土石填筑路基壓實機械設備配置及施工工藝

李金成

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

高填方路基對于穩(wěn)定性的要求較高，現(xiàn)階段土石混填施工技術在此類工程中得到廣泛應用，填筑料的特點在于表觀粒徑較大，有助于提高路基壓實度和穩(wěn)定性。但達到上述效果的關鍵在于做好機械設備配置工作，需要依據(jù)特定的工藝流程完成施工作業(yè)，充分發(fā)揮出土石混合填筑的應用優(yōu)勢。

1 土石填筑路基壓實施工及機械配置

1.1 施工工藝分析

施工工藝流程包含：場地整平→測量放樣→運料及堆料→攤鋪作業(yè)→清理超粒徑填料→找平→碾壓→質量檢驗。按上述流程有序完成各層的施工作業(yè)。

某山區(qū)高速公路項目中，路基部分采取的是土石混合填筑的方式。路基施工所用填筑土石料源自沿線隧道鉆爆施工產(chǎn)生的各類棄土和棄料，其不足之處在于碎石粒徑不合理，材料間的粒徑缺乏均勻性。路基施工易受到大粒徑碎石的影響，此部分難以達到壓實標準，且路基所在處分布大量軟土層，綜合施工條件欠佳，必須采取高標準施工工藝?？紤]到路基的質量要求，選擇的是壓實組合形式，確保碎石可發(fā)揮出嵌鎖作用，最大限度降低孔隙比，從而提高土石混填路基的壓實度。

壓實作業(yè)對工藝要求高，壓實次數(shù)和振動頻率是基礎控制指標，需將其維持在合理范圍內，但在確保壓實效果的同時還要減少工程施工成本，提高經(jīng)濟效益。以現(xiàn)場勘察結果為參考確定適用于組合壓實作業(yè)的碾壓工藝方法：壓實層厚度設為400 mm，所用設備包含20 t 自行式振動壓路機和20 t 自行式靜壓路機，涉及到靜壓實→低頻振動壓實→高頻振動壓實→靜壓實四個環(huán)節(jié)，壓實對應的路基層沉降值見表1。

表1 壓實對應的路基層沉降值

根據(jù)表1 得知，在壓實作業(yè)持續(xù)推進之下，碾層所產(chǎn)生的沉降率變化值總體表現(xiàn)出持續(xù)減小的趨勢，且逐步趨于穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場檢測結果得知，孔隙率為22.8%，滿足設計規(guī)范中提出的“＜24%”的要求，且全程未發(fā)生安全事故，表明所提出的壓實施工流程具有可行性，值得被應用于高填方土石路基施工中。

1.2 各碾壓環(huán)節(jié)的施工機械配置

土石填筑路基施工中，應注重對壓實組合方式的優(yōu)化，以滿足壓實度要求為基本前提，盡可能降低壓實設備施工功耗，創(chuàng)造更可觀的施工效率。從高速公路的實際情況來看，具有較明顯的重載交通特點，路基施工所用填筑材料均為沿線隧道施工中產(chǎn)生的碎石，絕大部分碎石的質量欠佳，以非級配碎石居多，各部分碎石的粒徑存在顯著差異，為確保路基結構厚度達到40 mm，需選擇合適的機械設備，為壓實作業(yè)提供支持。

壓實過程中關鍵是高頻激振壓實處理環(huán)節(jié)，為順利完成此項工作，要求壓實機械設備噸位至少達20 t，而滿足經(jīng)濟效益要求，最多配備3 臺?？紤]到部分區(qū)域施工空間較狹窄的特點，可在原基礎上減少高頻激振壓實次數(shù)，并輔以靜壓方式。項目中基層厚度較大，經(jīng)過施工后易產(chǎn)生較明顯的碎石嵌鎖作用，壓實機械設備的運行速度應得到合理的控制，全程穩(wěn)定在3.5～4 km/h 較為合適，高頻激振壓實作用值維持在320～350 kN。設備的選型情況見表2。

2 土石填筑路基壓實機械施工協(xié)調配合

2.1 壓實機械配置方法

碾壓機械設備的組成較為復雜，其中以振動碾壓最為關鍵，配置此裝置時需注重如下2 點：①在設計振動次數(shù)的條件下，振動碾壓經(jīng)施工后所得到的壓實度可達到設計標準；②注重對施工效率的分析，此處考慮的是單位時間內的施工體積Q 值，可通過公式（1）計算：

