路基沖擊碾壓試驗及施工技術

喻志平

1 工程概況

二廣高速公路懷集—三水段第13標段全長2.836 km,路段地貌屬于剝蝕殘丘地貌,路基均位于低矮山區,山體自然坡度在30°～60°之間,所經路段不是半山坡中就是山間溝谷洼地。路基形式多為半填半挖,間有全填或全挖路段,路基存在多處大于10 m的全填高路堤、縱橫向填挖交界。

2 沖擊目的

路基按常規振動碾壓施工達到設計要求后,為進一步提高路基的密實度和整體均勻性,減少工后沉降與差異沉降,而采取沖擊碾壓技術進行增強補壓。沖擊碾壓技術是將普通振壓的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率,在壓實作業中大大增加了對填筑體的壓實功能,增強壓實度,加大沉降量,有效壓實厚度較振動碾壓大大提高。

3 沖擊試驗

3.1 選取試驗路段

1)長度不宜小于100 m,同時面積不小于1 000 m2,便于機械轉彎及掉頭,寬度不小于10 m～15 m。2)不要選取在軟基路段。

3.2 試驗布置及參數擬定

1)布置檢測點位,試驗檢測主要指標是壓實度和沉降量,沖擊增強補壓后,93區壓實度不小于95%,沖壓面平均沉降量不小于3 cm。根據填料類別,原則上應擬設三種填料情況的試驗參數,結合本標段路基特點,本次試驗以填筑土體為主要任務(見表1)。

表1 試驗壓實度檢測布置

2)土體壓實度檢測方法:采用灌砂法。每檢測一次(遍)取6個不同點位(基本上在試驗區均勻布置),前后遍次取點盡量設在同一位置但不得在平面上重疊。

3)定點沉降量檢測,在試驗層面沿路線縱方向按不大于10 m的方格網布置沉降檢測點,每一橫斷面上均勻分布5個點。

4)沖壓前(0遍)、10遍、20遍、25遍時進行壓實度檢測和高程測量,把沉降收斂控制作為沖壓試驗施工工藝的重要控制手段。

4 沖壓試驗施工

4.1 常規填筑施工

常規填筑施工,即按照清表、基底處理(換填并碾壓)、陡坡挖臺階、分層鋪料、分層振碾、壓實度檢測等正常施工程序作業,鋪料厚度按其振碾試驗段確定的數據控制,碾壓遍數不低于總結中確定的遍數,每單元層壓實度檢測達標合格。常規施工連續分層填筑厚度達到沖擊試驗擬定參數層厚后,即可進行下一環節作業。

4.2 檢測沖壓前指標

沖壓前指標即為振碾后的指標,常規壓實度檢測6個點,并達到93區設計壓實度要求,且按記錄該層各點壓實度,包括取點的樁號,詳細位置。初始高程檢測,由專業測量隊負責測量,在規定的試驗段,碾壓土面上按照路基設計橫斷面形式布置檢測網,定點檢測。測量點采用釘子釘紅布條標記,為了便于沖碾前后比較沉降收斂情況,每斷面取5個點并按1～5的順序做好記錄。由于只需要獲得沖碾前后的沉降量數據,因此只進行相對高程的測量,照此對所有點完成初始高程測量后即可進行沖擊碾壓作業。

4.3 沖擊碾壓作業

正式沖壓試驗前,各機械安排布置到位,規劃好沖擊壓路機行駛路線,沖擊碾壓時應遵從“先慢后快,先輕后重,先兩側后中間”的原則,首先沖擊壓路機以10 km/h～12 km/h的速度沖壓5遍～7遍,然后速度提高至12 km/h～15 km/h繼續沖壓。

