)平均沉降量、沉降率和壓實(shí)度提高值已明顯減小，路基已基本達(dá)到穩(wěn)定密實(shí)狀態(tài)。

YZ35A 重型壓路機(jī)對(duì)150 cm高路基進(jìn)行3遍、6遍、9遍碾壓補(bǔ)強(qiáng)后，沉降量分別為9.6mm、3.6mm、2.0mm；沉降率為0.64%、0.26%、0.13%，較100 cm 高路基下降了0.12%、0.05%和0.03%，整體壓實(shí)沉降率下降了0.21%（100cm沉降率為1.24%、150 cm 沉降率為1.03%）。與此同時(shí)頂面往下第一層、第三層、第五層壓實(shí)度提高值分別為4.2%、3.1%、1.3%，第五層壓實(shí)度提高值明顯下降。因此，YZ35A重型壓路補(bǔ)強(qiáng)路基填筑高度在100cm效果較為理想。

表3 重型壓路機(jī)碾壓100cm高路基壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表

表4 重型壓路機(jī)碾壓150cm高路基壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表（單位：%）

5.結(jié)論

（1）對(duì)于高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目可采取重型壓路機(jī)對(duì)路堤進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)路堤厚度應(yīng)在該設(shè)備的有效影響深度范圍內(nèi)，通過補(bǔ)強(qiáng)處理可以有效控制新舊路基的差異沉降，降低公路早期破損。

（2）采用YZ35A 重型壓路機(jī)對(duì)100cm高路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，壓實(shí)度可提高2%至4%，平均沉降量達(dá)到12.2mm，可以有效減少路基的工后沉降，避免不均勻沉降對(duì)路基質(zhì)量的影響，提高路基的穩(wěn)定性。

（3）補(bǔ)強(qiáng)過程中，重型壓路機(jī)的行駛速度建議控制在1.8km/h至2.2km/h。

（4）本次試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)按每3遍測(cè)一次，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，6至9遍后的沉降量及壓實(shí)度變化已不明顯，應(yīng)在5遍后考慮每碾壓一遍進(jìn)行一次試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)收集，以便確定最佳碾壓遍數(shù)。

（5）要高度重視碾壓補(bǔ)強(qiáng)的死角。對(duì)于新舊路基拼接處、臺(tái)背等部位是路基質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，且路基補(bǔ)強(qiáng)后，加大相關(guān)部位與主體路基壓實(shí)的反差。因此，在施工過程中必須高度重視新舊路基拼接處、臺(tái)背等部位的壓實(shí)質(zhì)量，避免出現(xiàn)不均勻沉降導(dǎo)致的質(zhì)量問題。