表2 主要機械設備配備

式中 β——施工效率影響因素

H——路基層厚度值，mm

L——振動碾壓寬度值，mm

V——振動碾壓速率，mm/s

n——壓實施工次數(shù)

需注意的是，式（1）建立在理想連續(xù)施工的條件下，即尚未考慮其他因素對施工作業(yè)的影響，是理論計算值，相比于實際值而言略微偏小?？紤]到本次路基厚度為400 mm 的要求，經(jīng)計算后確定Q 值為241.3 m3/h。此外，壓實設備選型對于路基施工質量也具有較明顯的影響，由于工程壓實路基層厚度較大，且使用的是碎石絕大部分都為非級配碎石，組成中又以大粒徑碎石居多，在此條件下局部基層的松鋪厚度將超過400 mm，因此在壓實機械設備的選型過程中要注重大振幅高激振頻率的要求，振動幅度以1 mm 為宜。

2.2 機械設備相互協(xié)調

預處理是順利展開土石混填路基壓實作業(yè)的前提，取土場碎石的處理選用挖掘機，以碎石粒徑為依據(jù)，將初篩粉后的材料分類堆放，以便正式施工時可快速取料。填筑施工選擇的是裝載機和載重車相結合的方式，混合各類粒徑的碎石，使其具有均勻性后再用于填筑；攤鋪要具有持續(xù)性，加強對路基層厚度的控制，結束攤鋪作業(yè)后再安排專員檢測，破碎大粒徑碎石。結束攤鋪后，檢驗表層平整度，若滿足要求即可進入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。壓實作業(yè)必須得到合適規(guī)格設備的支持，控制好設備輪跡重疊量，此部分需達到輪寬的1/3；壓實分為多個環(huán)節(jié)，彼此間要形成緊密配合的關系，做到無縫銜接；壓實過程中合理調整行進速度，不可出現(xiàn)碾壓過快或是突然提速的現(xiàn)象。

3 壓實機械碾壓的注意事項

（1）振動壓路機運行過程中加強對運行參數(shù)的控制，包含行進速度、振動頻率及幅度，全程維持低擋行駛狀態(tài)，若某項指標未得到合理控制，均會對碾壓效果造成不良影響。根據(jù)試驗中總結的方法合理碾壓，至少完成8 遍碾壓作業(yè)，不可出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象。對于振動壓路機無法觸及到的邊角區(qū)域，則由專員分層夯實，各層的厚度控制標準可依據(jù)夯實機具的性能靈活調整。

（2）靜碾壓路機在設備自重的作用下可提供靜壓力，從而實現(xiàn)對填料的壓實處理，若因特殊情況而需要緊急制動時，必須先踩下主離合器踏板以達到切斷整機動力的效果，隨后再踩制動踏板，若制動流程不合理易損傷制動器；解除時，首先要松開制動踏板，隨后再松開離合器踏板，最終恢復至正常碾壓狀態(tài)。

（3）振動式壓路機實現(xiàn)碾壓的關鍵在于得到碾重靜壓和振動力的支持，兩者共同作用完成對填料的壓實處理。設備運行中若要變更行駛速度，首先要分離換向離合器，在此項操作執(zhí)行到位后扳動變速手柄，使設備切換到指定的擋位。對于行駛方向的轉換，首先要調整換向手柄，使其回歸至中位，當機器穩(wěn)定后再扳動手柄使其到達指定的位置，如前進或后退，要避免一次扳到位的情況，否則設備行駛方向將迅速發(fā)生轉變，既不利于碾壓質量，又將損傷設備零部件。振動式壓路機行駛過程中若出現(xiàn)換向離合器打滑的現(xiàn)象，必須及時暫停施工作業(yè)，分離主離合器以便切斷動力，全面檢查換向離合器的實際狀況，明確故障并將其排除，若出現(xiàn)起振離合器異?，F(xiàn)象，也需要按相同的方法處理。

4 結束語

土石填筑路基是高速公路建設中的重要環(huán)節(jié)，為確保施工效果，必須根據(jù)現(xiàn)場施工條件以及質量要求選擇相適應的碾壓機械設備，合理組織各階段的碾壓作業(yè)，提高設備間的協(xié)調性，充分發(fā)揮出機械設備的性能優(yōu)勢。從工程實例出發(fā)，提出壓實機械設備的配置方案，并對實際碾壓過程中需注重的問題加以總結，以期給土石填筑路基壓實施工提供參考，推動工程建設事業(yè)的發(fā)展。