沖擊式壓路機(jī)在路基壓實(shí)施工中的應(yīng)用探討

李鑫，李寧

（中交路橋華北工程有限公司，北京101100）

1 引言

在新時(shí)期背景下，沖擊壓實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)提高公路施工質(zhì)量有非常重要的作用。在實(shí)際工作中，沖擊式壓路機(jī)具有穿透力強(qiáng)和影響深度大的特點(diǎn)，在高填方公路路基施工期間，使用傳統(tǒng)的靜碾壓路機(jī)無(wú)法有效處理高填方路基的不均勻形變問(wèn)題，還很容易造成路面的下沉、塌陷和開(kāi)裂現(xiàn)象。但是在應(yīng)用沖擊式壓路機(jī)后，這些風(fēng)險(xiǎn)因素都能夠很好地規(guī)避，大大提升了工程質(zhì)量與施工的安全性。

2 工程概況

國(guó)道335 線(xiàn)黃百段公路位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，該路段起點(diǎn)樁號(hào)為K5+500，終點(diǎn)樁號(hào)為K84+916，該路段總長(zhǎng)度為79.416km。全合同段路基土石方工程共挖掘土方約6.6×105m3，而路基填方約為1.92×106m3，線(xiàn)路需穿行耕地、草地、林地等不同地貌，由于項(xiàng)目建設(shè)有效工期較短，為提升路基的強(qiáng)度和耐久性，降低路基沉降量，在本次工程中，選用三邊形雙輪沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行路基壓實(shí)工作，提高路基壓實(shí)度。

3 沖擊式壓路機(jī)介紹

沖擊壓實(shí)技術(shù)具有連續(xù)滾動(dòng)沖擊、非圓形和大功率的特點(diǎn)，在20 世紀(jì)由南非Aubrey Berrange 公司研發(fā)，隨著時(shí)間的推移，20 世紀(jì)90 年代，該技術(shù)開(kāi)始被大范圍推廣。自1995 年，沖擊式壓路機(jī)正式引入我國(guó)，相比傳統(tǒng)的壓路機(jī)，該設(shè)備最大的特征是具有非圓形的沖擊輪外形，這種設(shè)計(jì)方式可以使壓路機(jī)行駛更為平穩(wěn)，而且能耗較低。外形設(shè)計(jì)包括三邊形、四邊形和五邊形，沖擊輪可以有1 個(gè)也可以有2 個(gè)，分別稱(chēng)為單輪沖擊式壓路機(jī)和雙輪沖擊式壓路機(jī)，常見(jiàn)的牽引方式有2種：拖式和自行式。沖擊式壓路機(jī)的動(dòng)力來(lái)源分為3 個(gè)方面：沖擊輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能、沖擊輪重心位置提升所蓄的勢(shì)能和沖擊輪在滾動(dòng)時(shí)克服土體發(fā)生形變所產(chǎn)生的功。

4 沖擊式壓路機(jī)施工工藝

采用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，要注意以下要點(diǎn)：

1）保證路基填筑的長(zhǎng)度大于300m，而且填筑材料的含水量要滿(mǎn)足要求，然后利用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行分層壓實(shí)，沖擊碾壓的范圍外側(cè)要進(jìn)行加寬，寬度約為1～1.5m，而且沖擊碾壓的轉(zhuǎn)彎處要在距離橋臺(tái)等構(gòu)筑物的30m 范圍內(nèi)，之后在此基礎(chǔ)上完成坡腳界線(xiàn)樁的放樣工作。如果由于受限無(wú)法進(jìn)行加寬，可以使用振動(dòng)壓路機(jī)將路堤邊緣處2～3m 范圍內(nèi)進(jìn)行分層壓實(shí)。

2）在路基壓實(shí)過(guò)程中，應(yīng)選擇合適的牽引車(chē)，確保其功率與沖擊式壓路機(jī)的噸位、型號(hào)等參數(shù)相匹配，保障壓路機(jī)的前進(jìn)速度在10km/h 以上。另外，如果建設(shè)場(chǎng)地的寬度大于壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑的4 倍以上，需要將場(chǎng)地沿著道路中心線(xiàn)一分為二，壓路機(jī)的具體行駛路線(xiàn)如圖1 所示[1]。

圖1 施工場(chǎng)地寬度大于壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍時(shí)的行駛路線(xiàn)

3）在沖擊碾壓過(guò)程中，應(yīng)采用錯(cuò)輪的方式，即2 個(gè)輪之間的輪跡不發(fā)生重疊，而且橫向位置留有26cm 的間隙。

4）如果工作面波動(dòng)幅度較大，需要馬上停止碾壓工作，使用平地機(jī)對(duì)工作面進(jìn)行修整。另外，如果施工場(chǎng)地?fù)P塵較為嚴(yán)重，可適當(dāng)灑水，如果土壤中水含量比較低，可以在施工前一天進(jìn)行灑水將土壤潤(rùn)濕。

5）如果出現(xiàn)彈簧土的情況，同樣要停止施工，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，確保無(wú)誤后方可繼續(xù)進(jìn)行。常見(jiàn)的處理方式包括摻灰和換填。