由于沖擊式壓路機作業的特點是牽引式,只能前行,而且所壓輪跡中波峰波谷是隨著壓實遍數的遞增,通過轉彎時半徑調整交錯變化的。考慮運行安全,有效沖擊面邊線離路基填筑邊界距離為1 m。有效沖壓面寬度滿足沖擊機械轉彎半徑,沖擊壓路機采用回轉回旋錯輪法施工。即施工過程中,壓實機從試驗段一端側邊起步,縱向分幅運行到試驗段另一端時掉轉車頭,沿填筑中心線碾壓返回至該段起點端完成第1個回環,再掉轉車頭至起步時一側錯輪進行第2個回環碾壓。錯輪時外側壓實輪從第1回環圈道的沖壓兩條輪跡之間通過,依照該種方式壓實輪輪跡逐步從填方路基一側向另一側推進,當覆蓋完試驗段整個沖擊面后即為一遍。然后沖擊壓路機從終點又向始點返碾壓覆蓋過去,以同樣的方式來回進行第二遍、第三遍……的沖擊碾壓,兩個相間的車道,交錯套壓,直到沉降收斂,壓實度滿足規定要求,沖壓過程中做好速度控制和遍數控制。在進行沖壓作業過程中臨場總結,根據需要適當調整后續沖壓施工工藝等。

速度控制:為保證沖壓質量,重要的一點是要嚴格保證沖擊壓路機在沖碾過程中的運行速度,速度過慢,則沖擊力不足,填筑體難以得到應有的壓實效果;速度過快,則可能沖壓輪頂點作用于填筑體表面后迅速離開,沖擊力沒有足夠的時間向下層傳遞,下層的作用效果不強。

遍數控制:沖擊式壓路機為雙輪式,每一次回環后單輪從前一回轉道兩輪內邊距中央通過,理論上形成一定的沖碾間隙,注意碾壓面覆蓋完全,最終保證對填筑體進行均勻壓實。

4.4 沖壓后檢測指標

沖碾過程中,在10遍之后開始進行壓實度檢測和沉降量檢測,以后在20遍后、25遍后再檢測。

試驗規劃壓實度檢測每遍取樣6個點,以沖碾后從土體表面下挖50 cm,100 cm,150 cm處的壓實度為檢測指標,先取50 cm處的壓實度滿足后再取100 cm處,依此滿足不同深處的壓實度要求,直到滿足所規定的標準為止。

計算沉降量。按預定的測控點測量,由專業測量人員進行測量,并做好記錄,每一次檢測完后需對所有檢測數據計算平均沉降量,并做好每一次的檢測記錄。

4.5 碾后平整

由于沖擊壓路機自身特點,經沖壓后的填筑體,尤其是土體,表面會起伏不平,會影響沖壓正常作業速度,因此試驗途中需要及時停止沖壓,對填筑體表面進行平整處理,用平地機刮平后再繼續施工。沖擊碾壓產生的工后沉降,用上路床填料處理平整,再用18 t振動壓路機壓實。

4.6 試驗數據整理并總結

原則上每沖碾一遍都需要進行壓實度的檢測和高程的檢測,但這樣工作量太大,事實上也不需要如此,著重記錄好沖碾前的壓實度和布控點的初始高程,測量跟蹤沖擊碾壓后期(10遍后)沉降收斂情況,壓實度檢測嚴格按規范要求執行,做好原始數據記錄,并加以統計,做出相應曲線圖表。

根據試驗結果,對于一般土體,25 kJ的沖擊壓路機每1 m(常規壓實后)沖擊15遍,30 kJ的沖擊壓路機每2 m(常規壓實后)沖擊20遍即可達到提高路基沖擊碾壓效果,且提高壓實度2%。

5 結語

隨著社會基礎設施建設的力度不斷加大,道路標準不斷提高,為了減少路基工后沉降,路基沖擊施工技術有著更加廣闊的發展前景。

[1]JTG F10-2006,公路路基施工技術規范[S].

[2]路橋集團第二公路工程局.公路施工手冊·路基[M].2003.

[3]王向華.公路路基施工技術[J].山西建筑,2007,33(28):307-308.