5 沖擊式壓路機(jī)的應(yīng)用分析

為了獲得較好的沖擊效果，應(yīng)合理確定沖擊碾壓次數(shù)，選擇具有代表性的路段進(jìn)行高填方試驗(yàn)分析。

5.1 準(zhǔn)備工作

沖擊碾壓前，需要對(duì)施工路段的填筑層次、高度等參數(shù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，還要對(duì)已經(jīng)用于填筑的土的物理性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，如最大干密度、顆粒粒徑以及天然含水量等。采用測(cè)量?jī)x器在路基上布置測(cè)點(diǎn)，之后用白灰進(jìn)行標(biāo)記。本項(xiàng)目試驗(yàn)路段選擇在主線(xiàn)K32+000～K33+000 段，該段所用填土為含細(xì)黏土砂，該物質(zhì)最大干密度為2.04g/cm3，塑性指數(shù)為5.0，最佳含水量為8.4%。之后選擇2 個(gè)斷面布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)數(shù)量為6 個(gè)。使用水準(zhǔn)儀對(duì)測(cè)點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)量，并做好數(shù)據(jù)記錄工作，再利用灌砂法對(duì)布置測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，同樣做好記錄工作。需要特別注意的是，壓實(shí)度的測(cè)點(diǎn)要避免與高程點(diǎn)重疊。

5.2 沖碾過(guò)程

首先，沖擊式壓路機(jī)要先從路基一側(cè)的邊緣向中心行駛，行駛到中點(diǎn)位置后沿著道路中心方向朝起點(diǎn)行使，到達(dá)起點(diǎn)后轉(zhuǎn)動(dòng)方向沿著路基邊側(cè)行使。另外，牽引車(chē)在行駛過(guò)程中需要注意的是，前進(jìn)方向要和沖擊式壓路機(jī)行駛方向一致，而且要與其壓實(shí)輪的輪跡重疊，重疊寬度要在1/3 輪寬以上，確?；⌒屋喼虚g位置可以被碾壓到，根據(jù)這種方式，循環(huán)往復(fù)。沖擊式壓路機(jī)的輪跡達(dá)到路基另一側(cè)邊緣后，此時(shí)已經(jīng)完成第一次沖碾。由于壓實(shí)輪弧形的結(jié)構(gòu)特征，第一次沖擊碾壓結(jié)束后，仍然有一部分路基沒(méi)有被碾壓到，所以，為了將所有工作面進(jìn)行沖碾，需要開(kāi)始第二遍、第三遍……第五遍沖碾時(shí)，基本將所有工作面沖碾完成，這時(shí)可以停止沖碾操作，進(jìn)行下一步路基的高程檢測(cè)和壓實(shí)度檢測(cè)。其次，恢復(fù)所有測(cè)點(diǎn)，保障準(zhǔn)確率，同時(shí)對(duì)其高程進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)第五次沖碾時(shí)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。因?yàn)槁坊蠈油馏w經(jīng)過(guò)沖碾后已經(jīng)較為松散，因此，檢測(cè)其壓實(shí)度時(shí)，要挖掘一定厚度的土體，確保檢測(cè)結(jié)果真實(shí)有效，之后使用常規(guī)的檢測(cè)方式進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)第五遍沖碾時(shí)路基的壓實(shí)度情況進(jìn)行記錄[2]。最后，完成沖碾工作的最后環(huán)節(jié)，反復(fù)沖碾10 遍、15 遍、20 遍和25 遍，并將沖碾后的壓實(shí)度和高程進(jìn)行整理分析，繪制成表格，為日后分析工作提供數(shù)據(jù)參考。具體情況如表1 所示。

表1 沖碾5 遍、10 遍、15 遍、20 遍、25 遍的壓實(shí)度和高程數(shù)據(jù)

從表1 可以發(fā)現(xiàn)，使用沖擊式壓路機(jī)對(duì)路基路面進(jìn)行沖碾后可以有效降低沉降量，而且可以提高整體的壓實(shí)度。當(dāng)沖碾20 遍以后，路基沖碾效果已經(jīng)比較顯著，因此，在針對(duì)路基路面進(jìn)行沖碾時(shí)，沖碾次數(shù)不得少于20 次。

5.3 沖碾注意事項(xiàng)

剛剛完成沖碾的路段可能存在土狀松散和路面凹凸不平的情況，需要對(duì)路面進(jìn)行二次處理，使用光輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，完工后要對(duì)其碾壓效果進(jìn)行檢查，確保合格后方可進(jìn)行下一步操作。需要注意的是，如果填土高度小于2m 或者靠近結(jié)構(gòu)物臺(tái)北2m 范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物頂端不可進(jìn)行沖碾。在沖碾過(guò)程中，始終保持測(cè)點(diǎn)的水平位置不變，同時(shí)要保證測(cè)點(diǎn)位置的固定。

5.4 沖擊碾壓所應(yīng)用的儀器和設(shè)備

對(duì)路基路面進(jìn)行沖碾時(shí)，所采用的機(jī)械設(shè)備包括：沖擊式壓路機(jī)、平地機(jī)和壓路機(jī)的等。另外，常用的實(shí)驗(yàn)儀器包括：灌砂法實(shí)驗(yàn)儀器和水準(zhǔn)儀等。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，針對(duì)高填方路段路基進(jìn)行沖擊碾壓時(shí)，沖碾20遍可以達(dá)到最為理想的沖碾效果，而且補(bǔ)壓效果也是最為顯著的。另外，應(yīng)用沖擊式壓路機(jī)對(duì)公路工程路基路面進(jìn)行沖碾補(bǔ)壓施工，能夠降低沉降量，還可以提高路基的壓實(shí)度，從而減少路基自然沉降的時(shí)間，有效規(guī)避路基的形變情況，這些都可以為新路基和老路基的有效結(jié)合奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為公路工程的質(zhì)量安全提供重要保障。